JP6574485B2 - ガラス物品を保持し、保有するための装置 - Google Patents

Description

関連出願の説明

本出願は、「ガラス物品を保持し、保有するための装置」と題する、２０１５年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／１０６９６９号に優先権を主張するものであり、その全てがここに引用される。

本明細書は、広く、処理中にガラス物品を保持するためのマガジン装置に関し、より詳しくは、イオン交換処理中にガラス物品を保持するためのマガジン装置に関する。

歴史的に、ガラスは、その密封性、光学的透明度および他の材料に対して優れた化学的耐久性のために、食品および飲料包装、医薬包装、台所用および実験用ガラス製品、並びに窓または他の建築の特徴構造を含む多くの用途にとって好ましい材料として使用されてきた。

しかしながら、多くの用途へのガラスの使用は、ガラスの機械的性能により限られている。具体的には、特に、食品、飲料、および医薬の包装において、ガラスの破損が心配の種である。例えば、充填ライン内での破損には、隣接する破損していない容器が、破損した容器からの破片を含んでいるかもしれないために、その破損していない容器を廃棄する必要があるかもしれないので、食品、飲料、および医薬の包装において、破損は高くつき得る。破損は、充填ラインを遅くするか、または停止させる必要もあり、生産収率が低下することがある。さらに、壊滅的ではない破損（すなわち、ガラスに亀裂が入っているが、砕けていない場合）では、ガラス包装または容器の内容物が無菌状態ではなくなることがあり、これは、転じて、費用のかかる製品の回収を引き起こすことがある。

ガラスの破損の根本的原因の１つは、ガラスが処理されているとき、および／または後続の充填中の、ガラス表面への傷の導入である。これらの傷は、ガラス製品の隣接するものの間の接触、並びにガラスと、取扱および／または充填設備などの設備との間の接触を含む様々な原因から、ガラス表面に導入されるであろう。その原因にかかわらず、これらの傷の存在は、最終的に、ガラスの破損をもたらすことがある。

したがって、ガラスの破損を軽減するために、処理中にガラス物品を保持するための代わりの装置が必要とされている。

１つの実施の形態によれば、装置は、処理中にガラス物品を保持し、保有することができる。その装置は、底部支持板を有する基礎枠、および底部支持板上に配置された複数の製品保持具を備えることがある。複数の製品保持具の各製品保持具は、ワイヤ部分から形成された、間に製品受取り体積を画成する複数の保有体を有することがある。各保有体は、底部支持板に係合した基礎接続脚、その基礎接続脚とつながった、底部支持板上に実質的に平行に配置された着座部分、その着座部分に接続され、底部支持板から離れて延在する本体部分、その本体部分に接続された保有部分、およびその保有部分に接続されたレバー部分の１つ以上を有することがある。その保有体の着座部分は、底部支持板の上に、実質的に平行に配置された製品着座部を形成することがある。

別の実施の形態において、アセンブリが、ガラス物品を保持し、保有することができる。そのアセンブリは、複数のマガジン装置を備えることがある。そのマガジン装置の各々は、底部支持板を有する基礎枠、および底部支持板上に配置された複数の製品保持具を有することがある。複数の製品保持具の各製品保持具は、ワイヤ部分から形成された、間に製品受取り体積を画成する複数の保有体を有することがある。各保有体は、底部支持板に係合した基礎接続脚、その基礎接続脚とつながった、底部支持板上に実質的に平行に配置された着座部分、その着座部分に接続され、底部支持板から離れて延在する本体部分、その本体部分に接続された保有部分、およびその保有部分に接続されたレバー部分を有することがある。その保有体の着座部分は、底部支持板の上に、実質的に平行に配置された製品着座部を形成することがある。

ここに記載されたガラス物品を保持し、保有するための装置の追加の利点および特徴は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。

先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、様々な実施の形態を記載しており、請求項に記載された主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているのが理解されよう。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。その図面は、ここに記載された様々な実施の形態を図示しており、説明と共に、請求項に記載された主題の原理および作動を説明する働きをする。

ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、ガラス物品が装填されたマガジン装置の斜視図 ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、ガラス物品が装填された積層されたマガジン装置の斜視図 ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、ガラス物品の断面図 ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、未装填状態の製品保持具の斜視図 ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、装填状態の製品保持具の斜視図 ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、保有位置にある製品保持具の斜視図 ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、開放位置にある製品保持具の斜視図 ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、マガジン装置によるガラス物品をイオン交換強化する方法の流れ図 ここに示され、記載された１つ以上の実施の形態による、図７の流れ図の方法工程を示す図

ここで、その実施例が添付図面に示された、処理中にガラス物品を保持し、保有するためのマガジン装置の実施の形態を詳しく参照する。できるときはいつでも、図面に亘り、同じまたは同様の部品を称するために、同じ参照番号が使用される。処理中にガラス物品を保持し、保有するための装置の１つの実施の形態が、図１に図示されている。このマガジン装置は、概して、底部支持板を有する基礎枠、およびその底部支持板上に配置された複数の製品保持具を備えている。複数の製品保持具の各製品保持具は、ワイヤ部分から形成された、間に製品受取り体積を画成する複数の保有体を有することがある。いくつかの実施の形態において、各保有体は、底部支持板に係合した基礎接続脚、その基礎接続脚とつながった、底部支持板上に実質的に平行に配置された着座部分、その着座部分に接続され、底部支持板から離れて延在する本体部分、その本体部分に接続された保有部分、および／またはその保有部分に接続されたレバー部分の１つ以上を有することがある。その保有体の着座部分は、底部支持板の上に、実質的に平行に配置された製品着座部を形成することがある。

