(57)【要約】【課題】  精度良くガラス管を切断する方法およびそれを用いた管球用フレアの製造方法を提供する。【解決手段】  ガラス管１の表面に条痕２を形成する工程と、条痕２を形成したガラス管１を側圧伝達筒３で覆うとともに、耐圧容器４内に気密に保持する工程と、側圧伝達筒３に圧力媒体１０を介して圧力を加えることにより、側圧伝達筒３を介してガラス管１に引張応力を加える工程とを含むガラス管の切断方法であって、ガラス管１の外径をｄ（ｍｍ）、側圧伝達筒３の厚さをｔ（ｍｍ）とすると、４≦ｄ≦５のときｔ＝４、５＜ｄ＜７のとき４＜ｔ＜５、７≦ｄ≦９のときｔ＝５、９＜ｄ＜１１のとき５＜ｔ＜６、１１≦ｄ≦１３のときｔ＝６、１３＜ｄ＜１５のとき６＜ｔ＜７、１５≦ｄ≦１７のときｔ＝７、１７＜ｄ＜２３のとき７＜ｔ＜８、２３≦ｄ≦２５のときｔ＝８とする。【選択図】  図１
2005289756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の表面に条痕を形成する工程と、前記条痕を形成したガラス管を側圧伝達筒で覆うとともに、耐圧容器内に気密に保持する工程と、前記側圧伝達筒に圧力媒体を介して圧力を加えることにより、前記側圧伝達筒を介して前記ガラス管に引張応力を加える工程とを含むガラス管の切断方法であって、
前記ガラス管の外径をｄ（ｍｍ）、前記側圧伝達筒の厚さをｔ（ｍｍ）とすると、
４≦ｄ≦５のとき、ｔ＝４とし、
５＜ｄ＜７のとき、４＜ｔ＜５とし、
７≦ｄ≦９のとき、ｔ＝５とし、
９＜ｄ＜１１のとき、５＜ｔ＜６とし、
１１≦ｄ≦１３のとき、ｔ＝６とし、
１３＜ｄ＜１５のとき、６＜ｔ＜７とし、
１５≦ｄ≦１７のとき、ｔ＝７とし、
１７＜ｄ＜２３のとき、７＜ｔ＜８とし、
２３≦ｄ≦２５のとき、ｔ＝８とすることを特徴とするガラス管の切断方法。
【請求項２】
前記ガラス管の外径ｄの寸法バラツキをｋ（ｍｍ）、前記ガラス管に加わる側圧をＰ（ＭＰａ）とすると、
−０．１５≦ｋ＜−０．１のとき、３２＜Ｐ≦３５とし、
−０．１≦ｋ＜−０．０５のとき、２９＜Ｐ≦３２とし、
−０．０５≦ｋ＜０のとき、２６＜Ｐ≦２９とし、
０≦ｋ＜０．０５のとき、２４＜Ｐ≦２６とし、
０．０５≦ｋ＜０．１のとき、２２＜Ｐ≦２４とし、
０．１≦ｋ＜０．１５のとき、２０＜Ｐ≦２２とし、
ｋ＝０．１５のとき、Ｐ＝２０とする請求項１に記載のガラス管の切断方法。
【請求項３】
前記側圧伝達筒が樹脂により形成されており、前記圧力媒体が油である請求項１または２に記載のガラス管の切断方法。
【請求項４】
前記条痕を複数個形成する請求項１〜３のいずれかに記載のガラス管の切断方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のガラス管の切断方法を用いたことを特徴とする管球用フレアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側圧切断法を用いたガラス管の切断方法とそれを用いた管球用フレアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプ、電球などに用いられるフレアは、ランプの封止性を決定する重要な部品であり、その製造方法は種々提案されている。例えば、円筒状のガラス管と、このガラス管を加熱し溶融を行う加熱手段と、フレア形状に形成された凹部を有し回転駆動手段によって回転運動を行う第１の枠型と、この第１の枠型と係合しフレア形状隙間を形成する凸部を有している第２の枠型とを用意し、上記ガラス管を上記第１の枠型に挿入し回転運動をさせ、上記加熱手段により上記ガラス管を上記フレア形状隙間とほぼ同一なフレア形状を成形させた後、上記第２の枠型によりフレアを形成する方法が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
上記フレアの製造に使用されるガラス管は、長尺状のガラス管を所定の大きさに切断して用いられるのが一般的である。従って、長尺状のガラス管を所定の大きさに切断してフレア用のガラス管を形成した際に、ガラス管の切断面に傷、段差、未切断部などがあると精度良くフレアを製造することが困難となる。このようにフレアの品質は、用いられるフレア用のガラス管の切断精度に大きく影響される。即ち、高品質のフレアを製造できるか否かは、いかにして平滑な切断面を有するガラス管を得るかにかかっている。
