JPH08208252A

JPH08208252A - ガラス管の成形方法

Info

Publication number: JPH08208252A
Application number: JP1891095A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Kagawa; 一成賀川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1996-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】内外面の面精度および寸法精度を１度の成形
で確保し、しかも内面の各角部へ液上がりのない角状ガ
ラス有底管を製造する。【構成】対向支持された測光面型１のそれぞれは光面
加圧シリンダ６により図１および２中矢印ａ方向へ駆動
される。測光面型１の両側には移動自在に対向支持され
た測面型２が配設され、側面型２のそれぞれは側面加圧
シリンダ７で図１および２中矢印ｂ方向へ駆動される。
測光面型１と側面型２とで形成される長方形の壁面の底
部には底面型５が設置されている。底面５の上方には加
熱炉９が設置されている。加熱炉９の上方には金型ヒー
タ８が設置されている。挿入芯金３およびガラス有底管
４は図１中矢印ｃ方向（垂直方向）へ移動自在に保持さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスまたは石英製の
ガラス有底管を加熱軟化し、該ガラス有底管を外部より
プレスすることによりガラス角形・有底管を製造する成
形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス有底管を製造する方法とし
て、例えば特公平１−３８０５５号公報および特公平３
−６９８５２号公報記載の発明がある。特公平１−３８
０５５号公報記載の発明は、予め太めに形成したガラス
または石英製のガラス管の内部にセル状を決める芯金を
挿入し、かつ前記ガラス管の上部に真空ポンプの吸引口
を接続してガラス管内部に吸引作用を及ぼしながら、徐
々に内部底面より電気炉内に挿入してヒータ間を挿通す
ることでガラス管の全体を芯金に合わせて加熱成形す
る。成形後、芯金を抜き出して適当な長さに切断するこ
とによってセルを製造する方法である。上記方法は、特
にガラス管の底部の内面が芯金に合わせて正しく成形さ
れるように、底部の加熱をしながら成形することに特徴
がある。

【０００３】特公平３−６９８５２号公報記載の発明
は、底部のあるガラス管内に角の無い形状の金型を挿入
し、加熱しながらガラス管内壁と金型側面との隙間を減
圧することによりガラス管内壁を金型側面の形状に成形
し、ガラス管が冷却した後で金型を除去する方法であ
る。上記方法は、ガラス管の内面に角を無くするととも
に、光が透過する相対向する外側面を研磨し、光路長精
度および面精度を確保するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記各従来
技術においては以下のような欠点がある。すなわち、特
公平１−３８０５５号公報記載の発明においては、ガラ
ス有底管に挿入する芯金をガラス有底管とともに加熱炉
内に徐々に挿入する。すると、ガラス有底管と芯金とが
同時に徐々に加熱され、ガラス有底管がガラスの軟化点
温度に達した際、芯金も同じ温度に加熱されている。従
って、ガラス有底管が芯金に融着してしまう恐れがあ
る。

【０００５】また、特公平３−６９８５２号公報記載の
発明においては、真空成形することにより内面の寸法精
度は芯金の大きさで確保されるが、外面はガラス有底管
の内圧で変形させており、面精度（光学面）や外寸寸法
精度を制御していない。そのため、分析機でガラスセル
に光を通し、光の波長の違いによる測定が行えない。そ
こで、面精度の良い外面を成形するためには外寸法を確
保するための２次加工が必要となる。

【０００６】請求項１の目的は、内外面の面精度および
寸法精度を１度の成形で確保し、しかも内面の各角部へ
液上がりのない角状ガラス有底管を製造することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、加熱
軟化したガラス有底管に芯金を挿入して芯金形状に成形
する成形方法において、ガラス有底管をガラス軟化点温
度以上に加熱する工程と、加熱したガラス有底管へガラ
ス転移点温度以下に加熱された芯金を挿入する工程と、
面取りがされた対向する２つの成形型と面取りの無い対
向する２つの成形型とをそれぞれガラス転移点温度以下
に加熱し、ガラス有底管の外側面より対向する成形型を
一対づつプレスまたは同時にプレスする工程とから成る
ことを特徴とするガラス管の成形方法である。

【０００８】

【作用】請求項１の作用は、内面および外面の寸法精度
や面精度を確保するため、ガラス有底管を軟化させてガ
ラス有底管の外部より側面型でプレス成形する。その
時、芯金をガラス有底管内部に挿入し、前記芯金と側面
型とのプレス時の間隔距離までガラス有底管の表面を流
動させて寸法精度を確保している。また、芯金と側面型
との表面精度（面粗さ）を良くすることでプレス成形さ
れた成形後のガラス有底管の面精度（転写精度）を確保
している。

