(57)【要約】【課題】簡易な構成で、ガラス部材の位置決めができ、効率よくガラスの溶着を連続して行うことができるガラス部材溶着治具及びそれを備えるガラス溶着システムを提供することを目的とする。【解決手段】ガラス部材１０、１１がその所定領域１５に載置される主面を有するベース部材１と、ガラス部材１０、１１の外周面に接触してガラス部材１０、１１を所定領域１５に位置決めすることが可能なようにベース部材１に設けられた位置決め部材５と、ガラス部材１０、１１をベース部材１の主面に押圧し、かつ、該ガラス部材１０、１１から離脱することが可能なようにベース部材１に設けられた押圧構造と、を備え、位置決め部材５は、該位置決め部材５によってレーザ光が遮られることなくガラス部材１０、１１の外周面に全周に渡ってレーザ光を照射することが可能なように設けられている、ガラス部材溶着治具。【選択図】図１
2008081345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガラス部材にレーザ光を照射し、該複数のガラス部材を該照射部において溶着するために用いられる治具であって、
前記複数のガラス部材がその所定領域に載置される主面を有するベース部材と、
前記ガラス部材の外周面に接触して該複数のガラス部材を前記所定領域に位置決めすることが可能なように前記ベース部材に設けられた位置決め部材と、
前記複数のガラス部材を前記ベース部材の主面に押圧し、かつ、該ガラス部材から離脱することが可能なように前記ベース部材に設けられた押圧構造と、を備え、
前記位置決め部材は、該位置決め部材によって前記レーザ光が遮られることなく前記複数のガラス部材の外周面に全周に渡って前記レーザ光を照射することが可能なように設けられている、ガラス部材溶着治具。
【請求項２】
前記ベース部材は、板状の本体部と、該本体部の主面上に設けられた板状の緩衝部と、を有しており、
前記ベース部材の主面は、前記本体部の主面と前記緩衝部の主面とにより構成されている、請求項１に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項３】
前記押圧構造は、前記複数のガラス部材を前記ベース部材の主面に押圧するための押圧部材と、前記押圧部材を前記ベース部材の主面に垂直な方向に移動するよう案内するガイド部材と、を備える、請求項１に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項４】
前記押圧部材は、前記複数のガラス部材を保護するための緩衝部材が設けられており、
前記押圧部材は、前記緩衝部材を介して前記複数のガラス部材を前記ベース部材の主面に押圧する、請求項３に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項５】
板状の枠部材をさらに備え、
前記ガイド部材は柱状に形成され、かつ、前記ベース部材の主面の前記所定領域の周囲に１以上の前記ガイド部材が該主面に垂直に突出するように設けられ、
前記押圧部材は板状に形成されるとともにその厚み方向に貫通する１以上の嵌合孔を有し、かつ、１以上の前記嵌合孔において前記ガイド部材に摺動自在に嵌入され、
前記ガイド部材の先端部が前記枠部材によって固定されている、請求項３に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項６】
前記押圧部材は、前記ガラス部材溶着治具の姿勢が、前記ベース部材の主面が実質的に略水平になるような姿勢である場合に、自重によって前記複数のガラス部材を前記ベース部材の主面に押圧するものである、請求項３に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項７】
前記ベース部材の主面に、位置決め凹部が設けられ、
前記位置決め部材は、前記押圧構造によって前記複数のガラス部材が前記主面に押圧された状態で、前記位置決め凹部に嵌脱可能なように設けられている、請求項１に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項８】
前記位置決め部材は、前記ベース部材の主面から突出し、かつ、そこから退避可能なように設けられている、請求項１に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項９】
前記位置決め部材は、前記レーザ光を透過する材料で構成されている、請求項１に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項１０】
前記ベース部材の下部に、前記ガラス部材溶着治具を回転駆動する回転駆動機構に装着するための被装着部が設けられている、請求項１に記載のガラス部材溶着治具。
【請求項１１】
搬送路と、該搬送路上を前記複数のガラス部材が搭載された請求項１０に記載のガラス部材溶着治具を搬送するための搬送手段と、を有する搬送機構と、
