(57)【要約】【課題】従来のガラス物品の製法に比較して、簡便で安価な設備により、溶融ガラスから連続的にガラス液滴を成形するのと同じ速度で、ガラス物品を質量に関して良品ガラス物品と不良品ガラス物品を自動選別する方法を提供する。【解決手段】ガラス溶融容器１２に貯蔵された溶融ガラス１１を、ガラス溶融容器１２のノズル１３先端から、テーブル１５上に自然落下させて、テーブル１５上にガラス液滴１６を形成する。次に、ガラス液滴１６を垂直上方から観察したときの長径と短径を測定し、長径と短径の平均値を計算してガラス液滴１６の平均直径とする。次に、既知の、ガラス液滴の平均直径と質量の相関に基づく平均直径の規格により、ガラス液滴１６から形成されたガラス物品２０を質量に関する良品２２または不良品２４と判定し、分別する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融容器に貯蔵された溶融ガラスを、前記ガラス溶融容器のノズル先端から、水平なテーブル上に自然落下させて、未硬化状態のガラス液滴を形成し、
次に前記テーブル上のガラス液滴を、垂直上方から観察して、前記ガラス液滴の長径と短径を測定し、
次に前記長径と短径の平均値を計算して、前記ガラス液滴の平均直径とし、
次に、あらかじめ求められたガラス液滴の平均直径と質量の相関に基づいて定められた平均直径の規格により、前記ガラス液滴を、質量の代わりに、前記平均直径により、質量に関して良品または不良品と判定し、
その後、形成されたガラス物品を、先のガラス液滴についての判定に基づき、質量に関する良品または不良品として、分別することを特徴とするガラス物品の製造方法。
【請求項２】
前記ガラス液滴を押圧して一定の高さの円盤形状に形成されたガラス物品を得ることを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融ガラスから連続的にガラス物品を製造する方法に関する。特に、所定の質量範囲のガラス物品を、簡易な手段で効率よく製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量が０．１ｇ〜１ｇ程度であって、質量精度が５ｍｇ〜５０ｍｇ程度のガラス物品が求められる場合がある。例えば、魔法瓶、ジャーなどの金属製真空二重容器では、外容器と内容器が重なるように配置され、外容器と内容器の間の中空部が真空保持されている。このような金属製真空二重容器では、外容器または内容器に排気口を設け、排気口近くに置いたガラス物品を真空炉内で溶融させてガラスで排気口を塞ぎ、そのままガラスを硬化させて排気口を封止する。これによって、外容器と内容器の間の中空部が真空保持される。このとき用いられるガラス物品は、質量が０．１ｇ〜１ｇ程度で、必要な質量精度が５ｍｇ〜５０ｍｇ程度である。
【０００３】
このような質量および質量精度のガラス物品は、コストや製造効率を考えると、溶融ガラスから連続的に製造されることが望ましい。このとき必要なことは、（１）質量のばらつきの少ないガラス物品を製造すること、（２）ガラス物品の質量の検査を能率良く行なうことである。検査を能率良く行なうとは、ガラス物品を製造するのと同じ速度で、製造されたガラス物品の質量を自動的に全数測定し、その場で、質量に関して良品と不良品を選別することである。
【０００４】
質量のばらつきの少ないガラス物品を製造するため、パイプから流下する溶融ガラスの投影形状を常に光学的に測定し、測定値が所定値に達したとき、流下するガラスをレーザーで切断し、ガラス物品を製造する方法が知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、質量のばらつきの少ないガラス物品を製造するため、パイプから流下する溶融ガラスを、細孔から気体の噴出している成形面に受け、気体の受ける抵抗圧力が所定値に達したとき、流下するガラスをレーザーで切断し、ガラス物品を製造する方法が知られている（特許文献２）。
【０００６】
