(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の外周面あるいは内周面における切断所望箇所にカッターを押しつけて、前記ガラス管と前記カッターとを前記切断所望箇所に沿って相対的に移動させ、前記ガラス管の前記外周面あるいは前記内周面における前記切断所望箇所に前記カッターによりケガキ傷を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で前記ガラス管の前記外周面あるいは前記内周面における前記ケガキ傷が形成された領域に、水を塗布または散布する第２の工程と、
前記第１の工程で前記ガラス管の前記外周面あるいは前記内周面における前記ケガキ傷が形成された前記領域を、液体窒素により冷却する第３の工程と
を有することを特徴とするガラス管の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス管の切断方法に関し、さらに詳細には、石英ガラス、硼珪酸ガラスあるいはソーダガラスなどの各種のガラスにより形成された管体たるガラス管を所望の長さに切断する際に用いて好適なガラス管の切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス旋盤上でガラス管をリサイズする加工処理においては、ガラス旋盤のチャックにガラス管を取り付けた状態で当該ガラス管を切断することが行われている。
【０００３】
従来、こうしたガラス旋盤のチャックに取り付けられたガラス管を切断するには、例えば、図１に示すように、ガラス旋盤のチャック１００（ガラス旋盤本体の図示は省略した。）に取り付けられたガラス管１０２における切断所望箇所にバーナー１０４から高温（例えば、２０００℃程度である。）の火炎を放射して軟化するとともに、ガラス管１０２に対して軸方向に沿ってＡ矢印方向に引っ張る力を加えて、ガラス管１０２を引きちぎるようにして切断する手法が用いられていた。
【０００４】
しかしながら、こうした手法によるガラス管の切断では、切断箇所近傍に使用できない無駄な部分Ｂが生じ、歩留まりがよくないという問題点があった。
【０００５】
また、ガラス管を切断する他の手法としては、図２に示すように、長尺のままガラス旋盤のチャックから取り外されたガラス管２０２を、例えば、切断専用の機械旋盤のチャック２００などに固定して、固定されたガラス管２０２の切断所望箇所に水をかけながら、当該切断所望箇所をダイヤブレード２０４により切断する手法が用いられている。
【０００６】
しかしながら、こうした手法によりガラス管を切断するに際しては、ガラス管を切断するために当該ガラス管をガラス旋盤から機械旋盤などの切断専用の別の装置に固定しなければればならなかったり、ダイヤブレードによるガラス管の切断の際にガラスの微粒粉が発生するため、切断したガラス管がクリーンさを要求される半導体製造用の石英ガラス管などの場合には、切断の後の工程に移行する前に必ずＨＦ洗浄などの洗浄処理を行うことが必要となったりするので、製造工程が煩雑になるという問題点があった。
【０００７】
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造工程を煩雑にすることなく、ガラス管を切断する際にガラスの微粒粉を発生することがないようにするとともに、歩留まりを向上することができるようにしたガラス管の切断方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、ダイヤブレードを用いることなく、ガラス管の周囲にガラス切りなどのカッターでケガキ傷を付けることによりクラックを形成し、当該クラック形成箇所に水を塗布した後に、当該クラック形成箇所を急速に冷却することで、当該クラック形成箇所において、材料収縮に伴う内部応力および当該水の体積膨張などにより、当該クラックを成長させてガラス管を切断するようにしたものである。
【００１０】
従って、本発明によれば、例えば、ガラス管をガラス旋盤を用いてリサイズ加工する際などにおいて、ガラス管をガラス旋盤のチャックに取り付けたままの状態で、ガラスの微粒粉を発生することなくクリーンに切断することができ、しかも製品の歩留まり向上と製造工程の煩雑さを回避することができる。
【００１１】