処理中にガラス物品を保持し、保有するための装置の様々な実施の形態が、添付図面を具体的に参照して、ここにさらに詳しく記載される。

ここに述べたように、処理および／または充填中のガラス物品の破損は、製品の損失源であり、プロセスの非効率およびコストの増大をもたらすことがある。ガラス物品の強化は、破損を軽減するのに役立ち得る。ガラス物品は、化学強化および熱強化を含む様々な技術を使用して強化することができる。例えば、化学強化を使用して、ガラス物品の表面に圧縮応力の層を導入することにより、ガラス物品を強化することができる。その圧縮応力は、ガラス物品を溶融塩浴中に浸すことによって導入される。ガラスからのイオンが溶融塩からの相対的に大きいイオンにより置換されるので、ガラスの表面に圧縮応力が生じる。化学強化中、ガラス容器などのガラス物品を機械的に操作して、ガラス物品に溶融塩を充填し、それを空にすることの両方を行ってもよい。

化学強化によりガラス物品の強度が改善されるが、強化プロセス中のガラス物品の機械的操作により、ガラスの表面に傷が入るかもしれない。例えば、処理中にガラス物品を保有するために使用される固定具とガラス物品との間の接触により、特に、ガラス物品と固定具が溶融塩浴中に最初に浸されたときに、および／または固定具とガラス物品が溶融塩浴から取り出され、回転されて、ガラス物品から溶融塩を出して空にするときに、ガラスに傷が入ることがある。具体的には、ガラス物品が浸されているときに、その物品は、浮力があり、それゆえ、固定具に対して上方に推進されるであろう。さらに、イオン交換プロセスが完了した後、その固定具とガラス製品は溶融塩浴から取り出され、固定具を回転させて、ガラス製品の内部容積内に収容されている溶融塩をそのガラス製品から出して空にする。固定具を回転させるときに、そのガラス製品は、不意にその固定具と衝突するかもしれない。このガラス製品と固定具との間の鈍力衝撃により、ガラスの表面に傷が入ることがある。

ほとんどの場合、その傷は、表面に現れ、ガラスに生じた表面圧縮応力の層内に食い止められる。この表面圧縮応力は、傷が亀裂に成長するのを防ぐ。しかしながら、極端な場合には、傷は、表面圧縮応力の層を通じて広がり、これにより、ガラス物品の破損がもたらされることがある。

その上、イオン交換処理中にガラス物品を保持し、保有するために使用される固定具は、典型的に、溶融塩浴の高温に耐えられるように、金属材料から形成される。そのような固定具は大きい熱質量を有し得、このことは、溶融塩浴の温度を変えることによって、イオン交換プロセスに悪影響を及ぼし得る。その固定具は大きい表面積を有する傾向もあり、これにより固定具と溶融塩との間の接触が増し、その接触により、溶融塩からのイオンが固定具中に拡散し、プロセス性能が悪化し得る。

ここに記載された処理中にガラス物品を保持し、保有するためのマガジン装置は、その中に保有されるガラス物品中の傷の導入を軽減する。ここに記載されたマガジン装置は、比較的小さい熱質量および表面積も有し、これにより、イオン交換によりその中に収容されたガラス物品の強化を促進するために、そのマガジン装置が使用されるときに、イオン交換性能の悪化を軽減する。

ここで、図１を参照すると、処理中にガラス物品９００を保持し、保有するためのマガジン装置１００の１つの実施の形態が図示されている。マガジン装置１００は、概して、複数の製品保持具１２０が取り付けられている基礎枠１０２を備えている。この製品保持具１２０は、概して、ガラス容器などのガラス物品９００を中に受け取り、処理中に保有す製品受取り体積１２５を画成する。基礎枠１０２は、概して、イオン交換プロセス中に溶融塩浴中で経験する温度などの高温に耐えることのできる材料から形成される。ここに記載された実施の形態において、基礎枠１０２は、ステンレス鋼もしくは塩浴と接触したときに耐腐食性である他の同様の金属または金属合金などの金属材料から形成される。

基礎枠１０２は、概して、底部支持板１１２を備えており、側面部材１０４、１０６、１０８、１１０も備えることがある。底部支持板１１２は、トレイ形（図１に示されるような、略矩形など）であることがあり、底部支持板１１２の上面から延在する複数の製品保持具１２０を支持する。側面部材１０４、１０６、１０８、１１０は、基礎枠１０２のエッジに位置していることがある。例えば、図１に示されるような、矩形の底部支持板１１２について、側面部材１０４と１０６は、長手方向に互いに対向しており（すなわち、図１に示された座標軸の±Ｙ方向）、側面部材１０８と１１０は、幅方向に互いに対向している（すなわち、図１に示された座標軸の±Ｘ方向）。側面部材１０４、１０６、１０８、１１０は、概して、底部支持板１１２の上に延在している。例えば、いくつかの実施の形態において、側面部材１０４、１０６、１０８、１１０は、底部支持板１１２に対して略垂直であることがある。しかしながら、側面部材１０４、１０６、１０８、１１０は、底部支持板１１２に対して垂直である必要はないことを理解すべきである。例えば、側面部材１０４、１０６、１０８、１１０は、側面部材１０４、１０６、１０８、１１０が底部支持板１１２の上に（すなわち、図１に示された座標軸の＋Ｚ方向に）概して延在している限り、底部支持板１１２に対して９０度未満またはそれより大きい角度であってもよい。側面部材１０４、１０６、１０８、１１０は、底部支持板１１２と一体に形成されても、または以下に限られないが、機械式留め具、溶接などを含む従来の締結技法を使用して、底部支持板１１２に取り付けられてもよい。