前記搬送路上に、前記ガラス部材溶着治具に搭載されて搬送される前記複数の  ガラス部材を加熱する加熱炉と、
前記レーザ光を照射するためのレーザ光照射器と、
前記ガラス部材溶着治具を前記被装着部において装着して、これを前記搬送路  から持ち上げて回転させる回転駆動機構と、を備え、
前記加熱炉には、入射窓が設けられており、
前記レーザ光照射器は、前記回転されるガラス部材溶着治具に載置された前記複数のガラス部材の前記照射部に前記レーザ光を前記入射窓を通じて照射可能なように設けられている、ガラス部材溶着システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス部材溶着治具及びそれを用いるガラス溶着システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のガラスを溶着させる方法としては、加熱炉中にてガラスを加熱して溶着する方法、低融点のフリットを用いて接着する方法やガラスの周辺部にレーザ光等を当てて溶着する方法が知られている。レーザ光等を当てて溶着する方法としては、最大失透速度が１００μｍ／分以下の複数のガラス部材を準備し、これらのガラス部材の周辺部にレーザ光を当てて加熱して溶着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のガラス構造体の製造方法によれば、ガラス部材が軟化、溶着するまでにガラス部材内に失透が発生するのを防止して溶着性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２０００−３４４５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているようなガラス構造体の製造方法では、位置決めをする部材を介さずに、複数のガラス部材を溶着しているため、ガラス部材が溶着されるまでの間に、これらのガラス部材の位置ズレが生じるおそれがあり、未だ改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、ガラス部材の位置決めができ、効率よくガラスの溶着を連続して行うことができるガラス部材溶着治具及びそれを備えるガラス溶着システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明に係るガラス部材溶着治具は、複数のガラス部材にレーザ光を照射し、該複数のガラス部材を該照射部において溶着するために用いられる治具であって、前記複数のガラス部材がその所定領域に載置される主面を有するベース部材と、前記ガラス部材の外周面に接触して該複数のガラス部材を前記所定領域に位置決めすることが可能なように前記ベース部材に設けられた位置決め部材と、前記複数のガラス部材を前記ベース部材の主面に押圧し、かつ、該ガラス部材から離脱することが可能なように前記ベース部材に設けられた押圧構造と、を備え、前記位置決め部材は、該位置決め部材によって前記レーザ光が遮られることなく前記複数のガラス部材の外周面に全周に渡って前記レーザ光を照射することが可能なように設けられている。
【０００７】
これにより、簡易な構成で、ガラス部材の位置決めができ、また、位置決めしたガラス部材を固定することができる。
【０００８】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、前記ベース部材は、板状の本体部と、板状の緩衝部と、を有しており、前記ベース部材の主面は、前記本体部の主面と前記緩衝部の主面とにより構成されてもよい。
【０００９】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、前記押圧構造は、前記複数のガラス部材を前記ベース部材の主面に押圧するための押圧部材と、前記押圧部材を前記ベース部材の主面に垂直な方向に移動するよう案内するガイド部材と、を備えていてもよい。
【００１０】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、前記押圧部材は、前記複数のガラス部材を保護するための緩衝部材が設けられており、前記押圧部材は、前記緩衝部材を介して前記複数のガラス部材を前記ベース部材の主面に押圧されてもよい。
【００１１】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、板状の枠部材をさらに備え、前記ガイド部材は柱状に形成され、かつ、前記ベース部材の主面の前記所定領域の周囲に１以上の前記ガイド部材が該主面に垂直に突出するように設けられ、前記押圧部材は板状に形成されるとともにその厚み方向に貫通する１以上の嵌合孔を有し、かつ、１以上の前記嵌合孔において前記ガイド部材に摺動自在に嵌入され、前記ガイド部材の先端部が前記枠部材によって固定されていてもよい。
