(57)【要約】【課題】ガラス管を芯金から引き抜く際、引き抜き力が過大にならないようにして、ガラス管及び芯金への傷の発生を防止する。【解決手段】成形装置１０は、角柱状の芯金１４と、この芯金１４を覆うガラス管１２と、このガラス管１２内を減圧する真空ポンプ１８と、ガラス管１２を加熱軟化させて芯金１４に密着させる加熱炉１６とを備えている。また、芯金１４を、その基端側を中心として揺動自在かつ軸方向に摺動自在に支持する支持手段１９と、この支持手段１９を介して揺動自在に支持されたガラス管１２の底部１２ａを、昇降自在に保持する昇降装置３６とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性素材からなる有底管を、基台に立設された柱状の芯金に被せ、加熱軟化させて筒状容器に成形する筒状容器の成形装置において、
前記芯金を、その取付基端側を中心として揺動自在に支持する支持手段を具備している、
ことを特徴とする筒状容器の成形装置。
【請求項２】
前記支持手段は、前記芯金を、その軸方向に摺動自在かつその軸の回りに回転自在に支持している、
ことを特徴とする請求項１に記載の筒状容器の成形装置。
【請求項３】
前記支持手段は、前記基台と前記芯金の一方に固定された球状部と、
該球状部を支承すべく前記基台と前記芯金の他方に形成された支承部と、を有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の筒状容器の成形装置。
【請求項４】
前記支持手段を介して前記有底管の底部を昇降自在に保持する昇降装置と、
前記基台に対する前記芯金の軸方向に沿う移動を検出する検出手段と、
該検出手段が、前記芯金の所定量移動を検出したことで前記昇降装置の駆動を減速又は停止させる制御手段と、を備えている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の筒状容器の成形装置。
【請求項５】
熱可塑性素材からなる有底管を、基台に立設された柱状の芯金に被せ、加熱軟化させて筒状容器に成形する筒状容器の成形方法において、
前記芯金を、その取付基端側を中心として揺動自在に支持し、
前記有底管を前記芯金から引き抜く際に、該芯金の軸を引き抜き方向と略一致する方向に揺動させるようにした、
ことを特徴とする筒状容器の成形方法。
【請求項６】
前記芯金を、その軸方向に摺動自在かつその軸の回りに回転自在に支持する、
ことを特徴とする請求項５に記載の筒状容器の成形方法。
【請求項７】
前記有底管を引き抜く際に、前記芯金が前記有底管に密着して該有底管と共に引き抜き方向に移動したとき、その移動量を検出し、所定の移動位置にて前記有底管の引き抜き速度を減速又は停止させ、前記芯金のみを自重により下降させるようにした、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の筒状容器の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス等の熱可塑性素材からなる有底管を加熱軟化させて筒状容器に成形する筒状容器の成形方法及びその成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液等の各種試料や試薬の成分及び性質等を分析、測定するには、例えば、これら各種試料や試薬等を、断面矩形状のガラスセル（試験管）に入れて光を照射し、その透過率により試料の状態等を分析、測定することが行われている。
【０００３】
従来、このようなガラスセルを成形する場合、断面円形の底部のあるガラス管内に角柱状の金型を挿入し、このガラス管を真空下で加熱軟化させて金型外周の形状に成形する製造方法が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この場合、金型の材質は、ガラスよりも線膨張係数の大きい材料を用い、成形後の冷却で線膨張係数の差を利用して離型し、金型から引き抜いている。
【特許文献１】特公平３−６９８５２号公報（第２−３頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、成形された成形品としてのガラスセルを芯金から引き抜く際、芯金とガラスセルとの間の隙間が小さい等、不十分な隙間しかないため、必要以上の力で引き抜くと、ガラスセルにおいて、特に光を透過させる光学面に傷が付いたり、或いは金型の表面に傷が付くおそれがあった。
【０００６】
このように、ガラスセルの光学面に傷が付くと、この光学面に光が照射されたとき、その光が不規則に屈折して試料等の分析、測定を正しく行うことができない。また、金型の表面に傷が付くと、以後、その金型を成形型として使用することができず、経済的にも損失となる。
【０００７】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、成形品を芯金から引き抜く際、引き抜き力が過大にならないようにして、成形品及び芯金への傷の発生を防止し得る筒状容器の成形方法とその成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
熱可塑性素材からなる有底管を、基台に立設された柱状の芯金に被せ、加熱軟化させて筒状容器に成形する筒状容器の成形装置において、