また、質量のばらつきの少ないガラス物品を製造するため、溶融ガラスの流下するパイプ内に、パイプを貫通する円柱形の開閉弁を設け、パイプ先端の溶融ガラス物品の大きさが所定値に達したとき、開閉弁によりパイプを閉鎖して、ガラス物品を製造する方法が知られている（特許文献３）。
【０００７】
また、ガラス物品の質量の全数自動測定に関連する技術として、ガラス物品を小容器に載せ、揺動状態のガラス物品の最大径を複数回測定し、最大径の最大値から直径不同を求める方法が知られている（特許文献４）。この方法を応用すると、ガラス物品の直径と質量の相関関係をあらかじめ調べておいて、ガラス物品の質量の検査を全数、自動的に行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−８７６２０号公報
【特許文献２】特開平６−１２２５２６号公報
【特許文献３】特開平１０−１１４５３０号公報
【特許文献４】特開２００９−１２８２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の製法では、レーザーを照射して流下ガラスを切断するため装置が大掛かりとなり、設備が高価になる。特許文献２の製法でも、レーザーを照射して流下ガラスを切断するため装置が大掛かりとなり、設備が高価になる。特許文献３の製法では、ガラス溶融容器の構造が複雑であるため、設備が高価になる上に、調整が難しい。特許文献４の方法は、ガラス物品の直径不同を求めるための方法であるので、ガラス物品の質量を求めるだけには、方法および設備が複雑すぎる。
【００１０】
本発明の課題は、従来のガラス物品の製法に比較して、簡便で安価な設備により、ガラス物品を溶融ガラスから連続的に製造するのと同じ速度で、製造されたガラス物品の全数を、質量に関して良品ガラス物品と不良品ガラス物品とに自動選別する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の、ガラス物品の製造方法は、ガラス溶融容器に貯蔵された溶融ガラスを、ガラス溶融容器のノズル先端から、水平なテーブル上に自然落下させて、未硬化状態のガラス液滴を形成する。次に、テーブル上のガラス液滴を、垂直上方から観察して、ガラス液滴の長径と短径を測定し、長径と短径の平均値を計算して、ガラス液滴の平均直径とする。次に、あらかじめ求められたガラス液滴の平均直径と質量の相関に基づいて定められた平均直径の規格により、ガラス液滴を、質量の代わりに、平均直径により、質量に関して良品または不良品と判定する。その後、形成されたガラス物品を、先のガラス液滴についての判定に基づき、質量に関する良品または不良品として、分別することを特徴とする。
（２）また、本発明の、ガラス物品の製造方法は、前記ガラス液滴を押圧して一定の高さの円盤形状に形成されたガラス物品を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、簡便で安価な設備により、溶融ガラスを連続的に滴下してテーブル上にガラス液滴を成形するのと同じ速度で、製造されたガラス液滴の平均直径を全数自動測定し、既知の、ガラス液滴の平均直径と質量の相関に基づく平均直径の規格により、質量に関して良品ガラス物品と不良品ガラス物品を自動選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の、ガラス物品の製造方法の一実施形態の模式図。
【図２】ガラス液滴の質量を横軸に、ガラス液滴の平均直径を縦軸にとったグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図を参照しつつ、本発明の、ガラス物品の製造方法の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１に、本発明の、ガラス物品の製造方法の一実施形態を、模式的に示す。本発明の、ガラス物品の製造は、図１に示すように、連続的に、かつ、自動的に行なわれることが望ましい。図１に示すように、ガラス液滴を成形しながら、その直後に全数検査すれば、何らかの原因でガラス物品の質量の中心値やばらつきが変化したとき、即時に製造を中止して、不良品の発生を最小限にすることができる。