【００１２】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、前記押圧部材は、前記ガラス部材溶着治具の姿勢が、前記ベース部材の主面が実質的に略水平になるような姿勢である場合に、自重によって前記複数のガラス部材を前記ベース部材の主面に押圧するものであってもよい。
【００１３】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、前記ベース部材の主面に、位置決め凹部が設けられ、前記位置決め部材は、前記押圧構造によって前記複数のガラス部材が前記主面に押圧された状態で、前記位置決め凹部に嵌脱可能なように設けられていてもよい。
【００１４】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、前記位置決め部材は、前記ベース部材の主面から突出し、かつ、そこから退避可能なように設けられていてもよい。
【００１５】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、前記位置決め部材は、前記レーザ光を透過する材料で構成されていてもよい。
【００１６】
本発明に係るガラス部材溶着治具では、前記ベース部材の下部に、前記ガラス部材溶着治具を回転駆動する回転駆動機構に装着するための被装着部が設けられていてもよい。
【００１７】
また、本発明に係るガラス溶着システムは、搬送路と、該搬送路上を前記複数のガラス部材が搭載された前記ガラス部材溶着治具を搬送するための搬送手段と、を有する搬送機構と、前記搬送路上に、前記ガラス部材溶着治具に搭載されて搬送される前記複数のガラス部材を加熱する加熱炉と、前記レーザ光を照射するためのレーザ光照射器と、前記ガラス部材溶着治具を前記被装着部において装着して、これを前記搬送路から持ち上げて回転させる回転駆動機構と、を備え、前記加熱炉には、入射窓が設けられており、前記レーザ光照射器は、前記回転されるガラス部材溶着治具に載置された前記複数のガラス部材の前記照射部に前記レーザ光を前記入射窓を通じて照射可能なように設けられている。
【００１８】
これにより、簡易な構成で、ガラス部材の位置決めができ、効率よくガラスの溶着を連続して行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のガラス部材溶着治具及びそれを備えるガラス溶着システムによれば、簡易な構成で、ガラス部材の位置決めが可能となり、効率よくガラスの溶着を連続して行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るガラス溶着システムに用いるガラス部材溶着治具の構成を模式的に示す側面図である。図２は、図１に示すガラス部材溶着治具の上面図である。なお、図１において、ガラス部材溶着治具における上下方向を、図における上下方向として表わしている。
【００２１】
まず、本実施の形態１に係るガラス溶着システムに用いるガラス部材溶着治具について説明する。
【００２２】
図１に示すように、ガラス部材溶着治具４０は、ベース部材１、枠部材２、ガイド部材３、押圧部材４、位置決め部材５、及び位置決め凹部６を有する。
【００２３】
ベース部材１は、板状の本体部１ａと板状の緩衝部１ｂを有している。緩衝部１ｂの主面は、本体部１ａの主面より小さくなるように形成されており、本体部１ａの主面上に緩衝部１ｂが設けられていて、ベース部材１は積層構造を有している。ベース部材１の主面は、本体部１ａの上側の主面（正確には、当該主面のうちの緩衝部１ｂが設けられていない部分）と緩衝部１ｂの上側の主面によって構成されている。
【００２４】
緩衝部１ｂの主面には、溶着すべきワークとしての積層された複数のガラス部材１０、１１が載置される。このワークは、ここでは、２枚の矩形の板ガラスである。このワークは、板ガラスには限定されず、外周部を溶着すべき積層されたガラス部材であればよい。また、その平面形状は矩形に限定されず、周囲から外周面にレーザ光を照射可能な形状であればよく、積層数は２以上であればよい。複数のガラス部材１０、１１は、ここでは、互いに同じ形状を有し、積層方向から見て、双方の外周が一致するように積層されているが、これに限定されず、各ガラス部材の形状が異なっており、積層方向から見て、双方の外周が一致しないように積層されていても構わない。そして、緩衝部１ｂの主面には、複数のガラス部材１０、１１が載置されるべき領域（所定領域：以下、ガラス部材載置領域という）１５が想定されている。
【００２５】
また、本体部１ａの主面の４つの角部には、該主面に垂直に突出するように円柱状のガイド部材３が配設されている（図２参照）。なお、本体部１ａは、耐熱性を有するセラミックや金属（例えば、オーステナイト系ステンレス、オーステナイト系耐熱鋼やチタン等）で構成されており、緩衝部１ｂは、後述するガラス部材１１の表面を傷つけないように、セラミックやカーボンで構成されている。
【００２６】