前記芯金を、その取付基端側を中心として揺動自在に支持する支持手段を具備していることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の筒状容器の成形装置において、
前記支持手段は、前記芯金を、その軸方向に摺動自在かつその軸の回りに回転自在に支持していることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の筒状容器の成形装置において、
前記支持手段は、前記基台と前記芯金の一方に固定された球状部と、
該球状部を支承すべく前記基台と前記芯金の他方に形成された支承部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の筒状容器の成形装置において、
前記支持手段を介して前記有底管の底部を昇降自在に保持する昇降装置と、
前記基台に対する前記芯金の軸方向に沿う移動を検出する検出手段と、
該検出手段が、前記芯金の所定量移動を検出したことで前記昇降装置の駆動を減速又は停止させる制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、
熱可塑性素材からなる有底管を、基台に立設された柱状の芯金に被せ、加熱軟化させて筒状容器に成形する筒状容器の成形方法において、
前記芯金を、その取付基端側を中心として揺動自在に支持し、
前記有底管を前記芯金から引き抜く際に、該芯金の軸を引き抜き方向と略一致する方向に揺動させるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の筒状容器の成形方法において、
前記芯金を、その軸方向に摺動自在かつその軸の回りに回転自在に支持することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項５又は６に記載の筒状容器の成形方法において、
前記有底管を引き抜く際に、前記芯金が前記有底管に密着して該有底管と共に引き抜き方向に移動したとき、その移動量を検出し、所定の移動位置にて前記有底管の引き抜き速度を減速又は停止させ、前記芯金のみを自重により下降させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、芯金から成形品を引き抜く際に、成形品への傷付きが防止され、高性能な成形品を得ることができる。また、芯金への傷付きも防止され、該芯金の耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（成形装置の全体構成）
図１（ａ）（ｂ）は、本実施の形態に係る筒状容器の成形装置の断正面図である。図１（ａ）において、この成形装置１０は、基台１３に鉛直方向に立設された角柱状の芯金１４と、この芯金１４を外周側から覆う熱可塑性の有底管としてのガラス管１２と、このガラス管１２内を減圧する減圧手段としての真空ポンプ１８と、ガラス管１２を加熱軟化させる加熱手段としての加熱炉１６と、を有している。
【００１７】
この加熱炉１６には、その底部に搬入搬出口１５が開口されていて、この搬入搬出口１５からガラス管１２及び芯金１４等をまとめて搬入して両者を加熱する。
本実施形態では、ガラス管１２は市販のものが用いられ、芯金１４よりもやや太めの円筒状の内径を有している。このガラス管１２は、底部１２ａが略半球状をなす有底筒状に形成されている。
【００１８】
また、ガラス管１２の材質は光透過性の良好なホウケイ酸ガラスが用いられている。但し、ガラス管１２の材質は、ガラスに限らず、例えば光透過性に富んだ合成樹脂、石英その他の部材を用いても良い。
【００１９】
また、芯金１４は断面略矩形状の角柱状をなしていて、ガラス管１２（例えばホウケイ酸ガラス）の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する材質からなっている。これは、ガラス管１２を成形した後の冷却時に、芯金１４が大きく収縮してガラス管１２の内壁との間に隙間を形成し、芯金１４から引き抜き易くしてキズの発生を防止するためである。      
【００２０】
本実施形態では、芯金１４として炭素工具鋼（ＳＫ鋼）、又はタングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金が用いられている。なお、本実施形態では、説明の便宜上、成形前と成形後のガラス管１２として、同一の符号を付して説明する。
【００２１】
更に、基台１３に立設された芯金１４の基端側の周囲を覆うように、該基台１３と一体的にハウジング２４が設けられている。このハウジング２４の中央側には、開口部２６が形成されている。成形時には、この開口部２６を介して芯金１４にガラス管１２が挿入される。この開口部２６には、シール部材としてのＯリング２８が装着されている。
【００２２】
また、このハウジング２４には、側方に向けて取付孔３１が形成され、この取付孔３１に配管３０が挿通されている。そして、この配管３０の他端側に真空ポンプ１８が接続されている。
【００２３】
この真空ポンプ１８により、ガラス管１２内の空気を矢印方向に吸引することで、該ガラス管１２の内部を略真空に減圧することができる。すなわち、前述したＯリング２８は、開口部２６にガラス管１２が挿入された状態で、開口部２６（大気圧）とその内側の調整室２７とを気密に保持する役目をなしている。