ここで、図１および２を参照すると、ここに記載された実施の形態において、側面部材１０４、１０６、１０８、１１０の１つ以上が、２つ以上のマガジン装置１００を互いに積層できる積層構成部材１１４を有することがある。例えば、図１および２において、積層構成部材１１４は、側面部材１０８、１１０の上端と底部から突出している。積層構成部材１１４は各々、受入部材１１６およびタブ１１８を備えることがある。図１および２に示された実施の形態において、タブ１１８は側面部材１０８、１１０の下部から突出し、受入部材１１６は側面部材１０８と１１０の上部から突出している。第１のマガジン装置１００のタブ１１８が、第２の下側のマガジン装置１０１の受入部材１１６中に挿入されることがある。例えば、タブ１１８は、−Ｚ方向に突出し、下側のマガジン装置１０１の受入部材１１６により受け入れられ、ここで、この受入部材は、下側のマガジン装置１０１に対して＋Ｚ方向に突出している。タブ１１８および受入部材１１６は、２つ以上のマガジン装置１００、１０１の支持された積層を与えるように共同的に配置されることがある。そのような積層構成において、２つのマガジン装置１００、１０１は、開放空間によって隔てられることがあり、よって、下側のマガジン装置１０１の製品保持具１２０の上端は、上側のマガジン装置１００の底部支持板１１２と接触しない。

側面部材１０４、１０６、１０８、１１０により、イオン交換浴からの溶融塩などの処理液体の自由流れが、マガジン装置１００内に固定されたガラス物品９００と直接接触することができるであろう。例えば、側面部材１０４、１０６、１０８、１１０は、ガラス物品９００の高さより低い高さを有することがあるか、または側面部材１０４、１０６、１０８、１１０に開口が存在することがある。

１つの実施の形態において、各製品保持具１２０は、バイアル形状のガラス物品９００をしっかりと保有するような形状とサイズであることがある。図３に示されるような、そのような実施の形態において、ガラス物品９００は、概して、本体部分９０２、その本体部分９０２の上の首部分９０４、および開口９０６を備えることがある。本体部分９０２は、ガラス物品９００の内部容積９１０を底面部分９１４および側壁９１６で実質的に取り囲む。首部分９０４は、概して、本体部分９０２を開口９０６と接続する。開口９０６はカラー９０８により囲まれることがある。本体部分９０２は、湾曲した底縁９１８および首部分９０４に隣接した湾曲区域９１２を有することがある。一般に、首部分９０４、本体部分９０２、およびカラー９０８は、略円形の断面を有することがあり、各々が外径を有する。１つの実施の形態において、そのカラーの直径（ｄ_c）は首部分の直径（ｄ_n）よりも大きく、本体部分の直径（ｄ_b）はカラーの直径（ｄ_c）より大きい。ここに記載されたマガジン装置のいくつかの実施の形態は、バイアル形のガラス物品を保有するのに適しているが、ここに考えられる他の実施の形態は、多種多様な形状を有する、容器などのガラス物品を保有するのに適していることを理解すべきである。

ここで、図４および５を参照すると、製品保持具１２０は各々、ガラス物品９００を中に受け入れられる製品受取り体積１２５を画成するように配置された保有体１２２を含む。保有体１２２は、その保有体１２２が製品受取り体積１２５内に配置されたガラス物品９００の両側に位置でき、それによって、製品受取り体積１２５内にガラス物品９００を固定できるように、製品受取り体積１２５の反対側に配置された別個の独立した構造体である。ここに記載された実施の形態において、保有体１２２は成形ワイヤ部分から形成されている。ここに用いたように、「ワイヤ部分」は、保有体１２２の形状を記述しており、ワイヤ部分の材料についての制限ではない。ワイヤ部分から保有体１２２を形成することにより、マガジン装置１００における材料の全体量が減少し、これは転じて、マガジン装置１００の熱質量および表面積の両方を減少させ、それによって、イオン交換性能が改善される。その上、１つ以上のワイヤ部分から保有体１２２を形成すると、バスケット様の開放構造が形成され、これは、マガジン装置１００が浸されたときに、溶融塩浴からの溶融塩が、ガラス物品の全表面と容易に相互作用することを可能にしつつ、マガジン装置１００を溶融塩浴から取り出した際に、そこから溶融塩を容易に抜くことができる。

ここに記載された実施の形態において、保有体１２２は、ガラスに傷を導入し得る角および／またはエッジがないワイヤ材から形成される。具体的には、保有体１２２は、径方向の断面が実質的に円形または楕円のワイヤ材から形成される。保有体１２２を形成するために、様々な直径のワイヤ材を使用してよいが、ワイヤ材の直径は、概して、約２．５ｍｍ未満、約２．０ｍｍ未満、約１．３ｍｍ未満、またさらには約１ｍｍ以下などの約５ｍｍ未満である。ここに記載された実施の形態において、製品保持具１２０は、高温での使用に適したワイヤ材から形成される。例えば、製品保持具１２０は、制限するものではなく、Ｉｎｃｏｎｅｌ、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ、および他の関連するＮｉｍｏｎｉｃ合金、様々な等級の高温／腐食性環境適合性合金鋼、もしくはワイヤまたは薄片形態で入手できる、溶融塩浴環境に対して反応しないまたは限られた感受性を示す、反復熱サイクル後にスプリングテンパー性を維持できる他の同様の材料から形成してよい。ここに記載された実施の形態において、そのワイヤ材は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ワイヤ曲げ装置またはワイヤ材を所望の形状に形成するための類似の装置を使用して、所望の形状に形成される。同様の形状が、保有体積を作り出すための成形ダイの使用および薄板材のスタンピングを含むプロセスによって達成できる。