ガイド部材３の先端部には、板状の枠部材２が設けられており、これにより、各ガイド部材３は互いに固定される。なお、ガイド部材３は、ここでは、ベース部材１及び枠部材２の角部に設けられているが、これに限定されず、ガラス部材１０、１１の外周面に照射するレーザ光が遮られないようにする観点から、ガラス部材１０、１１が載置されるベース部材１のガラス部材載置領域１５の周囲に設けられていれば、その設置場所については限定されない。また、ガイド部材３は、ここでは、４箇所に設けられているが、後述する押圧部材４の移動を規定する観点から、ガイド部材３の設置数は１以上であれば限定されない。また、枠部材は、ここでは、板状に形成されているが、これに限定されず、フレーム状に形成されてもよく、ガイド部材３の先端部を互いに固定することができれば、その形状は限定されない。
【００２７】
ガイド部材３には、板状の押圧部材４が軸受け部材７を介して摺動自在に設けられている。押圧部材４は、ベース部材１と枠部材２との間に設けられており、押圧部材４の角部には、厚み方向に貫通する貫通孔が設けられている。該貫通孔には、耐熱性を有する軸受け部材７が嵌挿されている。軸受け部材７は、すべり軸受け等の直動ガイドを用いており、軸受け部材７の嵌合孔にガイド部材３が挿通されている。これにより、押圧部材４は、ガイド部材３に沿ってベース部材１の主面に垂直な方向に摺動することができる。
【００２８】
また、押圧部材４の下側の主面には、板状の緩衝部材８が設けられている。緩衝部材８は、ガラス部材１０の表面を傷つけないように、セラミックやカーボンで構成されている。これにより、押圧部材４は、積層された板状のガラス部材１０、１１をベース部材１の主面に緩衝部材８を介して押圧部材４と緩衝部材８の自重により押圧することができ、ガラス部材１０、１１を固定することができる。
【００２９】
次に、ガラス部材１０、１１の位置決めについて説明する。
【００３０】
図１及び図２に示すように、緩衝部１ｂの主面には、ガラス部材載置領域１５の外周に接するように複数の位置決め凹部６が設けられている。位置決め凹部６が設置される位置は、載置されるガラス部材の大きさによってガラス部材載置領域１５が適宜に想定され、それに応じて適宜設計される。そして、位置決め凹部６に円柱状の位置決め部材５を嵌挿し、位置決め部材５の周面にガラス部材１０、１１の外周面を当接させることで、ガラス部材１０、１１の位置決め及び２枚のガラス部材１０、１１相互の位置合わせを行うことができる。また、位置決め部材５を、位置決め凹部６から脱着する（抜き出す）ことで、ガラス部材１０、１１の外周面にレーザ光を位置決め部材５によって遮られることなく照射することができる。
なお、位置決め凹部６の深さ寸法及び位置決め部材５の高さ寸法は、ｎ枚のガラス部材が積層された場合に、ベース部材１（緩衝部１ｂ）の主面と緩衝部材８の主面をそれぞれ、積層されたガラス部材（ここでは、ガラス部材１０、１１）と当接させた状態で、位置決め部材５の緩衝部１ｂの主面からの突出寸法が、ベース部材１（緩衝部１ｂ）の主面と積層されたｎ−１枚のガラス部材の上端部との間の寸法よりも大きくなるように、かつ、位置決め凹部６の深さ寸法が、位置決め部材５の上端部と緩衝部材８の下側の主面との間にできる隙間の寸法よりも小さくなるように、適宜設計される。また、位置決め部材５は、レーザ光を透過し、かつ、耐熱性を有する材料で構成されていてもよい。このような材料としては、レーザ光を透過する部材（例えば、波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザに対しては、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）や塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）等  ）が挙げられ、これにより、位置決め部材５を位置決め凹部６から脱着しなくても、ガラス部材１０、１１の外周面にレーザ光を位置決め部材５によって遮られることなく照射することができる。
【００３１】
また、ベース部材１の下側の主面には、短円柱状の被装着部１２が設けられており、被装着部１２の下側の主面には、被装着凹部１３が設けられている。該被装着凹部１３には、後述する回転駆動器９０の先端部が嵌挿されて、ガラス部材溶着治具４０を回転駆動器９０に装着することができる。
【００３２】
これにより、本実施の形態１のガラス部材溶着治具４０は、ガラス部材１０、１１を容易に位置決めすることができ、また、位置決めしたガラス部材１０、１１を固定することができる。
【００３３】
なお、ベース部材１の緩衝部１ｂの主面と緩衝部材８の主面が、ガラス部材１０、１１と当接する構成としたが、これに限定されず、緩衝部１ｂを設けずにベース部材１の本体部１ａの主面と押圧部材４の主面が、直接ガラス部材１０、１１と当接するような構成としてもよい。
【００３４】
次に、本実施の形態１に係るガラス溶着システムについて、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００３５】