【０００４】
従来、ガラス管の切断方法としては、ガラス管の表面を燃焼炎、レーザー光、電熱線・加熱物体の接触、熱風などで加熱して、熱応力により切断するチルカット（熱歪切断）が採用されていた。
【０００５】
また、一般にガラスの切断方法としては、圧力容器にガラス棒材を気密に保持し、液体と側圧伝達筒を介してガラス棒材に側圧を加えることにより切断する側圧切断法がある（特許文献２参照）。この側圧切断法は、切断時に切り屑や騒音の発生を伴わず、また切断には必要以上の時間とエネルギーは一切不要である。さらに、ガラス棒材などを１回の側圧上昇により複数個に切断するディスキング法としても使用できる。
【特許文献１】特開２０００−２１５８０６号公報
【特許文献２】特開平９−１５６９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガラス管の切断面の安定化には、引張力の発生位置とその量の制御が重要である。しかし、上記チルカットは、加熱により発生する熱歪によりガラス管の外表面に引張応力を作用させることにより、ガラス管を切断基点でクラック切断する方法であるが、熱歪による引張応力の制御が困難であり、切断面に傷、段差、未切断部などが発生しやすく、精度良くガラス管を切断できないという問題があった。
【０００７】
また、上記側圧切断法は、主としてガラス棒材などの切断に使用されているものであり、その技術をそのままガラス管の切断に適用しても、精度良くガラス管を切断できないという問題があった。これは、側圧切断法では、側圧伝達筒と切断部材とのクリアランス、側圧伝達筒の厚さおよび材質、高圧をシールするリング条ゴムの締めしろ、側圧の大きさ、昇圧時間、ホールド時間などの要素が複雑に絡んでいるためである。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題を解決したもので、簡単な操作で精度良くガラス管を側圧切断する方法およびそれを用いた管球用フレアの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ガラス管の表面に条痕を形成する工程と、前記条痕を形成したガラス管を側圧伝達筒で覆うとともに、耐圧容器内に気密に保持する工程と、前記側圧伝達筒に圧力媒体を介して圧力を加えることにより、前記側圧伝達筒を介して前記ガラス管に引張応力を加える工程とを含むガラス管の切断方法であって、
前記ガラス管の外径をｄ（ｍｍ）、前記側圧伝達筒の厚さをｔ（ｍｍ）とすると、
４≦ｄ≦５のとき、ｔ＝４とし、
５＜ｄ＜７のとき、４＜ｔ＜５とし、
７≦ｄ≦９のとき、ｔ＝５とし、
９＜ｄ＜１１のとき、５＜ｔ＜６とし、
１１≦ｄ≦１３のとき、ｔ＝６とし、
１３＜ｄ＜１５のとき、６＜ｔ＜７とし、
１５≦ｄ≦１７のとき、ｔ＝７とし、
１７＜ｄ＜２３のとき、７＜ｔ＜８とし、
２３≦ｄ≦２５のとき、ｔ＝８とすることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記ガラス管の製造方法を用いたことを特徴とする管球用フレアの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
(1) 本発明は請求項１または２に記載の工程を有することにより、側圧切断法でガラス管を切断しても、ガラス管の切断面に傷、段差、未切断部を生じない。
【００１２】
(2) 本発明は請求項３に記載の構成を有することにより、より精度よくガラス管を切断できる。
【００１３】
(3) 本発明は請求項４に記載の工程を有することにより、ガラス管を一度に複数個精度良く切断できる。
【００１４】