【００２４】
また、図１（ｂ）に示すように、この成形装置１０は、成形後に芯金１４を介して、揺動自在かつ軸方向に摺動自在に支持されたガラス管１２を把持する昇降装置３６を備えている。この昇降装置３６は、先端側にガラス管１２の底部１２ａを保持する保持手段としてのチャック３４が設けられている。
【００２５】
本実施形態では、この昇降装置３６としてエアシリンダが用いられている。そして、チャック３４を、図１（ｂ）の矢印上方向（鉛直方向）に移動させてガラス管１２を芯金１４から引き抜く。チャック３４は、ガラス管１２にキズを付けないように、例えば合成樹脂で構成されている。
【００２６】
更に、この成形装置１０は、基台１３に対する芯金１４の軸方向に沿う移動量（浮き上がり量）を検出する検出手段としてのセンサー３８と、このセンサー３８が、芯金１４が所定量浮き上がったことを検出したことで、昇降装置３６の駆動を減速又は停止させる制御手段としての制御装置４０と、を備えている。
【００２７】
また、センサー３８は、基台１３側に固定されており、チャック３４の上下動によって移動しないようになっている。
なお、詳しくは後述するが、このように、ガラス管１２の引き抜き時に、芯金１４の浮き上がりを途中で停止するのは、芯金１４をその自重で降下させてガラス管１２を小さい力で引き抜くためである。
【００２８】
図２（ａ）（ｂ）は、基台１３に芯金１４を取付けたときの状態を示す図である。
同図において、基台１３には、先端に球状部２０が形成された支持部材２１が立設されている。芯金１４は、この球状部２０により、その取付基端側（球状部２０側）を中心として揺動自在（矢印Ａ方向）かつ軸方向（鉛直方向、矢印Ｂ方向）に摺動自在に支持されている。
【００２９】
すなわち、芯金１４の一端側（下端側）には、球状部２０を摺動自在に支持する支承部としての有底孔２２が形成されている。この有底孔２２の底部は略球面に形成されている。そして、これら球状部２０と有底孔２２とで支持手段１９が構成されている。
【００３０】
この支持手段１９により、芯金１４は、その球状部２０を中心として揺動自在に支持されていると共に、芯金１４の軸方向に摺動自在、更に芯金１４の軸の回り（矢印Ｃ方向）に回転自在に支持されている。
【００３１】
なお、本実施形態では、支持手段１９として、基台１３側に球状部２０を形成し、芯金１４側に有底孔２２を形成した場合について説明したが、これに限らず、例えば基台１３側に有底孔２２を形成し、芯金１４側に球状部２０を形成しても良い。
【００３２】
また、本実施形態では、支持手段１９として球状部２０と有底孔２２を用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば図３（ａ）（ｂ）に示す構成としても良い。
同図３（ａ）（ｂ）において、基台１３には円柱状の支持部材１２１が立設され、芯金１１４側には有底孔１２２が形成されている。また、これら支持部材１２１と有底孔１２２との間には所定のクリアランス１２３が設けられている。この構成により、芯金１１４は、支持部材１２１に対し揺動自在（矢印Ａ方向）、また軸方向に摺動自在、更に支持部材１２１を中心として回転自在に支持されている。
【００３３】
よって、この構成を採用した場合であっても、前述した支持手段１９と同様の機能を発揮する。次に、具体的な成形工程について説明する。
（成形前のセット工程）
図４は、成形前の有底管１２を芯金１４に被せたセット工程を示している。すなわち、基台１３に立設された芯金１４を外周側から覆うように、ガラス管１２を、その開口端が下向きになるように挿入する。このとき、Ｏリング２８により、開口部２６にガラス管１２が挿入された時点で、開口部２６とその内側の調整室２７とは気密に保持される。
【００３４】
この状態で、真空ポンプ１８を駆動すると、調整室２７及びガラス管１２内の空気が吸引されて、これらが略真空状態にまで減圧される。所定の真空圧に減圧された時点で真空ポンプ１８の駆動を停止する。
【００３５】
次いで、ガラス管１２内が略真空状態に減圧された状態で、ガラス管１２（及び芯金１４）を搬入搬出口１５から加熱炉１６内に搬入する（図５参照）。
（成形中の工程）
図５は、加熱炉１６内でガラス管１２を成形するときの断正面図である。
【００３６】
このとき、ガラス管１２は、その半分程度の長さまで加熱炉１６の搬入搬出口１５から搬入され、芯金１４と共に所定の温度に加熱される。このときの加熱温度は、例えばガラス転移点以上の温度が採用されている。この加熱により、軟化したガラス管１２を芯金１４の外周面（転写面）に密着させるようにする。このようにすることで、加熱軟化したガラス管１２の内面を、芯金１４の外周に隙間なく密着させることができる。
【００３７】
なお、ガラス管１２を半分程度の長さまで加熱するのは、全ての長さまで加熱すると、芯金１４からの引き抜きが困難となるからであり、また、そのような長さは必要ないからである。従って、後述するように、ガラス管１２を引き抜いた後に長手方向の途中で切断している。
【００３８】
また、本実施形態では、加熱前にガラス管１２内を略真空状態にするとして説明したが、これに限らず、例えば加熱と略同時にガラス管１２内を略真空状態に減圧しても良い。こうして、ガラス管１２が加熱軟化されて、その内面が芯金１４に隙間なく密着され、該芯金１４の転写面がガラス管１２に正確に転写される。更に、成形前は略半球状をなすガラス管１２の底部は、軟化して芯金１４の先端側の端面（上端面）に密着し、平坦な底部１２ａに成形される。
