(57)【要約】【課題】有底管からガラスセルを製造する際に、ガラスセルの傷付きや割れの発生を防止する。【解決手段】有底管４を角形状の内型３に覆い被せる工程と、有底管４を有底管加熱装置９によって底部から成形可能な温度に加熱することにより有底管４を自重で延伸させて略内型３の形状に成形する第１工程と、有底管４の外周面に外型５を押し付けて内型３との間で有底管４を押圧成形する第２工程と、有底管４の外周面から外型５を僅かに離型させ、ブロー加圧手段８によって３有底管４の内部をブロー加圧することにより外型５に有底管４の外周面を押し付けて、有底管４の外周面を外型形状に成形する第３工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造方法において、
前記有底管を角形状の内型に覆い被せる工程と、
前記有底管をその底部から成形可能な温度に加熱することにより有底管を自重で延伸させて略内型形状に成形する第１工程と、
前記有底管の外周面に外型を押し付けて内型との間で有底管を押圧成形する第２工程と、
前記有底管の外周面から外型を僅かに離型させ、有底管の内部をブロー加圧することにより外型に有底管の外周面を押し付けて、有底管の外周面を外型形状に成形する第３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】
前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする請求項１に記載のガラスセルの製造方法。
【請求項３】
前記第１工程では、前記有底管の底部から開口部に向かって徐々に加熱することを特徴とする請求項１または２に記載のガラスセルの製造方法。
【請求項４】
前記第１工程の後に、前記有底管の底部を内型と底型とによって押圧成形することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
【請求項５】
前記内型と底型とによる有底管の底部の押圧成形は、有底管の側方に外型が配置された状態で行うことを特徴とする請求項４に記載のガラスセルの製造方法。
【請求項６】
前記第２工程では、前記有底管の外周面をガラスセルの最終の外径寸法よりも小さく成形することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
【請求項７】
前記第３工程では、前記有底管の外周面から外型と共に底型を僅かに離型させ、有底管の内部をブロー加圧することを特徴とする請求項４または５に記載のガラスセルの製造方法。
【請求項８】
前記第３工程では、前記有底管の外周面から外型を離型させて、ガラスセルの最終の外径寸法となる位置まで移動させ、有底管の内部をブロー加圧することにより外型に有底管の外周面を押し付けて有底管の外周面を外型形状に成形することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
【請求項９】
前記第３工程では、前記内型に設けた通気孔に加圧媒体を通過させて有底管内をブロー加圧することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
【請求項１０】
前記第３工程後、外型および底型をガラス転移点以下に冷却して有底管を固化する冷却工程と、
外型および底型を有底管から退避させて有底管と離反する離反工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項４または５に記載のガラスセルの製造方法。
【請求項１１】
前記離反工程では、成形された有底管の成形面に対して外型および底型が垂直方向に離反することを特徴とする請求項１０に記載のガラスセルの製造方法。
【請求項１２】
前記離反工程では、前記底型を有底管から離反させた後、外型を有底管から離反させることを特徴とする請求項１０または１１に記載のガラスセルの製造方法。
【請求項１３】
前記離反工程の後、前記内型を有底管から離して必要長さに有底管を切断する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
【請求項１４】
有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造装置において、
開口部が下方を向いた状態で有底管が覆い被さるように立設された角形状の内型と、
前記有底管を自重で延伸させるため、有底管を成形可能な温度に加熱する加熱手段と、
前記有底管の外周面に押し付けられることにより、前記内型との間で有底管を押圧成形する外型と、
前記有底管の外周面と外型とに隙間を設けた状態に対し、有底管の内部をブロー加圧するブロー加圧手段と、
を具備することを特徴とするガラスセルの製造装置。
【請求項１５】
前記有底管の底部を内型との間で押圧成形する底型をさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載のガラスセルの製造装置。
【請求項１６】