(4) 本発明は請求項５に記載の工程を有することにより、高品質の管球用フレアを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のガラス管の切断方法の一例は、ガラス管の表面に条痕を形成する工程と、この条痕を形成したガラス管を側圧伝達筒で覆うとともに、耐圧容器内に気密に保持する工程と、上記側圧伝達筒に圧力媒体を介して圧力を加えることにより、上記側圧伝達筒を介して上記ガラス管に引張応力を加える工程とを含むガラス管の側圧切断法である。これにより、切断時に切り屑や騒音の発生を伴わず、また切断には必要以上の時間とエネルギーは一切不要となる。
【００１６】
また、上記ガラス管の外径をｄ（ｍｍ）、上記側圧伝達筒の厚さをｔ（ｍｍ）とすると、４≦ｄ≦５のときｔ＝４、５＜ｄ＜７のとき４＜ｔ＜５、７≦ｄ≦９のときｔ＝５、９＜ｄ＜１１のとき５＜ｔ＜６、１１≦ｄ≦１３のときｔ＝６、１３＜ｄ＜１５のとき６＜ｔ＜７、１５≦ｄ≦１７のときｔ＝７、１７＜ｄ＜２３のとき７＜ｔ＜８、２３≦ｄ≦２５のときｔ＝８とする。これにより、切断面に傷、段差、未切断部などを生じさせずにガラス管を切断することができる。
【００１７】
さらに、上記方法は、上記ガラス管の外径ｄの寸法バラツキをｋ（ｍｍ）、上記ガラス管に加わる側圧をＰ（ＭＰａ）とすると、−０．１５≦ｋ＜−０．１のとき３２＜Ｐ≦３５、−０．１≦ｋ＜−０．０５のとき２９＜Ｐ≦３２、−０．０５≦ｋ＜０のとき２６＜Ｐ≦２９、０≦ｋ＜０．０５のとき２４＜Ｐ≦２６、０．０５≦ｋ＜０．１のとき２２＜Ｐ≦２４、０．１≦ｋ＜０．１５のとき２０＜Ｐ≦２２、ｋ＝０．１５のときＰ＝２０とすることが好ましい。これにより、より平滑な切断面を有するガラス管を得ることができる。
【００１８】
上記側圧伝達筒は樹脂により形成することが好ましい。樹脂は、圧力により変形し易いので、小さな圧力でガラス管と側圧伝達筒との接触面に大きな摩擦力が生じ、ガラス管に引張応力が作用し、容易にガラス管を切断できるからである。具体的な樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネイト、塩化ビニル樹脂などが使用できる。
【００１９】
また、上記圧力媒体としては液体が使用できるが、油であることがより好ましい。油は、加圧による体積変化が少なく、圧力の伝達効率が高いからである。具体的な油としては、例えば、ヒマシ油、マシン油などが使用できる。
【００２０】
上記条痕は、ガラス管の表面に複数個形成することもできる。これにより、１回の側圧上昇により複数個にガラス管を切断することができ、ディスキング法としても適用できる。
【００２１】
また、本発明の管球用フレアの製造方法の一例は、上記で説明したガラス管の切断方法を用いた管球用フレアの製造方法である。これにより、高品質の管球用フレアを製造することができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２３】
（実施形態１）
図１は、本発明のガラス管の切断方法の一例に使用する切断装置の断面図である。ガラス管１には、予めその表面に切断位置となる条痕２が設けられている。条痕２は、一箇所に設けてもよいし、複数箇所に設けてもよい。また、条痕２は、ガラス管の切断位置の一部に設けてもよいが、切断位置の全周に設けるのが好ましい。これにより、切断面をより平滑にできるからである。図１では、条痕２を複数箇所の全周に設けた例を示した。
【００２４】
ガラス管１は、樹脂製の側圧伝達筒３に嵌入されているとともに、ステンレス鋼製の耐圧容器４の内部に気密に保持されている。また、側圧伝達筒３の両端には、リング状のゴムからなるＯリング５が各々外嵌されている。Ｏリング５は、圧力室形成部材６と支持部材７との間に嵌入されている。この状態において、２個のＯリング５により挟まれた間における側圧伝達筒３の外周部と耐圧容器４の内周部とを気密に保持することが可能となり、圧力室８を構成することができる。圧力室８は、耐圧容器４に設けられた昇圧穴９と連通している。
【００２５】
これにより、圧力室８に昇圧穴９を介して油圧装置（図示は省略）から作動油などからなる圧力媒体１０を流しながら側圧伝達筒３の側面に均等な側圧Ｐを加えることができる。側圧Ｐが加えられた側圧伝達筒３は、図２の説明図に示すように、その厚さ方向に変形するとともに、長手方向Ａにも伸ばされる。この際、ガラス管１と側圧伝達筒３との接触面に摩擦力が作用し、ガラス管１の表面には長手方向Ａに引張応力Ｓが生じて、ガラス管１は条痕２の部分から切断される。