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ガラス管の外周面あるいは内周面における切断所望箇所にカッターを押しつけて、上記ガラス管と上記カッターとを上記切断所望箇所に沿って相対的に移動させ、上記ガラス管の上記外周面あるいは上記内周面における上記切断所望箇所に上記カッターによりケガキ傷を形成する第１の工程と、上記第１の工程で上記ガラス管の上記外周面あるいは上記内周面における上記ケガキ傷が形成された領域に、水を塗布または散布する第２の工程と、上記第１の工程で上記ガラス管の上記外周面あるいは上記内周面における上記ケガキ傷が形成された上記領域を、液体窒素により冷却する第３の工程とを有するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上説明したように構成されているので、製造工程を煩雑にすることなく、ガラス管を切断する際にガラスの微粒粉を発生することがないとともに、歩留まりを向上することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるガラス管の切断方法の実施の形態の一例について詳細に説明するものとする。
【００１６】
ここで、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）には、本発明によるガラス管の切断方法の実施の形態の一例の処理手順を示す説明図が示されている。
【００１７】
この本発明によるガラス管の切断方法（以下、「本発明方法」と適宜に称する。）においては、まず、第１工程として、ガラス旋盤のチャック１０（ガラス旋盤本体の図示は省略した。）に取り付けられた断面形状が正円筒形状のガラス管１２を旋盤により回転させながら、ガラス管１２の外周面における切断所望箇所にカッター１４を所定の圧力で押しつけて、ガラス管１２の回転に伴いガラス管１２とカッター１４とを相対的に移動させ、ガラス管１２の外周面における切断所望箇所にケガキ傷を付ける（図３（ａ）参照。）。
【００１８】
即ち、この実施の形態においては、断面形状が正円筒形状のガラス管１２を軸方向に対して直交するように切断する箇所を切断所望箇所とするものであり、上記した第１工程により、ガラス管１２の外周面には、軸線方向と直交する切断所望箇所に沿ってケガキ傷が形成されることになる。
【００１９】
なお、第１工程においてガラス管１２の外周面にケガキ傷を付ける際には、ガラス管１２の外周面に一定の圧力でカッター１４を押し当てることが好ましく、また、カッター１４としては、例えば、鋼鉄製のチップやダイアモンドチップ、超硬合金製のチップなどの各種のカッターを用いることができる。
【００２０】
上記した第１工程を終了すると、第２工程として、ガラス旋盤のチャック１０にガラス管１２を取り付けた状態において、第１工程で形成されたガラス管１２の外周面におけるケガキ傷を形成した領域を液体窒素により急速冷却する。
【００２１】
なお、冷却手段としては、上記した液体窒素の他に液体酸素や液化プロパンなどを用いることができるが、純度的な観点から清浄な液体窒素を使用することが好ましい。
【００２２】
具体的には、液体窒素タンク１６に連結されたパイプ１８から当該液体窒素タンク１６内に貯留された液体窒素をガラス管１２の外周面におけるケガキ傷を形成した領域に放出して、ガラス管１２の外周面におけるケガキ傷を形成した領域を急速に冷却する。
【００２３】
この際に、ガラス旋盤によりガラス管１２を回転させて、ガラス管１２とパイプ１８から放出される液体窒素とを相対的に移動させ、パイプ１８から放出される液体窒素がケガキ傷の軌跡に沿って移動するようにして、ケガキ傷を付けた全領域に対応するガラス管１２の外周面の全領域を冷却する。
【００２４】
こうした第２工程を行うと、ガラス管１２の外周にケガキ傷を付けることにより形成されたクラックが、液体窒素のガラス管１２表面からの急速冷却による温度差からの材料収縮に伴う内部応力により成長して、ガラス管１２の外周面におけるケガキ傷から当該ケガキ傷と対向するガラス管１２の内周面へ進展して、当該クラックの発生箇所でガラス管１２が完全に切断される（図３（ｃ）参照。）。
【００２５】
こうして切断されたガラス管１２の切断面は平滑であり、次工程をそのままの状態で行うことができる。
【００２６】
なお、切断対象のガラス管１２が、例えば、内径（内周の直径）が４５８ｍｍ（φ４５８ｍｍ）であり、管壁の厚さが５．５ｍｍの石英ガラス管である場合に、カッター１４、２４、３４によりガラス管１２にケガキ傷を形成する際には、例えば、カッター１４、２４、３４として超硬合金製のチップを用い、カッター１４、２４、３４をガラス管１２の周面に押しつける圧力を０．１０〜０．２５ＭＰａとし、また、カッター１４、２４、３４がガラス管１２の周面を相対的に移動する速度は、約１４ｓｅｃ／ｍとすればよい。
【００２７】
また、液体窒素でガラス管１２のケガキ傷形成領域を急速冷却する前に、ケガキ傷に純水などの液体を塗布または散布しておくと、ケガキ傷により形成された微細なクラックに液体が入り込むことになり、このクラックに入り込んだ液体が液体窒素で冷却固化されて液相から固相へ相変化すると、この相変化に伴う体積膨張によりクラックが押し広げられることになる。