前記内型の外径寸法がガラスセルの最終の内径寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１４または１５に記載のガラスセルの製造装置。
【請求項１７】
前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載のガラスセルの製造装置。
【請求項１８】
前記内型の内部に、ブロー加圧手段からの加圧媒体が通過する通気孔を貫通状に設けたことを特徴とする請求項１４〜１７に記載のガラスセルの製造装置。
【請求項１９】
前記加熱手段は、前記有底管が挿入される管挿入孔が形成されると共に、当該管挿入孔に挿入された有底管を囲むように配置された放熱体と、放熱体の背面に配置された発熱体とを具備することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれかに記載のガラスセルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学分析に用いられる角型形状をしたガラスセルの製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学分析では、例えば、試薬と反応した被検試料をガラスセル内に充填し、ガラスセルに光を透過させて、その吸収率を測定する分析装置が使用されている。この装置に用いるガラスセルとしては、角型形状のものが用いられる。この角型形状のガラスセルは、ガラスからなる有底管を基材として成形されている。
ガラスセルの製造では、従来より外形が角形状の内型および外側の外型を用いて行われている。この製造では、有底管を電気炉等により成形可能な温度に加熱した後、角形状の内型を有底管の開口部から押し込み、次いで、外型を有底管の外周面に押し付けて内型と外型との間で有底管を角型形状に成形する。そして、冷却の後、外型を成形品から離隔すると共に、内型を成形品から引き抜き、さらに所定の長さに切断して完成品とする。
【特許文献１】特許第２７８８４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のガラスセルの製造では、成形品から内型を引き抜く際に、内型が成形品内面を摺動するため、成形品の内面が擦れて傷付いている。このような傷付きがある場合には、分析時の光が散乱するため、高精度に分析できない問題を有している。また、内型の引き抜きの際に、内型が振動したり、ブレた場合には、成形品が割れる問題も有している。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題点を考慮してなされたものであり、内型の引き抜きの際に成形品内面の傷付きが発生することなく、また割れの発生を防止することが可能なガラスセルの製造方法および製造装置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】
【０００５】
請求項１の発明のガラスセルの製造方法は、有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造方法において、前記有底管を角形状の内型に覆い被せる工程と、前記有底管をその底部から成形可能な温度に加熱することにより有底管を自重で延伸させて略内型形状に成形する第１工程と、前記有底管の外周面に外型を押し付けて内型との間で有底管を押圧成形する第２工程と、前記有底管の外周面から外型を僅かに離型させ、有底管の内部をブロー加圧することにより外型に有底管の外周面を押し付けて、有底管の外周面を外型形状に成形する第３工程と、を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明では、角形状の内型に有底管を覆い被せた状態で、有底管を底部から加熱することにより有底管が延伸して略内型形状に沿った状態となり、この状態で外型と内型とによって押圧成形するため、内型および外型の型形状を有底管に転写することができると共に、有底管の肉厚を規定の厚さにすることができる。
【０００７】
第３工程では、外型を有底管から離した状態で、有底管の内部をブロー加圧して外型に有底管の外周面を押し付けることにより、有底管の外周面を外型形状に成形する。このようなブロー加圧により、有底管の外周面を高精度に成形できるため、後工程で研削や研磨を行う必要がなくなる。
【０００８】
有底管内部へのブロー加圧においては、有底管の内面が内型から離れた非接触状態となる。このため、有底管を内型から離型する際に、有底管の内周面が内型と摺動することがなく、摺動に起因した有底管の内周面の傷付きを防止することができる。また、内型と有底管の内周面の間に隙間ができるため、内型からの離型の際に、内型が振動やブレが発生しても有底管が割れることがなくなる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のガラスセルの製造方法であって、前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では、内型の稜線が面取りされていることにより、内型によって成形される有底管の内面の角部が鋭角となることがない。