一般に、保有体１２２は、処理中にガラス物品９００をしっかりと位置付けられる、製品受取り体積１２５を形成するように位置付けられる。図４に示されるような、１つの実施の形態において、各保有体１２２は、基礎接続脚１２４、着座部分１２６、本体部分１３５、保有部分１３２、下側部分１２８、およびレバー部分１３０を備えている。保有体１２２は、ループ型ワイヤ部分などの接続部分１３４により他の保有体１２２に取り付けられることがある。２つの保有体１２２が、接続部分１３４により取り付けられ、保有体対１３６を形成することがある。

図４および５に示されるように、保有体１２２は、互いに取り付けられて、保有体対１３６を形成している。１つの実施の形態において、各製品保持具１２０は、２つの保有体対１３６に配列された４つの保有体１２２を備え、ここで、保有体対１３６は互いに対して線対称である。接続部分１３４は保有体１２２を互いに固定し、ここで、１つの実施の形態において、２つの取り付けられた保有体１２２および接続部分１３４は、一本のワイヤ部分から一体形成されている。その保有体対１３６は、ガラス物品９００を保持できる、製品受取り体積１２５の反対側に位置していることがある。ここに記載された製品保持具１２０は、接続された保有体１２２を備えたものに限定されないことを理解すべきである。それに加え、他の実施の形態において、互いに取り付けられた、または取り付けられていない、様々な数の保有体１２２を使用してもよい。

ここで、図３〜５を参照すると、基礎接続脚１２４が、保持されたガラス物品９００の底面部分９１４に隣接して位置することがある。基礎接続脚１２４は、保有体１２２の他の部分を支持してもよく、底部支持板１１２と係合するように基礎枠１０２に取り付けられていてもよい。基礎接続脚１２４は、概して、製品受取り体積１２５の下の、底部支持板１１２から生じることがある。１つの実施の形態において、基礎接続脚１２４は、底部支持板１１２と約９０°を形成する。

基礎接続脚１２４は、着座部分１２６に取り付けられている。着座部分１２６は、基礎接続脚１２４とつながり、底部支持板１１２上に実質的に平行に配置されることがある。このように、着座部分１２６は、底部支持板１１２から間隔が置かれることがある。着座部分１２６は、概して、底部支持板１１２の上に実質的に平行に配置された製品着座部を形成する。この製品着座部は、製品受取り体積１２５の底部を画成することがある。底部支持板と着座部分との間の間隔は、保持されたガラス物品９００の下に流体が流れることができるのに十分であることがあり、よって、製品受取り体積１２５内に保持されたガラス物品の底面部分９１４がその流体と接触できる。１つの実施の形態において、隣接する保有体１２２の着座部分１２６は平行であり、よって、それらは平らな表面を形成する。

着座部分１２６は、保有体１２２の下側部分１２８に取り付けられることがある。その下側部分１２８は、製品受取り体積１２５において突出区域を形成するような形状であることがある。その下側部分により囲まれた製品受取り体積の直径は、本体部分により囲まれた製品受取り体積の直径よりも大きいことがある。例えば、下側部分１２８は、製品受取り体積１２５に対して凸形であることがある。下側部分１２８は、製品受取り体積１２５内に保持されたガラス物品９００の底縁９１８との接触を避けるような形状であることがある。ガラス物品９００の底縁９１８との製品保持具１２０による接触を避けることが望ましいであろう。何故ならば、その領域での製品保持具１２０との接触に生じ得る、底縁９１８での引っ掻き傷または他の損傷が、ガラス物品９００の他の区域に対して望ましくないかもしれないからである。それは、ガラス物品９００の底縁９１８は、ガラス物品９００に垂直圧が印加されたときに、高応力の区域であり得るからである。しかしながら、いくつかの実施の形態において、着座部分１２６は、本体部分１３５に直接結合されていてもよい。

下側部分１２８は、保有体１２２の本体部分１３５に取り付けられることがある。本体部分１３５は、底部支持板１１２から離れるように延在することがあり、１つの実施の形態において、底部支持板１１２に対して実質的に垂直であることがある。図５に示されるように、本体部分１３５は、実質的に真っ直ぐであり、製品受取り体積１２５内に保持されたガラス物品９００の側壁９１６の形に合うように形成されることがある。本体部分１３５は、Ｘ−Ｙ平面の方向により定義される水平方向におけるガラス物品９００の動きを制限するバスケットまたは籠様形状を形成することがある。

本体部分１３５は、保有体１２２の保有部分１３２に取り付けられている。保有部分１３２は、概して、製品受取り体積１２５に陥凹部を形成するような形状であることがある。保有部分１３２により囲まれた製品受取り体積１２５の直径は、本体部分１３５により囲まれた製品受取り体積１２５の直径よりも小さいことがある。例えば、その陥凹部は、製品受取り体積１２５内に保持されたガラス物品９００に対して窪んでいることがある。保有部分１３２は、製品受取り体積１２５に対して凹形であることがある。例えば、保有部分１３２は、保持されたガラス物品９００の本体部分９０２の上部で首部分９０４および湾曲区域９１２の形状に合うように形成されることがある。各保有体１２２の保有部分１３２の間の距離は、保持されたガラス物品９００の首部分９０４の直径よりも大きいことがある。このように、ガラス物品９００は、そのガラス物品９００がＺ軸の方向により規定される垂直運動が制限されるように、製品受取り体積１２５内で製品保持具１２０により固定されている。例えば、ガラス物品９００が、図５の位置に対してひっくり返されたときに、保有部分１３２はガラス物品９００の本体部分９０２の湾曲区域９１２と接触し、ガラス物品９００は製品受取り体積１２５内に保有される。