【００２８】
こうしたクラックの押し広げ作用は、液体窒素の急速冷却による材料収縮に伴う内部応力でのクラックの成長を助長する効果があるので、ガラス管１２のケガキ傷形成領域を急速冷却する前にケガキ傷に純水などの液体を塗布または散布しておくことが好ましい。
【００２９】
なお、液体としては、上記した純水以外の液体を用いることも可能であるが、純度的な観点から清浄な純水を使用することが好ましい。
【００３０】
上記において説明したように、本願発明によれば、ガラス管を切断する際にガラスの微粒粉を発生することがなく、ダイヤブレードからの金属不純物の混入がないのでクリーンに切断でき、かつ、ガラス旋盤上でガラス管を取り外すことなく効率よく切断できるため、歩留まりを向上することができる。
【００３１】
また、本願発明によれば、ガラス管をガラス旋盤から取り外すことなく切断でき、かつ、切断面が平滑なため、切断後はそのまま丸封管や尾管などを接合するといった次工程の加工が可能となるため、製造工程の短縮化を図ることができる。
【００３２】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形することができるものである。
【００３３】
（１）上記した実施の形態においては、ガラス旋盤にガラス管を回転することにより、ガラス管とカッターとを相対的に移動するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ガラス管を回転させずにカッターを回転させるようにしてもよいし、ガラス管とカッターとの両方を回転するようにしてもよい。
【００３４】
（２）上記した実施の形態においては、切断する対象のガラス管として石英ガラスよりなるガラス管たる石英ガラス管を用いた場合について説明したが、本発明により切断する対象のガラス管はこれに限られるものではないことは勿論であり、本発明によれば石英ガラス以外のガラス、例えば、硼珪酸ガラスあるいはソーダガラスよりなるガラス管を切断することができる。
【００３５】
（３）上記した実施の形態においては、ガラス管１２の外周面におけるケガキ傷を形成した領域を液体窒素により冷却したが、これに限られるものではないことは勿論であり、電気冷却装置などによりガラス管１２の外周面におけるケガキ傷を形成した領域を冷却するようにしてもよい。
【００３６】
（４）上記した実施の形態においては、ガラス管１２の外周面にケガキ傷を形成し、ガラス管１２の外周面側からケガキ傷を形成した領域に液体窒素を放出して冷却するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【００３７】
即ち、ガラス管１２の内周面にケガキ傷を形成し、ガラス管１２の内周面側からケガキ傷を形成した領域に液体窒素を放出して冷却するようにしてもよい。
【００３８】
また、ガラス管１２の外周面にケガキ傷を形成し、ガラス管１２の内周面側からケガキ傷を形成した領域に向けて液体窒素を放出して冷却するようにしてもよいし、あるいは、ガラス管１２の内周面にケガキ傷を形成し、ガラス管１２の外周面側からケガキ傷を形成した領域に向けて液体窒素を放出して冷却するようにしてもよい。
【００３９】
（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、石英ガラス、硼珪酸ガラスあるいはソーダガラスなどの各種のガラスにより形成された管体たるガラス管を所望の長さに切断する際に利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、従来のガラス管の切断方法の一例を示す説明図である。
【図２】図２は、従来のガラス管の切断方法の他の例を示す説明図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明によるガラス管の切断方法の実施の形態の一例の処理手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０、１００、２００      チャック
１２、１０２、２０２      ガラス管
１４                      カッター
１６                      液体窒素タンク
１８                      パイプ
１０４                      バーナー
２０４                      ダイヤブレード
【図１】
0005085345.tif 000002
【図２】
0005085345.tif 000003
【図３】
0005085345.tif 000004