図３は、本実施の形態１に係るガラス溶着システムの概略構成を示す模式図である。図４は、図３に示すガラス溶着システムの上面図である。なお、図３及び図４においては、一部を省略している。
【００３６】
図３に示すように、本実施の形態１に係るガラス溶着システム１００は、ガラス部材溶着治具４０、加熱炉５０、搬送機構７０、レーザ光照射器８０、回転駆動機構９０、及び制御装置２００を有する。
【００３７】
まず、搬送機構７０について説明する。
【００３８】
搬送機構７０は、搬送路７１と搬送手段７２を有しており、搬送路７１は、水平方向に設置されている。
【００３９】
搬送路７１は、ベルトコンベアやローラコンベア等の公知のコンベアで構成することができるが、ガラス部材溶着治具４０を加熱炉５０内で搬送させる観点から、耐熱性を有するように構成されていることが好ましく、ここでは、図５に示すようなローラコンベアを用いている。また、搬送手段７２は、搬送路７１のコンベアを動かすことができる動力源（例えば、電気モータ）で構成されている。
【００４０】
ここで、搬送路７１について、図５を参照して説明する。
【００４１】
図５は、図３及び図４に示すガラス溶着システム１００における搬送路７１の要部を拡大した模式図である。
【００４２】
搬送路７１は、互いに平行に、かつ、水平方向に延びる一対の直線状の枠部材６１を有している。枠部材６１の下端には、搬送路７１の下端部を閉鎖するための蓋部材６３が設けられている。また、一対の枠部材６１の内面には、多数の搬送ローラ６２が、所定の間隔で、互いに対向するように回動自在に配設されている。搬送ローラ６２は、回動軸６２ａと、鍔部６２ｃを有するロール部６２ｂと、から構成されている。回動軸６２ａは、適宜な回転伝達機構（図示せず）を介して搬送手段７２に接続されている。また、回転軸６２ａは、その基端部が枠部材６１に回動自在に取り付けられ、その先端部にロール部６２ｂが同軸に設けられている。ロール部６２ｂの外周面は、搬送すべきガラス部材溶着治具４０におけるベース部材１の下側の主面に当接する。そして、搬送手段７２を駆動させることにより、搬送ローラ６２が回転して、ガラス部材溶着治具４０が搬送される。このとき、ベース部材１が、対となっている搬送ローラ６２の鍔部６２ｃで両側から案内されることにより、ガラス部材溶着治具４０は、一定の枠部材６１の長手方向に搬送される。なお、個々の搬送ローラ６２は、適宜な手段によって、連動するように構成されている。また、搬送機構７０は、制御装置２００によって制御されている。
【００４３】
次に、加熱炉５０について説明する。
【００４４】
図３及び図４に示すように、加熱炉５０は、搬送機構７０の略全体部を覆うようにして配設されている。加熱炉５０は、予熱部５２、溶着部５３及び徐冷部５４を有している。また、搬送路７１の加熱炉５０の前側及び後ろ側に位置する部分が、それぞれ、取り付け部５１及び取り出し部５５を構成している。
【００４５】
加熱炉５０の溶着部５２には、加熱炉５０を構成する外壁に、厚み方向に貫通する開口部５６が、対になるようにして設けられており、該開口部５６が、入射窓５６を構成する。入射窓５６は、ガラス部材１０、１１の外周面にレーザ光を照射して溶着させる観点から、ガラス部材１０、１１の縦、横及び高さ寸法よりも大きく形成されていればよく、ここでは、ガラス部材溶着治具４０よりも大きくなるように形成されている。
【００４６】
加熱炉５０の内部には、ヒータ（図示せず）が設けられており、該ヒータは、電気又はガスを熱源とする公知のヒータ（例えば、シースヒータやガスヒータ）が用いられている。そして、後述する制御装置２００が、加熱炉５０内の温度を所定の温度に保つようにヒータを調整している。
【００４７】
次に、レーザ光照射器８０について説明する。
【００４８】
レーザ光照射器８０は、図４に示すように、加熱炉５０における溶着部５３の外側に、一対の入射窓５６に対応するように設けられている。レーザ光照射器８０は、加熱炉５０に対して３次元方向に相対移動可能な加工ヘッド、及び該加工ヘッドから照射するレーザ光を発生するレーザ発振器等を有している（いずれも図示せず）。また、レーザ光照射器８０は、水平方向に移動可能に構成されている。これにより、加工ヘッドでレーザ光の照射方向の微調整を行い、レーザ光照射器８０が水平方向に移動することで、ガラス部材１０、１１の一方の側の端面（ここでは、矩形のガラス部材１０、１１の４つの端面のうち互いに対向する端面の一方の端面）全域にレーザ光を照射することができる。このとき、レーザ光照射器８０から照射されるレーザ光は、略平行光でもよく、また、照射部分における径（スポット径）が、ガラス部材１０、１１と、ベース部材１の緩衝部１ｂと、緩衝部材８と、の全厚み寸法よりも大きければ、収束光でもデフォーカスした光でもよい。このデフォーカスした光は、凸レンズの焦点位置の前後どちらを使用してもよく、また、凹レンズでレーザ光を広げて使用してもよい。
【００４９】