このため、分析時における被検試料の液切れが良く、付着残渣も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第１工程では、前記有底管の底部から開口部に向かって徐々に加熱することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明では、有底管の底部側から成形可能な温度とすることができるため、底部側からの成形が可能となり、成形性が良好となる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第１工程の後に、前記有底管の底部を内型と底型とによって押圧成形することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明では、有底管の底部を内型および底型によって押圧成形するため有底管の底部の肉厚を規定の厚さにすることができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４に記載のガラスセルの製造方法であって、前記内型と底型とによる有底管の底部の押圧成形は、有底管の側方に外型が配置された状態で行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明のように、外型が配置された状態で内型と底型とによる押圧成形を行うことにより、有底管の側面が必要以上に膨らむことがなく、良好な成形を行うことができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第２工程では、前記有底管の外周面をガラスセルの最終の外径寸法よりも小さく成形することを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明のように、有底管をガラスセルの寸法よりも小さくすることにより、第３工程でのブロー加圧による成形代を確保することができ、有底管を規定の寸法に合わせて成形することができる。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項４または５に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第３工程では、前記有底管の外周面から外型と共に底型を僅かに離型させ、有底管の内部をブロー加圧することを特徴とする。
【００２０】
このように外型および底型を有底管から離すことにより、ブロー加圧による成形を確実に行うことができる。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第３工程では、前記有底管の外周面から外型を離型させて、ガラスセルの最終の外径寸法となる位置まで移動させ、有底管の内部をブロー加圧することにより外型に有底管の外周面を押し付けて有底管の外周面を外型形状に成形することを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明では、外型の離型状態でのブロー加圧により、有底管の外周面が外型に押し付けられるため、外型形状を有底管に良好に転写することができる。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第３工程では、前記内型に設けた通気孔に加圧媒体を通過させて有底管内をブロー加圧することを特徴とする。
【００２４】
請求項９の発明では、ブロー加圧の際の加圧媒体が内型から噴き出るため、ブロー加圧を確実に行うことができる。
【００２５】
請求項１０の発明は、請求項４または５に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第３工程後、外型および底型をガラス転移点以下に冷却して有底管を固化する冷却工程と、外型および底型を有底管から退避させて有底管と離反する離反工程と、をさらに有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０の発明では、冷却工程を備えることにより有底管を固化させることができ、離反工程を備えることにより、外型および底型から有底管を離すことができる。これにより、成形された有底管の回収を行うことができる。
【００２７】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程では、成形された有底管の成形面に対して外型および底型が垂直方向に離反することを特徴とする。
【００２８】
請求項１１の発明のように、外型および底型が垂直方向に離反することにより、外型および底型による有底管の傷付きを防止することができる。
【００２９】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１に記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程では、前記底型を有底管から離反させた後、外型を有底管から離反させることを特徴とする。
【００３０】
請求項１２の発明では、底型が離れるとき、有底管は外型に保持されているため、外周面の歪みを防止することができる。