【００１６】
溶融ガラス１１は、ガラス溶融容器１２の中に貯溜されている。ガラス溶融容器１２は、下方先端がノズル１３となっている。ガラス溶融容器１２は、ノズル１３を含む全体がヒーター１４で加熱されており、溶融ガラス１１は一定温度に維持されている。
【００１７】
溶融ガラス１１は、ノズル１３の先端から自重で流下して、間欠回転テーブル１５の上に自然落下する。溶融ガラス１１が自然落下する瞬間には、間欠回転テーブル１５は回転を停止しており、静止状態にある。間欠回転テーブル１５の表面は、溶融ガラス１１の拡がりがばらつかないように、水平であり、鏡面加工されている。
【００１８】
溶融ガラス１１は、ノズル１３の先端から流下して自然落下するとき、途中で自然に切れて粒状のガラス液滴１６になる。溶融ガラス１１の成分と温度と液面高さを一定に維持することにより、溶融ガラス１１の粘度を一定に維持でき、自然に切れてできたガラス液滴１６の質量はほとんどが所望の精度内に入る。従って、従来のような、流下する溶融ガラス１１を強制的に切断する手段（レーザーや開閉弁）は必要ない。
【００１９】
間欠回転テーブル１５の上に自然落下したガラス液滴１６は、通常、球が上下につぶれた略ドーム形状となる。したがって、ガラス液滴１６を上から見ると、ほぼ円に見える。しかし、完全な円ではないので、長径（最も長い直径）と短径（最も短い直径）がある。この段階では、ガラス液滴１６は、まだ硬化していない。
【００２０】
溶融ガラス１１の自然落下が完了し、ガラス液滴１６が落ち着いた後、間欠回転テーブル１５が約２０°回転して停止し、ガラス液滴１６がカメラ１７の直下に来る（間欠回転テーブル１５の回転角度は適宜決定される）。この位置で、ガラス液滴１６はカメラ１７の視野内に入る。カメラ１７は、垂直上方からガラス液滴１６の外周を観察する。カメラ１７およびカメラ制御器１８は、ガラス液滴１６の平面像を撮影して、ガラス液滴１６の全周にわたり（例えば５°おきに）直径を測定し、ガラス液滴１６の長径と短径を求め、そこから長径と短径の平均値（平均直径）を求める。
【００２１】
後で説明するように、落下距離を一定とした場合、ガラス液滴１６の平均直径は、ガラス液滴１６の質量と高い相関がある。そのため、ガラス液滴１６の質量は、ガラス液滴１６の平均直径に精度良く変換することができる。これにより、カメラ１７の直下の位置で、ガラス液滴１６の平均直径に基づいて、ガラス液滴１６の質量が規格内かどうかの良否が判定され、判定結果がカメラ制御器１８に送られ、記憶される。
【００２２】
カメラ１７での撮影が完了すると、次に間欠回転テーブル１５が約２０°回転して停止し、ガラス液滴１６がプレス機１９の直下に来る（図１では、説明の便宜上、間欠回転テーブル１５の回転角度を２０°より大きく描いてある）。この位置で、プレス機１９がガラス液滴１６を押圧して、円盤形のガラス物品２０に変える。プレス機１９の下死点が一定であるため、ガラス物品２０の高さ（厚さ）は一定となる。プレス後、ガラス物品２０は硬化する。できたガラス物品２０も、上から見ると、ほぼ円に見える。しかし、発明者の研究によると、真円からの隔たりは、ガラス液滴１６の方がガラス物品２０よりも少ない。そのため、ガラス液滴１６の平均直径の方が、ガラス物品２０の平均直径より、質量との相関性が高い。従って、ガラス液滴１６の平均直径を用いる方が、質量を精度良く推定できる。
【００２３】
プレス機１９によるガラス液滴１６の押圧により、ガラス液滴１６からガラス物品２０が形成されると、次に間欠回転テーブル１５が約２０°回転して停止し、ガラス物品２０が取出兼選別機２１の直下に来る（図１では、説明の便宜上、間欠回転テーブル１５の回転角度を２０°より大きく描いてある）。取出兼選別機２１には、カメラ制御器１８に記憶された、当該ガラス液滴１６の質量に関する良否選別信号が送られている。カメラ制御器１８に記憶されたガラス液滴１６の質量に関する良否判定により、当該ガラス物品２０が良品ガラス物品２２であるときは、良品容器２３に収納する。また、カメラ制御器１８に記憶された当該ガラス液滴１６の質量に関する良否判定により、当該ガラス物品２０が不良品ガラス物品２４であるときは、不良品容器２５に収納する。このようにして、良品ガラス物品２２と不良品ガラス物品２４は、分別収納される。