保有部分１３２はレバー部分１３０に接続されることがある。このレバー部分は、概して、底部支持板１１２から離れるように延在し、対向する保有体１２２のレバー部分１３０が互いから離れるように延在することがある。いずれか２つのレバー部分１３０は、接続部分１３４により接続されて、保有体対１３６を形成することがある。

ここで、図６Ａおよび６Ｂを参照すると、製品保持具１２０が、（図６Ｂに示された）開放位置と（図６Ａに示された）保有位置との間で移行されることがある。開放位置において、製品受取り体積１２５が増し、ガラス物品９００は、製品保持具１２０に自由に出し入れすることができる。保有位置において、製品受取り体積１２５が減少し、ガラス物品９００は、先に記載されたように、製品保持具１２０によりしっかりと保持される。例えば、製品保持具１２０が保有位置にあるときに、対向する保有体１２２の保有部分１３２間の距離は、保持されたガラス物品９００の本体部分９０２の直径よりも小さい。このように、ガラス物品９００は、そのガラス物品９００の垂直運動が制限されるように製品保持具１２０により固定される。しかしながら、開放位置にあるときに、対向する保有体１２２の保有部分１３２間の距離は、保持されたガラス物品９００の本体部分９０２の直径より大きい。したがって、開放位置において、ガラス物品９００は、上方の垂直運動（Ｚ方向）に対して固定されていない。

１つの実施の形態において、製品保持具１２０の形状により、（図６Ｂにおいて「Ｆ」の文字が付けられた矢印により示された）下向き垂直に印加された力によって、開放位置と保有位置との間の移行が可能になることがある。そのような構成において、保有体１２２は、下方力が印加されたときに、弾性変形することができる材料から構成されることがある。このように、製品保持具１２０は、保有体１２２に下方力が印加されたときに、開放状態に動くことができる。その力が解放されると、その製品保持具は保有位置に自然に戻ることができる。別の実施の形態において、製品保持具１２０は、開放状態に自然に付勢されることがあり、その製品保持具１２０に力が作用すると、保有状態に動かされることがある。例えば、製品保持具１２０の上に位置するマガジン装置１００の部材によるその製品保持具との接触が、その製品保持具１２０を保有位置に動かすことがある。例えば、１つの実施の形態において、器具を使用して、製品保持具１２０の１つ以上を開いてもよい。その器具は、複数の製品保持具１２０と正確に揃えて当該器具をマガジン装置１００に留める機械的ラッチ要素を備えることがある。各器具は、適所に締められたときに、レバー部分１３０と接触し、そのレバー部分１３０を、ガラス物品９００を取り出せるように保有部分１３２が互いから十分に離れて位置する地点まで強制的に離す楔様特徴構造を有する。

１つの実施の形態において、保有部分１３２の上にある保有体１２２のレバー部分１３０は、本体部分１３５に対して非平行である。製品保持具１２０の上部近くにあるこの「斜め」形状のレバー部分１３０は、下方力Ｆを、保有体１２２の開放運動に変えることができ、ここで、保有体１２２の保有部分１３２は、互いから離れるように動いて、製品受取り体積１２５内に保持されたガラス物品９００の本体部分９０２が、保有部分１３２を自由に通り過ぎることができる。この弾性変形は、保有体１２２の下側部分１２８で生じることがある。例えば、下側部分１２８の形状により弾性変形が可能になることがあり、その弾性変形により、接続部分１３４に下方力が印加されたときに、保有部分１３２の（Ｙ軸の方向の）水平運動が可能になる。

ここで、図１、２、７、および８をまとめて参照すると、ガラス物品９００は、マガジン装置１００の製品保持具１２０内に保持されている間に、イオン交換によって強化することができる。図７は、イオン交換によりガラス物品９００を強化する方法のプロセスの流れ図５００を含み、図８は、その流れ図により記載されたプロセスを図示している。第１の工程５０２において、イオン交換可能なガラス組成物から形成されたガラス管材１０００を、従来の成形および形成技術を使用して、ガラス物品９００（具体的に言うと、図示された実施の形態におけるガラスバイアル）に最初に成形する。工程５０４において、機械的マガジン装填装置６０２を使用して、ガラス物品９００をマガジン装置１００に装填する。このマガジン装填装置６０２は、一度で多数のガラス物品９００を把持できる、キャリパーなどの機械式把持装置であってよい。あるいは、その把持装置は、ガラス物品９００を把持するために真空システムを利用してもよい。マガジン装填装置６０２は、ロボットアーム、またはガラス物品９００およびマガジン装置１００に対してマガジン装填装置６０２を位置付けることができる他の同様の装置に連結されることがある。マガジン装填装置６０２は、個々のガラス物品９００を、各製品保持具１２０の製品受取り体積１２５内に位置付ける。マガジン装填装置６０２は、製品保持具１２０を、装填のための開放形状に動かすための下方力を印加するように作動することがある。