【００３１】
請求項１３の発明は、請求項１０〜１２のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程の後、前記内型を有底管から離して必要長さに有底管を切断する工程をさらに有することを特徴とする。
【００３２】
このように有底管を切断することにより、所望の長さのガラスセルとすることができる。
【００３３】
請求項１４の発明のガラスセルの製造装置は、有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造装置において、開口部が下方を向いた状態で有底管が覆い被さるように立設された角形状の内型と、前記有底管を自重で延伸させるため、有底管を成形可能な温度に加熱する加熱手段と、前記有底管の外周面に押し付けられることにより、前記内型との間で有底管を押圧成形する外型と、前記有底管の外周面と外型とに隙間を設けた状態に対し、有底管の内部をブロー加圧するブロー加圧手段と、を具備することを特徴とする。
【００３４】
請求項１４の発明では、角形状の内型に覆い被さっている有底管に対して加熱手段が加熱を行うため、有底管は自重によって延伸し、略内型形状に成形される。そして、外型および内型が有底管を押圧成形するため、内型および外型の形状を有底管に確実に転写することができると共に、有底管の肉厚を規定の厚さにすることができる。
【００３５】
ブロー加圧手段は、有底管の内部に対してブロー加圧を行うことにより、有底管を外型に押し付ける。これにより、有底管の外周を高精度に成形でき、後工程で研削や研磨を行う必要がなくなる。また、ブロー加圧手段が有底管を内型から離れた非接触状態とするため、有底管を内型から引き抜く際に、有底管の内周面と摺動することがなく、引き抜きの際の傷付きを防止することができ、しかも、内型と有底管の内周面の間に隙間ができるため、内型が振動やブレが発生しても、有底管が割れることがなくなる。
【００３６】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載のガラスセルの製造装置であって、前記有底管の底部を内型との間で押圧成形する底型をさらに具備することを特徴とする。
【００３７】
請求項１５の発明では、底型を有することにより、底型および内型によって有底管の底部を押圧成形するため、有底管の底部の肉厚を規定の厚さにすることができる。
【００３８】
請求項１６の発明は、請求項１４または１５に記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型の外径寸法がガラスセルの最終の内径寸法よりも小さいことを特徴とする。
【００３９】
このように内型の外径寸法がガラスセルの寸法よりも小さくなっていることにより、内型によって成形される有底管をガラスセルの寸法よりも小さくすることができる。これにより、第３工程でのブロー加圧による成形代を確保することができ、有底管を規定の寸法に合わせて成形することができる。
【００４０】
請求項１７の発明は、請求項１４〜１６のいずれかに記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする。
【００４１】
請求項１７の発明では、内型の稜線が面取りされるため、内型によって成形される有底管の内周面の角部が鋭角となることがなく、従って、分析時における被検試料の液切れが良く、付着残渣も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことができる。
【００４２】
請求項１８の発明は、請求項１４〜１７に記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型の内部に、ブロー加圧手段からの加圧媒体が通過する通気孔を貫通状に設けたことを特徴とする。
【００４３】
このような通気孔を内型に設けることにより、ブロー加圧の際の加圧媒体が内型から噴き出るため、ブロー加圧を確実に行うことができる。
【００４４】
請求項１９の発明は、請求項１４〜１８のいずれかに記載のガラスセルの製造装置であって、前記加熱手段は、前記有底管が挿入される管挿入孔が形成されると共に、当該管挿入孔に挿入された有底管を囲むように配置された放熱体と、放熱体の背面に配置された発熱体とを具備することを特徴とする。
【００４５】
このように加熱手段が管挿入孔の周囲に放熱体と発熱体とを備えることにより、少ない温度ばらつきで有底管を加熱することができるため、型形状の転写を良好に制御することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明のガラスセルの製造方法によれば、有底管内部へのブロー加圧によって有底管の内面が内型から離れた非接触状態となるため、内型を有底管から引き抜く際に、有底管の内周面と摺動することがなく、引き抜きの際の傷付きを防止することができ、しかも、内型に振動やブレが発生しても、有底管が割れることがなくなる。
【００４７】