（冷却後の引き抜き工程）
図６は、成形後にガラス管１２を冷却し引き抜くときの工程を示す図である。
【００３９】
前述したように、芯金１４は、ガラス管１２の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する材質を用いているので、冷却時には芯金１４とガラス管１２との間に隙間が生じ、この隙間を介して芯金１４を引き抜く。
【００４０】
従って、図６に示すように、不図示の昇降装置３６によりガラス管１２の底部１２ａをつかんで、芯金１４からガラス管１２を小さな力で容易に引き抜くことができれば、問題はない。しかし、この場合、ガラスは硬いため、芯金１４を引き抜く際に該芯金１４とガラス管１２とが摺接して傷が付きやすい。
【００４１】
そこで、本実施形態では、この成形後でかつ冷却後の引き抜き時に、ガラス管１２の内面や芯金１４の表面に傷が付かないようにしたものである。
すなわち、本実施形態では、芯金１４を、その取付基端側を中心として揺動自在かつ軸方向に摺動自在（更に、軸を中心として回転自在）に支持することで、引き抜き時にガラス管１２及び芯金１４に過度なストレスが発生しないようにした。
【００４２】
図７は、本実施形態によるガラス管１２の引き抜き工程を示す図である。
図１（ａ）（ｂ）に示したように、成形後のガラス管１２を芯金１４から引き抜くには、昇降装置３６を駆動してガラス管１２の底部１２ａをチャック３４でつかむ。次に、そのチャック３４を上方に引き上げる。このとき、図７に示すように、ガラス管１２をその軸心方向と一致した状態で引き抜けるとは限らない。取り付け誤差やガタ等により、チャック３４の中心とガラス管１２の中心とがずれることがあるからである。
【００４３】
本実施形態では、図７に示すように、軸線に対して矢印Ｄ方向に傾斜して引き抜いたとしても、支持手段１９の球状部２０と有底孔２２の作用により、芯金１４の先端（上端）も引き抜き方向に揺動し、ガラス管１２等にストレスが加わらないようになっている。
【００４４】
また、このガラス管１２を引き抜く際、ガラス管１２が芯金１４に密着していると、その密着力により芯金１４もガラス管１２と一体的に浮き上がる。この場合、芯金１４の浮き上がり量をセンサー３８で検出している。そして、芯金１４が所定量浮き上がった時点で、制御部４０からの指令により昇降装置３６の引き抜き速度を減速又は停止させる。
【００４５】
すると、芯金１４はその停止位置又は減速位置にて、自重により下降し、ガラス管１２は芯金１４と相対的に移動して引き抜かれる。このとき、ガラス管１２には芯金１４の自重しか作用しない。このため、ガラス管１２や芯金１４には必要以上の力が加わらず、ガラス管１２や芯金１４にキズが付くことが防止される。
【００４６】
なお、図６に示したように、ガラス管１２が芯金１４に密着せず、該芯金１４が浮き上がらない場合には、昇降装置３６は停止等せずに移動して引き抜かれる。
また、図７に示すように、ガラス管１２は、加熱されて軟化した部分のみが芯金１４に密着しており、加熱軟化されない部分（非成形部Ｌ’）は素材の状態で芯金１４の周囲を覆う状態となっている。そして、成形されたガラス管１２は、その底部から所定の長さ部分（Ｌ）の位置で切断され、非成形部Ｌ’は廃棄される。
【００４７】
本実施形態によれば、成形後のガラス管１２（成形品）を芯金１４から引き抜く際に、引き抜き力として芯金１４の自重よりも大きい力が成形品に加わらないようになり、成形品への傷付きが防止され、高性能な成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態の成形装置の断面正面図である。
【図２】（ａ）は芯金の取付状態の断面正面図、（ｂ）はその平面図である。
【図３】（ａ）は芯金の取付状態の断面正面図、（ｂ）はその平面図である。
【図４】成形前のセット工程を示す図である。
【図５】成形中の工程を示す図である。
【図６】冷却後の引き抜き工程を示す図である。
【図７】引き抜き工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    成形装置
１２    ガラス管
１２ａ  底部
１３    基台
１４    芯金
１５    搬入搬出口
１６    加熱炉
１８    真空ポンプ
１９    支持手段
２０    球状部
２１    支持部材
２２    有底孔
２４    ハウジング
２６    開口部
２７    調整室
２８    Ｏリング
３０    配管
３１    取付孔
３４    チャック
３６    昇降装置
３８    センサー
４０    制御装置
１１４    芯金
１２１    支持部材
１２２    有底孔
１２３    クリアランス
【図１】
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【図２】
2007326739.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007326739.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007326739.tif 000009