次の工程５０６におい、ガラス物品９００が装填されたマガジン装置１００が、コンベヤベルト６０６、天井クレーンなどの機械式コンベヤにより、カセット装填区域に移送される。その後、工程５０８において、複数のマガジン装置１００（１つが示されている）がカセット６０８に装填される。図８には、マガジン装置１００が１つしか示されていないが、カセット６０８は、多数のガラス物品９００を同時に処理できるように複数のマガジン装置１００を保持するように構成されていることを理解すべきである。各マガジン装置１００は、カセット装填装置６１０を使用して、カセット６０８内に位置付けられる。カセット装填装置６１０は、一度に１つ以上のマガジン装置１００を把持できる、キャリパーなどの機械式把持装置であってよい。あるいは、その把持装置は、マガジン装置１００を把持するために真空システムを利用してもよい。カセット装填装置６１０は、ロボットアーム、またはカセット６０８およびマガジン装置１００に対してカセット装填装置６１０を位置付けることができる他の同様の装置に連結されることがある。

次の工程５１０において、マガジン装置１００およびガラス物品９００を収容するカセット６０８は、イオン交換ステーションに移送され、ガラス物品９００の化学強化を促進するためにイオン交換槽６１４中に装填される。カセット６０８は、カセット移送装置６１２と共にイオン交換ステーションに移送される。カセット移送装置６１２は、カセット６０８を把持できる、キャリパーなどの機械式把持装置であってよい。あるいは、その把持装置は、カセット６０８を把持するために真空システムを利用してもよい。カセット移送装置６１２および取り付けられたカセット６０８は、ガントリークレーンなどの天井レールシステムにより、カセット装填区域からイオン交換ステーションに自動的に搬送されることがある。あるいは、カセット移送装置６１２および取り付けられたカセット６０８は、ロボットアームで、カセット装填区域からイオン交換ステーションに搬送されてもよい。さらに別の実施の形態において、カセット移送装置６１２および取り付けられたカセット６０８は、コンベヤによりカセット装填区域からイオン交換ステーションに搬送され、その後、ロボットアームまたは天井クレーンにより、コンベヤからイオン交換槽６１４に移送されることがある。

カセット移送装置６１２および取り付けられたカセット６０８が一旦イオン交換ステーションに着いたら、カセット６０８およびその中に収容されたガラス物品９００は、カセット６０８およびガラス物品９００をイオン交換槽６１４内に浸す前に、必要に応じて予熱してもよい。いくつかの実施の形態において、カセット６０８は、室温より高く、イオン交換槽６１４内の溶融塩浴の温度以下の温度に予熱されることがある。例えば、ガラス物品９００は、約３００℃〜５００℃の温度に予熱されることがある。しかしながら、ここに記載されたマガジン装置１００の比較的小さい熱質量のために、予熱工程は随意的であることを理解すべきである。

イオン交換槽６１４は、ＫＮＯ₃、ＮａＮＯ₃および／またはそれらの組合せなどの溶融アルカリ塩などの溶融塩の浴６１６を収容している。１つの実施の形態において、その溶融塩浴は１００％の溶融ＫＮＯ₃であり、これは、約３５０℃以上かつ約５００℃以下の温度に維持される。しかしながら、ガラス物品のイオン交換を促進するために、様々な他の組成および／または温度を有する溶融アルカリ塩浴も使用してよいことを理解すべきである。

工程５１２において、ガラス物品９００はイオン交換槽６１４内でイオン交換強化される。具体的には、ガラス物品は、溶融塩中に浸され、ガラス物品９００中に所望の圧縮応力および層の深さを達成するのに十分な期間に亘りそこに保持される。ガラス物品９００が浸されるときに、そのガラス物品の内部容積から空気が逃げ、溶融塩により置換されるので、ガラス物品は最初に正の浮力を有する。その正の浮力のためにガラス物品９００は持ち上がるときに、そのガラス物品は、保有位置にある間に、製品保持具１２０の保有部分１３２によって適所に垂直に保有される。その上、製品保持具１２０のバスケット様開放構造により、溶融塩浴がガラス物品の全表面と接触することができ、ガラス物品の表面に生じる圧縮応力の均一性が改善される。

１つの実施の形態において、ガラス物品９００は、少なくとも約３００ＭＰａまたさらには３５０ＭＰａの圧縮応力で約１００μｍまでの層の深さを達成するのに十分な期間に亘りイオン交換槽６１４内に保持されることがある。その保持期間は、３０時間未満またさらには２０時間未満であることがある。しかしながら、ガラス物品が槽６１４内に保持される期間は、ガラス容器の組成、溶融塩浴６１６の組成、溶融塩浴６１６の温度、並びに所望の層の深さおよび所望の圧縮応力に依存するであろうことを理解すべきである。

ガラス物品９００がイオン交換強化された後、ロボットアームまたは天井クレーンと共にカセット移送装置６１２を使用して、カセット６０８およびガラス物品９００をイオン交換槽６１４から取り出す。イオン交換槽６１４からの取出し中、マガジン装置１００の製品保持具１２０のバスケット様開放構造により、そのマガジン装置内の溶融塩を各マガジン装置から容易に流し出すことができる。カセット６０８をイオン交換槽６１４から取り出した後、カセット６０８およびガラス物品９００をイオン交換槽６１４の上に吊り下げ、ガラス物品９００内に残留するどのような溶融塩もイオン交換槽６１４中に戻して空にするように、水平軸の周りにカセット６０８を回転させる。カセット６０８を回転させるときに、ガラス物品９００は、製品保持具１２０によって、製品受取り体積１２５内に適所に維持される。その後、カセット６０８は初期位置に戻るように回転させ、ガラス物品を、濯ぎの前に冷ます。