本発明のガラスセルの製造装置によれば、内型および外型が有底管を押圧成形して、その形状を有底管に転写するため、有底管の側面の肉厚を規定の厚さにすることができる。また、ブロー加圧手段が有底管を内型から離れた非接触状態とするため、内型が有底管の内周面と摺動することがなく、引き抜きの際の傷付きを防止することができ、さらに、内型に振動やブレが発生しても、有底管が割れることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１は、本発明の一実施の形態におけるガラスセルの製造装置の全体を、図２および図３はその作動状態を示している。この製造装置は、有底管４が覆い被さる内型３と、有底管４を加熱する加熱手段としての有底管加熱装置９と、内型３と共に有底管４を押圧成形する外型５と、内型３と共に有底管４の底部を押圧成形する底型６と、有底管４をブロー加圧するブロー加圧手段８とを備えている。
【００４９】
内型３はベース１上に設けられた内型保持具１０に立設されている。ベース１上には、第１のガイドレール２および第２のガイドレール２ａが平行となるように立設されており、外型５および底型６が第１のガイドレース２に沿って上下動可能に設けられており、有底管加熱装置９が第２のガイドレール２ａに沿って上下動可能に設けられている。
【００５０】
外型５および底型６は、第１のガイドレール２に沿って移動可能な外型保持アーム１１および底型保持アーム１２に保持されている。これらの保持アーム１１，１２は略水平状態で第１の上下動機構７に連結されており、第１の上下動機構７が駆動することにより第１のガイドレール７の長さ方向に沿った上下動が行われる。
【００５１】
一方、有底管加熱装置９は第２のガイドレール２ａに沿って移動可能な加熱装置保持アーム１５に保持されている。加熱装置保持アーム１５は略水平状態で第２の上下動機構１４に連結されており、第２の上下動機構１４が駆動することにより第２のガイドレール２ａの長さ方向に沿った上下動が行われる。
【００５２】
第１の上下動機構７は第１のガイドレール２に対応して配置され、第２の上下動機構１４は第２のガイドレール１４に対応して配置されている。この実施の形態において、これらの第１および第２の上下動機構７，１４は、対応したガイドレール２、２ａと平行となるようにベース１上に立設されたボールネジ１３，１６と、ボールネジ１３，１６が貫通するようにボールネジ１３，１６に取り付けられたモータ１２ａ、１１ａ、１５ａとを備えている。
【００５３】
モータ１２ａ、１１ａ、１５ａは、それぞれ底型保持アーム１２、外型保持アーム１１、加熱装置保持アーム１５に対応しており、それぞれの保持アーム１２，１１，１５から延びているガイドアーム１２ｂ、１１ｂ、１５ｂを介して対応した保持アーム１２，１１，１５に連結されている。ガイドアーム１２ｂ、１１ｂ、１５ｂには、対応したガイドレール２，２ａが挿通しており、これによりガイドレール２，２ａに沿った上下動が安定して行われるようになっている。
【００５４】
各モータ１２ａ、１１ａ、１５ａは、その駆動によってボールネジ１３，１６に沿って上下動し、これにより、対応した保持アーム１２，１１，１５（すなわち、外型５、底型６、有底管加熱装置９）が一体的に上下動する。この上下動は、モータ１２ａ、１１ａ、１５ａが図示を省略したモータ制御装置に接続されることにより、モータ制御装置内に格納されたプログラムに基づいて高精度に制御されるものである。
【００５５】
なお、上下動機構としては、外型５、底管６および有底管加熱装置９を安定且つ高精度に昇降するものであれば、図示の形態に限定されるものではなく、例えば、リニアモータ、流体圧シリンダ、その他の機構であっても良い。
【００５６】
また、図示する形態では、有底管加熱装置９または外型５のいずれか一方が上下動する場合、これらが干渉する位置となっている。このため、これらの内の少なくとも一方の機構、例えば有底管加熱装置９を含めた第２のガイドレール２ａ、第２の上下動機構１４の全体、をベース１上で退避方向に移動な構造とするものである。同様に、外型５および底型６が第１のガイドレール２を共用して上下動するため、相互に干渉する位置となることがある。このため、外型５および底型６は、それ自体の上下動または相手側の上下動に際して、相手側との干渉を避ける位置への退避が可能な構造となっている。これにより、外型５、底型６は独立して有底管４への接近および離反を行うことができる。
【００５７】
内型３は、図２に示すように角形状の縦長となっており、ベース１に固定されている内型保持具１０から立設した状態となっている。内型３には、ワークである有底管４が覆い被せられた状態となり、この覆い被せ状態で有底管４が自重で延伸することにより、内型３の側面３ａが有底管４の内周面を角形状に成形する。  
【００５８】
かかる内型３の外径寸法は、完成品であるガラスセルの最終内径寸法よりも５０〜７０μｍ程度小さくなるように設定されている。このように、設定することにより、内型３によって成形される有底管４を完成品であるガラスセルの寸法よりも小さくすることができる。従って、その後のブロー加圧による成形代を確保することができ、ガラスセルを目的の寸法に合わせることが可能となる。これに加えて、内型３がガラスセルの内径寸法よりも小さいことから、成形されたガラスセルを内型３から引き上げる際に、内型３とガラスセルの内周面とが接触することがない。従って、ガラスセルの内周面が傷付くことがないと共に、内型３が振動やブレを生じてもガラスセルが割れることがなくなる。