回転駆動機構９０は、図３に示すように、加熱炉５０の溶着部５３（正確には、搬送路７１）の下方に設けられており、溶着部５３に到達したガラス部材溶着治具４０を鉛直方向に持ち上げ、回転させている。
【００５０】
ここで、回転駆動機構９０について、図６を参照して説明する。
【００５１】
図６は、図３に示すガラス溶着システム１００における加熱炉５０の溶着部５３を示す模式図であり、図６（ａ）は、ガラス部材溶着治具４０が溶着部５３に到達した状態を示す模式図であり、図６（ｂ）は、ガラス部材溶着治具４０が回転駆動機構９０により持ち上げられ、回転している状態を示す模式図である。なお、図６において、ガラス溶着システム１００における上下方向を、図における上下方向として表わし、また、図６において、その一部を省略している。
【００５２】
図６に示すように、回転駆動機構９０は、駆動部９１と、断熱部９２と、回転軸９３と、装着部９４と、を有する。
【００５３】
駆動部９１は、シリンダ９１ａとそのピストンロッド９１ｂを有しており、ピストンロッド９１ｂは、シリンダ９１ａにより鉛直方向に移動可能に構成されている。ピストンロッド９１ｂの先端部には、断熱部９２が設けられている。これにより、炉５０から回転軸９３を介して伝熱される熱を断熱部９２が遮断し、駆動部９１が加熱されるのを防止することができる。
【００５４】
断熱部９２には、円筒状の回転軸９３が設けられており、回転軸９３は、搬送路７１の蓋部材６３に設けられた貫通孔を挿通するように構成されている。回転軸９３には、図示されない回転機構（例えば、ピストンロッド９１ｂに取り付けられたモータ）が接続されており、該回転機構により、回転軸９３が回転される。また、回転軸９３の先端部には、円板状の装着部９４が設けられている。装着部９４の上側の主面には、厚み方向に突出する突起部９５が設けられている。該突起部９５は、図６（ａ）に示すように、ガラス部材溶着治具４０が溶着部５３に到達したときには、ガラス部材溶着治具４０の被装着部１２と当接しないように退避（下降）するよう構成されている。そして、図６（ｂ）に示すように、突起部９５は、駆動部９１により上昇させられると、ガラス部材溶着治具４０の被装着部１２の被装着凹部１３に嵌挿され、ガラス部材溶着治具４０と回転駆動機構９０とが接続される。これにより、ガラス部材溶着治具４０を、回転駆動機構９０で鉛直方向に移動させ、回転させることができる。
【００５５】
なお、駆動部９１をシリンダで構成されているとしたが、これに限定されず、例えば、ボールネジ、ローラネジやクランク機構等を用いて、ガラス部材溶着治具４０を鉛直方向に移動させてもよい。
【００５６】
制御装置２００は、マイコン等のコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ等からなる演算処理部、メモリ等からなる記憶部、モニター等の表示部、カレンダー機能を有する時計部及びキーボード等の操作入力部（いずれも図示せず）を有している。演算処理部は、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、ガラス溶着システム１００に関する各種の制御を行う。また、演算処理部は、記憶部に記憶されたデータや操作入力部から入力されたデータを処理する。
【００５７】
次に、本実施の形態１に係るガラス溶着システム１００の動作及びガラス溶着プロセスについて図３、図４、及び図６を参照して説明する。
【００５８】
ガラス溶着システム１００の動作は、制御装置２００によって制御されている。そして、ガラス溶着プロセスは、図３及び図４に示すように、取り付け工程、予熱工程、溶着工程、徐冷工程、及び取り出し工程の各工程から成り立っている。
【００５９】
まず、制御装置２００は、加熱炉５０に加熱開始指令を出し、加熱炉５０内の予熱部５２等が所定の温度になるように図示されないヒータを制御する。また、搬送機構７０は、所定のタクトタイムで間欠運転される。従って、後述するように、搬送路７１上に所定の間隔で、載置されたガラス部材溶着治具４０は、所定のタクトタイムで停止と移動とを繰り返しなら、搬送路７１上を搬送される。また、ガラス部材溶着治具４０が搬送路７１上に載置される所定の間隔は、取り付け位置５１、予熱部５２、溶着部５３、徐冷部５４、及び取り出し部５５にガラス部材溶着治具４０それぞれ停止するような間隔である。
【００６０】
取り付け工程として、作業者が、取り付け部５１の搬送路７１上にガラス部材溶着治具４０を載置する。ついで、ガラス部材溶着治具４０の押圧部材４が、上方に押し上げられ、位置決め部材５を位置決め凹部６に嵌挿する。そして、ガラス部材１０、１１の外周面と位置決め部材５の周面とを当接させることにより、ガラス部材１０、１１の位置決め及び２枚のガラス部材１０、１１の相互の位置合わせをして、ベース部材１の主面にガラス部材１０、１１を載置する。次に、押圧部材４を下方に押し下げ、緩衝部材８の主面とガラス部材１０の主面とを当接させる。このとき、押圧部材４は、押圧部材４及び緩衝部材８の自重により、緩衝部材８を介してベース部材１の主面にガラス部材１０、１１を押圧する。これにより、ガラス部材１０、１１は、緩衝部材８とベース部材１との間に挟持されて固定される。そして、位置決め部材５を位置決め凹部６から脱着する。以降、このガラス部材１０、１１のガラス部材溶着治具４０への搭載、ガラス部材１０、１１を搭載したガラス溶着治具４０の搬送路７１上への載置は、上述のタクトタイムに併せて、逐次行われる。