【００２４】
以上のようにして、本発明により、簡便で安価な設備により、溶融ガラス１１を連続的に滴下してテーブル１５上にガラス液滴１６を成形するのと同じ速度で、成形されたガラス液滴１６の平均直径を全数自動測定し、既知の、ガラス液滴１６の平均直径と質量の相関に基づく平均直径の規格により、質量に関して良品ガラス物品２２と不良品ガラス物品２４を自動選別することができる。
【００２５】
金属魔法瓶の真空封止に用いるガラス物品２０を製造するため、溶融ガラス１１として、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを選択した。ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスの組成はモル％表示で、ＳｎＯ：５７％、Ｐ２Ｏ５：３０％、ＺｎＯ：７．５％、Ａｌ２Ｏ３：２％、Ｎａ２Ｏ：３％、Ｋ２Ｏ：０．５％である。
【００２６】
前記のＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスをガラス溶融容器１２の中に入れ、ヒーター１４により、全体を均一に加熱した。このとき、溶融ガラス１１の温度は６００℃であった。このとき、ノズル１３の内径を５ｍｍとすると、溶融ガラス１１は、ノズル１３の先端から自然落下し、途中で自然に切れて粒状になった。このとき、ノズル１３の先端から間欠回転テーブル１５までの落下距離は５００ｍｍであった。
【００２７】
このとき、ノズル１３から流下した溶融ガラス１１を、例えばレーザーや開閉弁で切断することはしない。本発明の製法によれば、ノズル１３から流下した溶融ガラス１１を故意に切断しなくても、自然に切れて粒状になり、しかも、各粒の質量のばらつきは少ない。
【００２８】
粒状の溶融ガラス１１は、表面が鏡面加工された水平な間欠回転テーブル１５の上に自然落下し、球を上下につぶした略ドーム形状のガラス液滴１６となる。ガラス液滴１６が落ち着いた後、間欠回転テーブル１５が約２０°回転して停止し、ガラス液滴１６がカメラ１７の直下に来る。ガラス液滴１６は、上から見るとほぼ円形であるが、詳しく測定すると完全な円ではなく、長径と短径がある。カメラ１７およびカメラ制御器１８により、ガラス液滴１６の垂直上方から見た平面像を撮影して、ガラス液滴１６の全周にわたり５°間隔で直径を測定し、ガラス液滴１６の長径と短径を求め、そこから長径と短径の平均値（平均直径）を求める。
【００２９】
図２は、ガラス液滴１６の質量を横軸にとり、ガラス液滴１６の平均直径を縦軸にとったグラフである。なお、図２のグラフは、ガラス液滴１６の質量を故意にばらつかせて作成したものであり、実際のガラス液滴１６の質量のばらつきは、図２のグラフよりずっと少ない。
【００３０】
図２から明らかなように、ガラス液滴１６の質量と平均直径には高い相関がある。この相関関係を利用し、測定の難しいガラス液滴１６の質量の代わりに、測定の容易なガラス液滴１６の平均直径を測定するようにする。この例の場合、ガラス液滴１６の質量の規格は２６０ｍｇ〜３００ｍｇであるが、これは図２のグラフから、ガラス液滴１６の平均直径の規格を５．７０ｍｍ〜６．１０ｍｍとすることと同等である。従って、ガラス液滴１６の平均直径が５．７０ｍｍ〜６．１０ｍｍの範囲に入るものを質量に関する良品、この範囲から外れるものを質量に関する不良品と判断する。
【００３１】
このようにして、カメラ１７の直下の位置で、ガラス液滴１６の平均直径により、ガラス液滴１６の質量が規格内かどうかの良否が判定され、判定結果がカメラ制御器１８に記憶される。
【００３２】
カメラ１７での撮影が完了した後、間欠回転テーブル１５が約２０°回転して停止し、ガラス液滴１６がプレス機１９の直下に来る。この位置で、プレス機１９がガラス液滴１６を押圧して、ガラス液滴１６を円盤形のガラス物品２０に変える。このとき、プレス機１９の下死点が一定であるため、ガラス物品２０の高さ（厚さ）は一定となる。