【００５９】
内型３は、ＷＣ、ＳｉＣ等の燒結金属によって形成されており、これにより良好な耐熱性を有している。さらに、内型３の表面を無電解ニッケルメッキ等の高耐熱性処理を行うことも可能である。
【００６０】
図４（ａ）および（ｂ）は、内型３の各例を示し、内型３は有底管４に挿入可能な所定長さとなっている。また、隣接した側面３ａの境界部分である稜線が面取りされている。図２（ａ）の内型３においては、稜線を湾曲面とすることにより面取りが施され、図２（ｂ）の内型３においては、稜線をＣ面とすることにより面取りが施されている。この場合、湾曲面は、例えば、０．３ｍｍ以上の曲率径、Ｃ面は０．３ｍｍ以上の曲率となるように形成される。このような面取りを施すことにより、内型３によって有底管４から成形されるガラスセルの内周面の角部が鋭角となることがない。このため、化学分析の際にガラスセル内に充填された被検試料の液切れが良好となるばかりでなく、試料残渣の付着量も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことが可能となる。
【００６１】
なお、内型３には、後述するブロー加圧手段８からの加圧流体が通過する通気孔３ｂが長さ方向に貫通している。この通気孔３ｂは、内型３の略中央部分を貫通するように形成されている。
【００６２】
有底管４は、底部が閉鎖され、反対側が開口された管状に成形されており、開口部が下方を向いた状態で内型３に覆い被せられて成形が行われる。成形に際しては、有底管加熱装置９による有底管４への加熱が行われる。有底管４としては、内型３に相応した角形状が良好であるが、円形等であっても良い。また、有底管４の径は内型３が挿入可能なように設定される。有底管４の材質としては、ガラスセルに適合したガラスが選択される。この材質としては、例えば、Ｂ２Ｏ３含有のＳｉＯ２からなる商品名「パイレックス」（イワキ（社）製、登録商標）を使用することができる。
【００６３】
図５は、有底管加熱装置９を示し、内型３に覆い被さった状態の有底管４が挿入されるための管挿入孔９ａを有している。有底管加熱装置９はこの管挿入孔９ａが中央部分に形成された平面コ字形に成形されている。かかる有底管加熱装置９においては、第２のガイドレール２ａに沿って下降することにより、管挿入孔９ａ内に有底管４が挿入され、上昇することにより有底管４が挿入状態から離脱する。
【００６４】
有底管加熱装置９は平面コ字形に成形された金属製の断熱材９ｂと、管挿入孔９ａを囲むように断熱材９ｂに埋め込まれた放熱体９ｃと、放熱体９ｃを管挿入孔９ａとの間で挟むように、すなわち放熱体９ｃの背面に位置するように断熱材９ｂに埋め込まれた発熱体９ｄとを備えている。放熱体９ｃは、発熱体９ｄからの熱を受け取って放熱するものであり、例えば、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素等の燒結金属により成形されている。
【００６５】
有底管加熱装置９では、発熱体９ｄからの熱が放熱体９ｃに伝達された後、管挿入孔９ａの周囲から同孔９ａに放熱される。これにより、管挿入孔９ａ内における温度のばらつきが小さく、有底管４の長さ方向における温度分布が１０℃以内の状態で有底管９を加熱することができる。有底管加熱装置９による有底管４の加熱は、有底管４が自重での延伸可能な温度となるように行うものであり、このため、１０６〜１０１１ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相応した温度になるように有底管４を加熱する。なお、有底管加熱装置９の発熱体９ｄは、図示を省略した温度制御装置によって制御されることにより、その加熱温度が制御されるものである。
【００６６】
有底管加熱装置９は、内型３に覆い被さった状態で停止している有底管４に対し、下降を行うことにより有底管４を加熱するものであり、従って、有底管４は上側に位置してる底部から下側に位置している開口部に向かって徐々に成形可能な温度に加熱される。このように底部側から成形可能な温度とする場合には、底部側からの成形が可能となり、成形性が良好となるメリットがある。
【００６７】
外型５は、略水平な外型保持アーム１１に保持された状態で有底管４を囲むように配置されている。外型５は、有底管４の外周面に押し付けられることにより、有底管４内に挿入されている内型３との間で有底管４を押圧成形するものである。このため、外型５は内型３の側面３ａと対応するように配置される。また、外型５は有底管加熱装置９が有底管４から退避した状態に対し下降を行うことにより、有底管４を囲む位置に移動する（図３参照）。
【００６８】
図６は、外型５の一例を示し、有底管４を囲むように２分割された構造となっている。各分割体５ａは、内型３の側面３ａと対応するＶ字型の成形面を有しており、押し具２１により有底管４の方向に進退可能となっている。