次いで、カセット６０８およびガラス物品９００を、カセット移送装置６１２と共に濯ぎステーションに移送する。この移送は、上述したように、ロボットアームまたは天井クレーンにより、あるいは、コンベヤベルトなどの自動コンベヤにより、行われてもよい。次の工程５１４において、カセット６０８およびガラス物品９００は、水浴６２０を収容する濯ぎ槽６１８に降下させられて、ガラス物品９００の表面からどのような過剰の塩も除去する。カセット６０８およびガラス物品９００は、ロボットアーム、天井クレーンまたはカセット移送装置６１２に接続された同様の装置により、濯ぎ槽６１８中に降下されてもよい。塩浴の浸漬と同様に、ガラス物品は、濯ぎ槽６１８中に浸された際に、最初に正の浮力を有する。ガラス物品９００は、正の浮力のために、持ち上がるときに、そのガラス物品は、保有位置にある間、製品保持具１２０の保有部分１３２によって適所に垂直に保有される。

次いで、カセット６０８およびガラス物品９００は、濯ぎ槽６１８から引き出され、濯ぎ槽６１８の上に吊り下げられ、ガラス物品９００中に残留するどのような濯ぎ水も濯ぎ槽６１８中に戻して空にされるように、水平軸の周りにカセット６０８を回転させる。カセット６０８が回転されるときに、ガラス物品９００は、製品保持具１２０によって製品受取り体積１２５内の位置に維持される。いくつかの実施の形態において、その濯ぎ操作は、カセット６０８およびガラス物品９００が次の処理ステーションに動かされる前に、複数回行われてもよい。

１つの特定の実施の形態において、カセット６０８およびガラス物品９００は、水浴中に少なくとも２回浸漬される。例えば、カセット６０８は、第１の水浴中に浸漬され、続いて、第２の異なる水浴中に浸漬されて、全ての残留するアルカリ塩がガラス物品の表面から除去されることを確実にしてもよい。第１の水浴からの水は、廃水処理または蒸発器に送られてもよい。

次の工程５１６において、マガジン装置１００が、カセット装填装置６１０によりカセット６０８から取り出される。その後、工程５１８において、ガラス物品９００は、マガジン装填装置６０２によりマガジン装置１００から取り外され、洗浄ステーションに移送される。製品保持具１２０を開放状態に移行させるために、マガジン装填装置６０２を利用してもよい。工程５２０において、ガラス物品は、ノズル６２２から放出される脱イオン水のジェット６２４で洗浄される。この脱イオン水のジェット６２４は、圧縮空気と混合されてもよい。

必要に応じて、工程５２１（図８には示されていない）において、ガラス物品９００は、検査ステーションに移送され、そこで、ガラス物品は、傷、デブリ、変色などについて検査される。

マガジン装置が、ガラスバイアルなどのガラス容器と共に使用されると、図示され、記載されてきたが、マガジン装填は、制限するものではなく、円形形態のガラス物品および非円形形態のガラス物品の両方を含む、Ｖａｃｕｔａｉｎｅｒｓ（登録商標）、カートリッジ、注射器、アンプル、ボトル、フラスコ、小瓶、管、ビーカー、バイアルなどを含む様々な他のタイプのガラス物品を保持し、保有するために使用されてもよいことを理解すべきである。

ここで、ここに記載されたマガジン装填を使用して、処理中にガラス物品を保持し、保有してもよいことを理解すべきである。ワイヤ部分からマガジン装填の製品保持具を形成することにより、マガジン装填内に保有されるガラス物品における傷の導入が軽減され、処理の全ての段階に亘りガラス物品がしっかりと保持される。このようにして形成された製品保持具は、マガジン装填の熱質量および表面積を減少させ、これにより、マガジン装填を使用して、その中に収容されるガラス物品のイオン交換による強化を促進するときに、イオン交換性能が改善される。

請求項に記載された主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に様々な改変および変更を行えることが当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が付随の特許請求の範囲およびその同等物の範囲に入るという条件で対象に含むことが意図されている。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
処理中にガラス物品を保持し、保有するための装置において、
底部支持板を有する基礎枠、および
前記底部支持板上に配置された複数の製品保持具であって、該複数の製品保持具の各製品保持具は、ワイヤ部分から形成された、間に製品受取り体積を画成する複数の保有体を有するものである製品保持具、
を備え、
各保有体は、
前記底部支持板に係合した基礎接続脚、
前記基礎接続脚とつながった、前記底部支持板上に実質的に平行に配置された着座部分、
前記着座部分に接続され、前記底部支持板から離れて延在する本体部分、
前記本体部分に接続された保有部分、および
前記保有部分に接続されたレバー部分、
を有し、
前記保有体の着座部分は、前記底部支持板の上に、実質的に平行に配置された製品着座部を形成する、装置。

実施形態２
対向する前記保有体の前記レバー部分が互いから離れるように延在する、実施形態１に記載の装置。

実施形態３
前記保有部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径が、前記本体部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径よりも小さい、実施形態１に記載の装置。

実施形態４
各保有体が、前記着座部分および前記本体部分の間に位置する下側部分をさらに有し、該下側部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径が、前記本体部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径よりも大きい、実施形態１に記載の装置。