【００６１】
予熱工程として、ガラス部材溶着治具４０は、加熱炉５０内に搬送され、予熱部５２において、所定の温度、所定の時間加熱される。ここで、所定の温度とは、例えば、ソーダガラスが軟化する５１１〜７４０℃の間であるが、ガラス部材の種類等によって異なる。また、所定の時間とは、ガラス部材の大きさ等によって異なるが、例えば、５分である。
【００６２】
溶着工程として、予熱部５２で予熱されたガラス部材１０、１１（正確には、ガラス部材溶着治具４０に積載されたガラス部材１０、１１）は、溶着部５３まで搬送される。すると、制御装置２００は、回転駆動機構９０及びレーザ光照射器８０に運転開始指令を出す。これを受けて、回転駆動機構９０の駆動部９１が駆動して、装着部９４が上方に移動する。この移動に伴って、装着部９４の突起部９５が、被装着凹部１３に嵌挿し、回転駆動機構９０とガラス部材溶着治具４０とが接続する。そして、駆動部９１が、さらに装着部９４を上方に移動させることにより、ガラス部材溶着治具４０が鉛直方向に持ち上げられる（図６参照）。そして、ガラス部材溶着治具４０が所定の位置（入射窓と水平の位置）にまで、持ち上げられると、レーザ光照射器８０は、ガラス部材１０、１１の前述の端面の一端から他端に到るようにレーザ光を照射して、ガラス部材１０、１１を溶着させる。これにより、ガラス部材１０、１１の互いに対向する一対の端面が溶着される。次に、回転駆動機構９０は、図示されない回転機構により、回転軸９３を９０度回転させる。そして、再び、レーザ光照射器８０が、ガラス部材１０、１１の端面の一端から他端に到るようにレーザ光を照射して、ガラス部材１０、１１を溶着させる。これにより、ガラス部材１０、１１の全ての端面（外周の全周に亘る端面）が溶着される。それから、回転駆動機構９０は、回転軸９３を更に９０度回転させ、駆動部９１により装着部９４が初期位置にまで下げられ、ガラス部材溶着治具４０は、搬送機構７０（正確には、搬送路７１）の搬送ローラ６２と当接した状態に戻る。
【００６３】
徐冷工程として、ガラス部材溶着治具４０が徐冷部５４にまで搬送され、徐冷される。ここでの徐冷は、ガラス部材の種類や大きさ等によって異なるが、例えば、５５０℃で１５分間徐冷し、歪みを除去した後、さらに、３０分程度の時間をかけて常温まで徐冷する。
【００６４】
取り出し工程として、徐冷部５４で徐冷されたガラス部材溶着治具４０が、取り出し部５５にまで搬送され、作業者が、溶着されたガラス部材１０、１１を取り出す。次いで、ガラス部材溶着治具４０が搬送路７１から取り出される。
【００６５】
このように、本実施の形態１に係る簡易な構成で、ガラス部材の位置決めが可能となり、効率よくガラスの溶着を連続して行うことが可能となる。
【００６６】
なお、本実施の形態では、レーザ光照射器が水平方向に移動可能に構成したが、これに限定されず、回転駆動機構が水平方向に移動することにより、ガラス部材の端面全域にレーザ光が照射されるように構成されてもよい。また、レーザ光照射器を２つ設ける構成としたが、これに限定されず、１のレーザ光照射器であっても、また、複数のレーザ光照射器を設ける構成としてもよい。
【００６７】
次に、本実施の形態１に係るガラス溶着システム１００に用いるガラス部材溶着治具４０の変形例について説明する。
【００６８】
［変形例１］
図７は、実施の形態１に係るガラス溶着システム１００に用いるガラス部材溶着治具４０の変形例を模式的に示す側面図である。なお、図７において、ガラス部材溶着治具における上下方向を、図における上下方向として表わしている。また、以下の説明では、図１と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６９】
図７に示すように、本変形例１のガラス部材溶着治具４０ａでは、位置決め部材５ａが位置決め凹部６に収容できるように構成されている。位置決め部材５ａは、円筒状の頭部２５ａと、頭部２５ａに収容可能な円柱状の基部２５ｂとを有しており、基部２５ｂの基端部は、位置決め凹部６の底面に固定されている。基部２５ｂの外周面は、頭部２５ａの内周面とある程度の摩擦力で摺動するように接触しており、これにより、頭部２５ａは、基部２５ｂに沿ってベース部材１の主面に垂直な方向に摺動し、かつ、外力が作用しない状態では、その位置を維持することができる。頭部２５ａの上端部は、蓋部材２５ｃによって閉鎖されており、該蓋部材２５ｃの上端面には、取っ手（図示せず）が設けられている。なお、ここでは、蓋部材２５ｃの上端面は、頭部２５ａを押し下げたときにベース部材１の緩衝部１ｂの上側の主面と面一になるように構成されている。また、図示されない取っ手は、使用されないときには、蓋部材２５ｃの上端面と面一になるように設けられている。