【００６９】
図７は、外型５の別例を示し、内型３の各側面３ａと対応するように４分割されている。この場合の外型５においても、４分割された各分割体５ｂが押し具２１によって有底管４の方向に進退可能となっている。なお、以下の実施の形態では、図６に示す外型５について説明する。
【００７０】
外型５においては、後述する有底管４のブロー加圧時に、外型５の形状が転写されるのに適正な温度に加熱されるものであり、このため、図８に示すように、各分割体５ａおよび５ｂの内部にヒータ２３が配置されている。ヒータ２３は温度制御装置２６により、その温度が制御されるものである。
【００７１】
底型６は、底型保持アーム１２に保持された状態で外型５の真上に位置している。この底型６は、底型保持アーム１２が下降することにより、上方から外型５の間に進入して有底管４の底部に当接する。この当接により、有底管４の底部が内型３と底型６とによって押圧成形されるため、有底管４の底部の肉厚が規定の厚さとなる。かかる底型６も、外型５と同様に温度制御されたヒータ（図示省略）を内部に備えるものである。
【００７２】
ブロー加圧手段８は、その内部に希ガス、窒素ガス、炭酸ガス等の非酸化性の不活性ガスが加圧状態で充填されている。このブロー加圧手段８は、図９に示すように、ホース等の連結管３２を介して内型３の下端部と連結されている。連結管３２には、開閉可能なバルブ３３が挿入されており、バルブ３３を開放することにより、加圧媒体としての加圧ガスが内型３に供給される。供給された加圧ガスは、内型３に貫通している通気孔３ｂから有底管４内に噴出する。この噴出により、後述する有底管４のブロー成形が行われる。この場合、加圧ガスはブロー成形される有底管４の温度と略同じ温度で噴出されることが好ましい。また、上述したように、加圧ガスとして不活性ガスを用いているため、内型３の熱劣化を防止することが可能となっている。
【００７３】
ブロー加圧による成形時おける有底管４からの加圧ガスの流出を防止するため、有底管４の開口部には、封止パッキン２７が設けられている。この封止パッキン２７には、加圧ガスによる有底管４内の圧力が一定以上とならないように図示を省略した隙間或いは開放弁が適宜、設けられるものである。
【００７４】
次に、この実施の形態によるガラスセルの製造について説明する。
【００７５】
図２は、有底管４の成形以前の状態を示し、有底管４は開口部が下方を向いた状態でベース１上の内型３に覆い被さるようにしてセットされる。このセット状態に対して、加熱状態の有底管加熱装置９を第２のガイドレール２ａに沿って下降させることにより、有底管４の加熱を行う。
【００７６】
図１０は有底管加熱装置９による加熱状態を示し、有底管４は、有底管加熱装置９の下降に伴って上側の底部から下側の開口部に向かって徐々に加熱される。この加熱により、有底管４は１０６〜１０１１ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相当した温度に加熱されるため、自重によって内型３の長さ方向に沿って延伸される。この延伸により、有底管４は略内型３の形状に沿った状態となり、角型の筒状に成形される。かかる有底管４の延伸の際に、内型３は有底管４からの伝熱により間接的に加熱されており、これにより後述する押圧成形の支障となることがない。
【００７７】
有底管４の延伸の後、有底管加熱装置９が加熱位置から退避し、その後、底型保持アーム１２、すなわち底型６が第１のガイドレール２に沿って下降する。この底型６の下降に先立って、外型５は底型６の移動経路から退避している。なお、底型６は有底管４の押圧加工が可能な温度に加熱されている。かかる下降によって、底型６は有底管４の底部に当接し、内型３との間で有底管４の底部を押圧成形する。これにより、有底管４の底部を規定の肉厚に成形することができる。
【００７８】
有底管４の底部に対する押圧成形の後、底型６が有底管４から退避すると共に、有底管加熱装置９が再度、有底管４を囲む位置に移動し、有底管４の押圧成形可能な温度、すなわち１０１２〜１０１４ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相当する温度に加熱する。底型６の有底管４からの退避においては、底型６は有底管４の底部に対して垂直方向に離反する。このような垂直方向への離反では、底型６が有底管４の底部と摺動することがないため、有底管４の底部の傷付きを防止することができる。
【００７９】
一方、外型５も同様に、有底管４の押圧成形可能な温度、すなわち１０１２〜１０１４ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相当する温度に加熱されている。この外型５は、有底管加熱装置９が有底管４から退避した後、第１のガイドレール２に沿って下降する。この下降によって有底管４が外型５の内部に挿入される（図３参照）。
【００８０】