【００２６】
本実施形態では、ガラス管１の外径をｄ（ｍｍ）、側圧伝達筒３の厚さをｔ（ｍｍ）とすると、４≦ｄ≦５のときｔ＝４とし、５＜ｄ＜７のとき４＜ｔ＜５とし、７≦ｄ≦９のときｔ＝５とし、９＜ｄ＜１１のとき５＜ｔ＜６とし、１１≦ｄ≦１３のときｔ＝６とし、１３＜ｄ＜１５のとき６＜ｔ＜７とし、１５≦ｄ≦１７のときｔ＝７とし、１７＜ｄ＜２３のとき７＜ｔ＜８とし、２３≦ｄ≦２５のときｔ＝８とする。
【００２７】
さらに、ガラス管１の外径ｄの寸法バラツキをｋ（ｍｍ）、ガラス管１に加わる側圧をＰ（ＭＰａ）とすると、−０．１５≦ｋ＜−０．１のとき３２＜Ｐ≦３５とし、−０．１≦ｋ＜−０．０５のとき２９＜Ｐ≦３２とし、−０．０５≦ｋ＜０のとき２６＜Ｐ≦２９とし、０≦ｋ＜０．０５のとき２４＜Ｐ≦２６とし、０．０５≦ｋ＜０．１のとき２２＜Ｐ≦２４とし、０．１≦ｋ＜０．１５のとき２０＜Ｐ≦２２とし、ｋ＝０．１５のときＰ＝２０とする。
【００２８】
以上のようにして、切断されたガラス管１は、従来の方法により管球用フレアに加工することができる。本実施形態で製造したガラス管を用いることにより、高品質の管球用フレアを製造することができる。
【００２９】
但し、本実施形態のガラス管の切断方法は、フレア用のガラス管の製造に限らず、各種の用途のガラス管の製造に適用できる。
【００３０】
（実施形態２）
図３は、本発明のガラス管の切断方法の他の一例に使用する切断装置の断面図である。本実施形態は、複数の条痕２を設けたガラス管１を連続的に切断装置に挿入すること以外は、実施形態１と同様である。本実施形態では、ガラス管１の切断とその排出を連続的に行うことができるので、製造効率を向上できる。
【００３１】
以下、実施例に基づき本発明のガラス管の外径に対する側圧伝達筒の厚さの最適化およびガラス管の外径の寸法バラツキに対する側圧の最適化について説明する。
【実施例１】
【００３２】
＜ガラス管の外径に対する側圧伝達筒の厚さの最適化＞
ガラス管の切断において、側圧伝達筒の長手方向への変形量は、ガラス管の表面に作用する引張応力の大きさに直結するため、ガラス管のカット品質にとって重要な要素である。即ち、ガラス管の強度限界を超えない範囲の加圧力を側圧伝達筒に加えながら、側圧伝達筒の長手方向への変形量を確保しなければならない。これは、ガラス管がガラス棒などに比べて強度が小さいことに起因する特有の技術的課題である。
【００３３】
この課題を解決するためには側圧伝達筒の厚さが重要であり、ガラス管の外径に対する側圧伝達筒の厚さの最適化が重要である。即ち、ガラス管の外径が小さくなると、ガラス管の表面積も小さくなるので、それに加わる摩擦力、即ち引張応力も小さくなる。従って、引張応力を大きくするために側圧を上げる必要があるが、側圧を上げすぎるとガラス管が破損する。ここで、側圧伝達筒の厚さを小さくすることで引張応力を上げれば側圧が上がりすぎることはない。そこで、ガラス管の外径に対する側圧伝達筒の厚さの最適化を下記のように検討した。
【００３４】
先ず、外径が４ｍｍ〜２５ｍｍのガラス管と、厚さを４ｍｍ〜８ｍｍまで１ｍｍ単位で変化させた５種類のアクリル樹脂製の側圧伝達筒を準備した。次に、種々の外径のガラス管について、それぞれ側圧伝達筒の厚さを変化させて、圧力媒体としてマシン油を用いて実施形態１と同様にしてガラス管を切断した。切断個数は１０個とし、側圧Ｐは２５ＭＰａとした。その後、それぞれの切断面を観察して、切断面の段差が０．１ｍｍ以下となったガラス管の外径と側圧伝達筒の厚さとの組み合わせを選出した。それにより選ばれたガラス管の外径ｄ（ｍｍ）と側圧伝達筒の厚さｔ（ｍｍ）との組み合わせを表１に示す。また、そのガラス管の外径ｄと側圧伝達筒の厚さｔとの関係を図４にも示す。
【００３５】
【表１】
2005289756.tif 000003
【００３６】
表１および図４から、４≦ｄ≦５のときｔ＝４、５＜ｄ＜７のとき４＜ｔ＜５、７≦ｄ≦９のときｔ＝５、９＜ｄ＜１１のとき５＜ｔ＜６、１１≦ｄ≦１３のときｔ＝６、１３＜ｄ＜１５のとき６＜ｔ＜７、１５≦ｄ≦１７のときｔ＝７、１７＜ｄ＜２３のとき７＜ｔ＜８、２３≦ｄ≦２５のときｔ＝８とするのが、最適であることが分かる。