【００７０】
そして、このように構成された位置決め部材５ａの頭部２５ａを、上方に引き出して緩衝部１ｂの上側の主面から突出させ、ガラス部材１０、１１の外周面と頭部２５ａの外周面とを当接させることにより、ガラス部材１０、１１の位置決めを容易に行うことができる。また、緩衝部１ｂの主面から突出させた位置決め部材５ａの頭部２５ａを、そこから押し下げて位置決め凹部６に退避させることにより、位置決め部材５ａによって遮られることなく、ガラス部材１０、１１の外周面にレーザ光を照射することができる。
【００７１】
［変形例２］
図８は、実施の形態１に係るガラス溶着システム１００に用いるガラス部材溶着治具４０の変形例を模式的に示す側面図である。図９は、図８に示すガラス部材溶着治具の上面図である。なお、図８において、ガラス部材溶着治具における上下方向を、図における上下方向として表わしている。
【００７２】
図８及び図９に示すように、本変形例２のガラス部材溶着治具４０ｂでは、弾性部材１４が枠部材２と押圧部材４との間に介設されている。弾性部材１４は、下方向（押圧部材４の厚み方向）に押圧部材４を付勢しており、ガラス部材１０の主面を、緩衝部材８を介して押圧部材４でより均等に押さえることができ、また、ガラス部材１０、１１をより強固に固定することができる。なお、弾性部材１４は、ここでは、耐熱性を有する圧縮ばねを用いているが、これに限定されず、例えば、耐熱性を有する板ばねを用いてもよい。また、弾性部材１４は、図８に示すように、枠部材２と押圧部材４との間に介設されているが、これに限定されず、緩衝部材８の主面がガラス部材１０の主面を均等に押さえることができれば、その設置場所や設置数については限定されず、例えば、押圧部材４とベース部材１との間に引っ張りばねを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のガラス部材溶着治具及びそれを備えるガラス溶着システムによれば、簡易な構成で、ガラス部材の位置決めができ、効率よくガラスの溶着を連続して行うことができるガラス部材溶着治具及びそれを備えるガラス溶着システムとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るガラス溶着システムに用いるガラス部材溶着治具の構成を模式的に示す側面図である。
【図２】図１に示すガラス部材溶着治具の上面図である。
【図３】本実施の形態１に係るガラス溶着システムの概略構成を示す模式図である。
【図４】図３に示すガラス溶着システムの上面図である。
【図５】図３に示すガラス溶着システムにおける搬送機構の要部を拡大した模式図である。
【図６】図３に示すガラス溶着システム１００における加熱炉５０の溶着部５３を示す模式図である。
【図７】本実施の形態１に係るガラス溶着システムに用いるガラス部材溶着治具の変形例１を模式的に示す側面図である。
【図８】本実施の形態１に係るガラス溶着システムに用いるガラス部材溶着治具の変形例２を模式的に示す側面図である。
【図９】図８に示すガラス部材溶着治具の上面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  ベース部材
１ａ  本体部
１ｂ  緩衝部
２  枠部材
３  ガイド部材
４  押圧部材
５  位置決め部材
５ａ  位置決め部材
６  位置決め凹部
７  軸受け部材
８  緩衝部材
１０  ガラス部材
１１  ガラス部材
１２  被装着部
１３  被装着凹部
１４  弾性部材
１５  ガラス部材載置領域
２５ａ  頭部
２５ｂ  基部
２５ｃ  蓋部材
４０  ガラス部材溶着治具
４０ａ  ガラス部材溶着治具
４０ｂ  ガラス部材溶着治具
５０  加熱炉
５１  取り付け部
５２  予熱部
５３  溶着部
５４  徐冷部
５５  取り出し部
５６  開口部（入射窓）
６１  枠部材
６２  搬送ローラ
６２ａ  回動軸
６２ｂ  ロール部
６２ｃ  鍔部
７０  搬送機構
７１  搬送路
７２  搬送手段
８０  レーザ光照射器
９０  回転駆動機構
９１  駆動部
９１ａ  シリンダ
９１ｂ  ピストンロッド
９２  断熱部
９３  回転軸
９４  装着部
９５  突起部
１００  ガラス溶着システム
２００  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008081345.tif 000008
【図７】
2008081345.tif 000009
【図８】
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【図９】
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