その後、押し具２１が駆動して外型５が有底管４の外周面に押し付けられるように進出する。この進出により、外型５と内型３との間で有底管４を押圧成形する。従って、有底管４の外周面が規定の肉厚を有した角形状に成形される。この押圧成形においては、内型３の外径寸法が完成品であるガラスセルの最終の内径寸法よりも小さくなっているため、有底管４はガラスセルの最終の内径寸法よりも小さな外周面を有した状態となっている。
【００８１】
図１１は、上述した押圧成形における外型５と内型３との関係を示す。同図（ａ）に示す内型３の中心と外型５の中心との偏心Ｅが０．０２ｍｍ以下、内型３と外型５との回転ずれ角Ｆが２分以下であり、同図（ｂ）に示す内型３と外型５との平行度Ｇが０．０５ｍｍ以下の場合、有底管４の変形を防止できると共に、均一な肉厚とすることが可能となる。
【００８２】
有底管４の外周面の押圧成形の後、押し具２１が反対方向に駆動し、これにより外型５が有底管４の外周面から僅かに離型する。外型５の移動においては、５０〜７０μｍ程度とするものであり、この移動量により、外型５は完成品であるガラスセルの最終の外径寸法と一致した位置で停止する。
【００８３】
外型５の退避の後、底型６が有底管４の底部に再度当接し、この当接状態でバルブ３３を開放して、ブロー加圧手段８からの加圧ガスを内型３に供給し、有底管４をブロー加圧によって成形する。なお、ブロー加圧の成形に先立ち、有底管４は有底管加熱装置９によりブロー成形可能な温度、すなわち１０６〜１０１１ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相当する温度に加熱されるものである。
【００８４】
ブロー加圧成形においては、ブロー加圧手段８からの加圧ガスが内型３から有底管４内に噴出するため、有底管４が膨張し、有底管４の外周面が外型５の成形面に押し付けられ、外周面が外型５の形状に成形される。これにより、有底管４の外周面に外型５の形状を良好に転写することができる。また、このブロー加圧成形では、有底管４が膨張するため、その内周面が内型３から離れる。
【００８５】
以上のブロー加圧成形の後、有底管４と接触している外型５および底型６をガラス転移点に相当する温度以下に冷却して有底管４を固化する。有底管４の固化の後、外型５および底型６を有底管４から退避させて有底管４と離反させる。この離反に際しては、外型５および底型６を有底管４の成形面（底面および外周面）に対し垂直方向に退避するように行う。このような垂直方向の離反では、外型５および底型６が有底管４を擦ることなく移動するため、有底管４への傷付きを防止することができる。
【００８６】
かかる離反において、底型６を有底管４から離反させ、その後、外型５を有底管４から離反させる段階的な離反を行うことも可能である。このような離反では、底型６の離反の際に、有底管４が外型５に保持された状態となっているため、有底管４の外周面の歪みを防止できるメリットがある。
【００８７】
以上による外型５および底型６の離反の後、図示を省略したロボットハンド等により有底管４を内型３から引き上げて内型３からの離型を行う。かかる有底管４の引き上げに際しては、有底管４の内周面が内型３と離れた状態となっているため、内型３が有底管４の内周面と摺動することがない。このため、有底管４の内周面の傷付きを防止することができると共に、内型３が振動したりブレを発生しても有底管４が割れることがない。
【００８８】
内型３からの引き上げの後、有底管４を必要長さに切断する。これにより、ガラスセルを得ることができる。
【００８９】
なお、本発明においては、ガラスセルの多数個取りの製造を行うことができる。この場合には、複数の内型３をベース１に並列状に立設させると共に、各内型３に対応する外型５、底型６および有底管加熱装置９を配置することにより可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態におけるガラスセルの製造装置の全体を示す正面図である。
【図２】有底管と有底管加熱装置との配置を示す正面図である。
【図３】有底管と外型および底型との配置を示す正面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は内型の各例を示す斜視図である。
【図５】有底管加熱装置の平面からの断面図である。
【図６】外型の一例を示す平面からの断面図である。
【図７】外型の別例を示す平面からの断面図である。
【図８】有底管に対する外型の配置を示す正面図である。
【図９】ブロー加圧を行う状態を示す縦断面図である。
【図１０】有底管の延伸成形を示す縦断面図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は内型と外型との関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
３  内型
３ｂ  通気孔
４  有底管
５  外型
６  底型
８  ブロー加圧手段
９  有底管加熱装置
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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