実施形態５
各保有体の前記着座部分が、前記底部支持板から間隔が置かれている、実施形態１に記載の装置。

実施形態６
各保有体が、接続部分により隣接する保有体に取り付けられて、保有体対を形成する、実施形態１に記載の装置。

実施形態７
前記接続部分がループ型ワイヤ部分である、実施形態６に記載の装置。

実施形態８
各製品保持具が４つの保有体を含む、実施形態１に記載の装置。

実施形態９
前記４つの保有体の各々が別の保有体に取り付けられ、よつて、各製品保持具が２つの保有体対を含む、実施形態８に記載の装置。

実施形態１０
前記２つの保有体対が互いに線対称である、実施形態９に記載の装置。

実施形態１１
前記保有体対が、前記製品受取り体積の反対側に位置している、実施形態９に記載の装置。

実施形態１２
前記保有体に下方力が印加されたときに、前記製品保持具が開放位置に動く、実施形態１に記載の装置。

実施形態１３
ガラス物品を保持し、保有するためのアセンブリであって、複数のマガジン装置を備えたアセンブリにおいて、該マガジン装置の各々は、
底部支持板を有する基礎枠、および
前記底部支持板上に配置された複数の製品保持具であって、該複数の製品保持具の各製品保持具は、ワイヤ部分から形成された、間に製品受取り体積を画成する複数の保有体を有するものである製品保持具、
を備え、
各保有体は、
前記底部支持板に係合した基礎接続脚、
前記基礎接続脚とつながった、前記底部支持板上に実質的に平行に配置された着座部分、
前記着座部分に接続され、前記底部支持板から離れて延在する本体部分、
前記本体部分に接続された保有部分、および
前記保有部分に接続されたレバー部分、
を有し、
前記保有体の着座部分は、前記底部支持板の上に、実質的に平行に配置された製品着座部を形成する、アセンブリ。

実施形態１４
対向する前記保有体の前記レバー部分が互いから離れるように延在する、実施形態１３に記載のアセンブリ。

実施形態１５
前記保有部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径が、前記本体部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径よりも小さい、実施形態１３に記載のアセンブリ。

実施形態１６
各保有体が、前記着座部分および前記本体部分の間に位置する下側部分をさらに有し、該下側部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径が、前記本体部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径よりも大きい、実施形態１３に記載のアセンブリ。

実施形態１７
各保有体の前記着座部分が、前記底部支持板から間隔が置かれている、実施形態１３に記載のアセンブリ。

実施形態１８
各保有体が、接続部分により隣接する保有体に取り付けられて、保有体対を形成する、実施形態１３に記載のアセンブリ。

実施形態１９
各製品保持具が４つの保有体を含む、実施形態１３に記載のアセンブリ。

実施形態２０
前記保有体に下方力が印加されたときに、前記製品保持具が開放位置に動く、実施形態１３に記載のアセンブリ。

１００、１０１ マガジン装填
１０２ 基礎枠
１０４、１０６、１０８、１１０ 側面部材
１１２ 底部支持板
１１６ 受入部材
１１８ タブ
１２０ 製品保持具
１２２ 保有体
１２５ 製品受取り体積
１３２ 保有部分
１３４ 接続部分
６０８ カセット
６１０ カセット装填装置
６１２ カセット移送装置
６１４ イオン交換槽
６１６ 溶融塩浴
６２２ ノズル
６２４ 脱イオン水のジェット
９００ ガラス物品
９０２ 本体部分
９０４ 首部分
９０６ 開口
９０８ カラー
９１０ 内部容積
９１２ 湾曲区域

Claims (10)

1. 処理中にガラス物品を保持し、保有するための装置において、
   底部支持板を有する基礎枠、および
   前記底部支持板上に配置された複数の製品保持具であって、該複数の製品保持具の各製品保持具は、ワイヤ部分から形成された、間に製品受取り体積を画成する複数の保有体を有するものである製品保持具、
   を備え、
   各保有体は、
   前記底部支持板に係合した基礎接続脚、
   前記基礎接続脚とつながった、前記底部支持板上に実質的に平行に配置された着座部分、
   前記着座部分に接続され、前記底部支持板から離れて延在する本体部分、
   前記本体部分に接続された保有部分、および
   前記保有部分に接続されたレバー部分、
   を有し、
   前記保有体の着座部分は、前記底部支持板の上に、実質的に平行に配置された製品着座部を形成する、装置。
2. 前記保有部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径が、前記本体部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径よりも小さい、請求項１記載の装置。
3. 各保有体が、前記着座部分および前記本体部分の間に位置する下側部分をさらに有し、該下側部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径が、前記本体部分により囲まれた前記製品受取り体積の直径よりも大きい、請求項１または２記載の装置。
4. 各保有体の前記着座部分が、前記底部支持板から間隔が置かれている、請求項１から３いずれか１項記載の装置。
5. 各保有体が、接続部分により隣接する保有体に取り付けられて、保有体対を形成する、請求項１から４いずれか１項記載の装置。
6. 前記接続部分がループ型ワイヤ部分である、請求項５記載の装置。
7. 各製品保持具が４つの保有体を含み、該４つの保有体の各々が別の保有体に取り付けられ、よつて、各製品保持具が２つの保有体対を含む、請求項１記載の装置。
8. 前記２つの保有体対が互いに線対称である、請求項７記載の装置。
9. 前記保有体対が、前記製品受取り体積の反対側に位置している、請求項７または８記載の装置。
10. 前記保有体に下方力が印加されたときに、前記製品保持具が開放位置に動く、請求項１から９いずれか１項記載の装置。

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