【００３３】
プレス機１９によるガラス液滴１６の押圧が完了した後、間欠回転テーブル１５が約３０°回転して停止し、ガラス物品２０が取出兼選別機２１の直下に来る。取出兼選別機２１には、カメラ制御器１８に記憶された、当該ガラス液滴１６の質量に関する良否選別信号が送られている。カメラ制御器１８に記憶されたガラス液滴１６の質量に関する良否判定で、当該ガラス物品２０が良品ガラス物品２２であるときは、良品容器２３に収納する。また、カメラ制御器１８に記憶された当該ガラス液滴１６の質量に関する良否判定で、当該ガラス物品２０が不良品ガラス物品２４であるときは、不良品容器２５に収納する。
【００３４】
以上のようにして、簡便で安価な設備により、質量のばらつきの少ないガラス物品２０を溶融ガラス１１から連続的に製造し、さらにガラス物品２０を製造するのと同じ速度で、製造されたガラス物品２０の質量（実際はガラス液滴１６の平均直径）を全数自動測定し、質量に関して良品ガラス物品２２と不良品ガラス物品２４を選別する。
【実施例２】
【００３５】
次に、図１に示す上記の製造装置を使用して、プレス機１９を使用せず、上記ガラス液滴１６をそのまま硬化させて略ドーム形状のガラス物品（図示省略）を製造する実施形態について説明する。
【００３６】
ガラスの組成、略ドーム形状のガラス液滴１６の成形、ガラス液滴１６の平均値径の計測までは実施例１と同様である。また、実施例１と同様に、図２のグラフから、ガラス液滴１６の平均直径が５．７０ｍｍ〜６．１０ｍｍの範囲に入るものを質量に関する良品、この範囲から外れるものを質量に関する不良品と判断した。
【００３７】
実施例１と同様に、カメラ１７でのガラス液滴１６の撮影が完了した後、間欠回転テーブル１５が回転する。次いで、ガラス液滴１６が硬化した後に、回転テーブル１５が停止し、略ドーム形状のガラス物品が取出兼選別機２１の直下に来る。取出兼選別機２１には、当該ガラス液滴１６の質量に関する良否選別信号が送られている。カメラ制御器１８に記憶されたガラス液滴１６の質量に関する良否判定で、当該略ドーム形状のガラス物品が良品であるときは、良品容器２３に収納する。また、カメラ制御器１８に記憶された当該ガラス液滴１６の質量に関する良否判定で、当該ガラス物品が不良品であるときは、不良品容器２５に収納する。
【００３８】
以上のようにして、簡便で安価な設備により、溶融ガラス１１を連続的に滴下してテーブル１５上にガラス液滴１６を成形するのと同じ速度で、成形されたガラス液滴１６の平均直径を全数自動測定し、既知の、ガラス液滴１６の平均直径と質量の相関に基づく平均直径の規格により、質量に関して良品ガラス物品２２と不良品ガラス物品２４を選別する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、ガラスに限らず、簡便で安価な設備により、硬化性の材料からなる物品であれば適用可能であり、溶融物から連続的に液滴を成形するのと同じ速度で、成形された液滴の平均直径を全数自動測定し、既知の、液滴の平均直径と質量の相関に基づく平均直径の規格により、質量に関して良品物品と不良品物品を自動選別することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１１    溶融ガラス
１２    ガラス溶融容器
１３    ノズル
１４    ヒーター
１５    間欠回転テーブル
１６    ガラス液滴
１７    カメラ
１８    カメラ制御器
１９    プレス機
２０    ガラス物品
２１    取出兼選別機
２２    良品ガラス物品
２３    良品容器
２４    不良品ガラス物品
２５    不良品容器
【図１】
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【図２】
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