【実施例２】
【００３７】
＜ガラス管の外径の寸法バラツキに対する側圧の最適化＞
ガラス管の切断において、ガラス管の外径の寸法バラツキも、ガラス管のカット品質にとって重要な要素である。前述のガラス管の外径に対する側圧伝達筒の厚さの最適化は、ガラス管の外径の寸法バラツキを考慮していない。これについて種々検討した結果、ガラス管の外径に対する側圧伝達筒の厚さの最適化に加えて、ガラス管の外径の寸法バラツキに対する側圧の最適化が重要であるとの結論に達した。即ち、ガラス管の外径がマイナス側の寸法バラツキを有する場合には、ガラス管に引張応力が加わりにくいので、側圧を大きくする必要がある。逆にガラス管の外径がプラス側の寸法バラツキを有する場合には、ガラス管に引張応力が加わりやすいので、側圧を小さくする必要がある。そこで、ガラス管の外径の寸法バラツキを側圧でカバーするために、両者の最適化を下記のように検討した。
【００３８】
先ず、外径が８ｍｍ（設計値）で、その寸法バラツキが±０．１５ｍｍの範囲内で０．０５ｍｍ単位で寸法バラツキが異なる７種類のガラス管を選んだ。次に、種々の寸法バラツキを有するガラス管について、それぞれ側圧を変化させて、圧力媒体としてマシン油を用いて実施形態１と同様にしてガラス管を切断した。切断個数は１０個とし、側圧伝達筒の厚さは８ｍｍとした。その後、それぞれの切断面を観察して、切断面の段差が０．１ｍｍ以下となったガラス管の外径の寸法バラツキと側圧の大きさとの組み合わせを選出した。それにより選ばれたガラス管の外径の寸法バラツキｋ（ｍｍ）と側圧Ｐ（ＭＰａ）との組み合わせを表２に示す。また、そのガラス管の外径の寸法バラツキｋと側圧Ｐとの関係を図５にも示す。
【００３９】
【表２】
2005289756.tif 000004
【００４０】
表２および図５から、−０．１５≦ｋ＜−０．１のとき３２＜Ｐ≦３５、−０．１≦ｋ＜−０．０５のとき２９＜Ｐ≦３２、−０．０５≦ｋ＜０のとき２６＜Ｐ≦２９、０≦ｋ＜０．０５のとき２４＜Ｐ≦２６、０．０５≦ｋ＜０．１のとき２２＜Ｐ≦２４、０．１≦ｋ＜０．１５のとき２０＜Ｐ≦２２、ｋ＝０．１５のときＰ＝２０とすることが、最適であることが分かる。
【実施例３】
【００４１】
ガラス管の外径を１２ｍｍ（設計値）としたこと以外は、実施例２と同様にしてガラス管を切断したところ、実施例２と同様の結果を得た。
【実施例４】
【００４２】
ガラス管の外径を１６ｍｍ（設計値）としたこと以外は、実施例２と同様にしてガラス管を切断したところ、実施例２と同様の結果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように本発明は、精度良くガラス管を切断する方法を提供することができ、本発明で製造したガラス管を用いて管球用フレアを製造することにより、高品質のフレアを製造することができるだけでなく、各種の用途のガラス管の製造に適用でき、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態１のガラス管の切断方法に使用する切断装置の断面図である。
【図２】ガラス管の切断原理を説明する図である。
【図３】実施形態２のガラス管の切断方法に使用する切断装置の断面図である。
【図４】ガラス管の外径ｄと側圧伝達筒の厚さｔとの最適関係を示す図である。
【図５】ガラス管の外径の寸法バラツキｋと側圧Ｐとの最適関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  ガラス管
２  条痕
３  側圧伝達筒
４  耐圧容器
５  Ｏリング
６  圧力室形成部材
７  支持部材
８  圧力室
９  昇圧穴
１０  圧力媒体
Ｐ  側圧
Ａ  長手方向
Ｓ  引張応力
【図１】
2005289756.tif 000005
【図２】
2005289756.tif 000006
【図３】
2005289756.tif 000007
【図４】
2005289756.tif 000008
【図５】
2005289756.tif 000009