【０００９】光学機能面（透過率を確保する面）を有す
るために、挿入した芯金と軟化したガラス有底管との融
着を防ぐ必要がある（離型剤を使用しなくとも離型出来
るようにする必要がある）。これは、挿入した芯金がガ
ラス有底管の転移点温度以上にならなければ良いもので
あり、挿入した芯金とガラス有底管とを別々に加熱して
その温度を異ならせれば良い。すなわち、挿入した芯金
をガラス有底管の転移点温度−５０℃程度に加熱し、ガ
ラス有底管を軟化点温度に加熱する。この芯金をガラス
有底管に挿入し、芯金と同温度（ガラス有底管の転移点
温度−５０℃程度）に加熱した光学機能面を持つ側面型
でプレス成形することによりガラスの融着を防ぎ、光学
機能面を研磨無しで成形する。

【００１０】さらに、成形されたガラス有底管の毛細現
象を阻止するため、面取りをした側面型でプレスする。
４方向より面取りがされていない側面型でプレス成形し
た場合、プレス時に側面型どうしの型の間隔が狭くなる
ため（４つの側面型で囲まれた面積を小さくする方向に
側面型を移動させるため側面型どうしの幅が狭くな
る）、成形されるガラス有底管のコーナ形状が絞られる
傾向（コーナＲが小さくなる傾向）にある。そのため、
ガラス有底管の内面のコーナがエッジ状（コーナ形状が
鋭角になり、コーナＲの大きさが０に近くなる）になり
毛細現象（ガラス内に投入された試薬がコーナ部より上
昇する）が生じる。

【００１１】そこで、側面型どうしの型間隔がプレス時
に狭くならないように面取りを施した。これにより、内
面コーナを絞ることが無くなり、内面のコーナがエッジ
状になることを防止できる。また、内壁コーナをプレス
して芯金を転写するのではなく、大きく外部方向に湾曲
させることによりコーナＲを大きくして毛細現象を抑え
る。この時、芯金の温度は５００℃程度、ガラス有底管
温度は１０５０℃程度、側面型温度は５００℃程度、プ
レス時間は１０秒程度である。

【００１２】

【実施例１】図１〜図７は本実施例を示し、図１は本実
施例で用いる装置の概略構成図、図２は同要部拡大斜視
図、図３〜図７は成形工程を示す横断面図である。１は
移動自在に対向支持された測光面型（表面処理ＣｒＮコ
ート，面粗さＰＶ＝０．０５μｍ以下）で、この測光面
型１のそれぞれは光面加圧シリンダ６（加圧力２０ｋｇ
ｃｍ²）により図１および２中矢印ａ方向へ駆動され
る。測光面型１の両側には移動自在に対向支持された測
面型２（表面処理ＣｒＮコート）が配設され、側面型２
のそれぞれは側面加圧シリンダ７で図１および２中矢印
ｂ方向（矢印ａ方向とは同一水平面かつ直交方向）へ駆
動される。

【００１３】光面加圧シリンダ６および側面加圧シリン
ダ７には測光面型１および側面型２の移動量を規制する
ための停止部材１１が取り付けられ、ストッパ１０に接
触する位置で停止するように構成されている。このスト
ッパ１０によりガラス有底管４（８±０．０３×５±
０．０３ｍｍ，長さ７０ｍｍ，肉厚１．０±０．０５ｍ
ｍ，パイレックス材）の外寸を規制すると同時に光学面
を成形する。測光面型１と側面型２とで形成される長方
形の壁面の底部には底面型５（φ５ｍｍ，長さ３０ｍ
ｍ，超硬材，表面処理ＣｒＮコート）が設置されてい
る。

【００１４】底面５の上方には加熱炉９が設置され、ガ
ラス有底管４が加熱軟化される。さらに、加熱炉９の上
方には金型ヒータ８が設置され、挿入芯金３がガラス有
底管４の転移点温度以下に加熱される。挿入芯金３およ
びガラス有底管４は図１中矢印ｃ方向（垂直方向）へ移
動自在に保持されており、測光面型１と側面型２と底面
型５とで囲まれた位置にガラス有底管４が下降した後、
ガラス有底管４内壁に挿入芯金３が挿入され、測光面型
１と側面型２とが矢印ａ，ｂ方向に駆動してプレス成形
が行われるように構成されている。

【００１５】以下、本実施例の作用を説明する。まず、
加熱炉９内で１０⁴〜１０⁶ポアズ程度（１０５０℃の
加熱炉９で５０秒加熱）に軟化したガラス有底管４を測
光面型１と側面型２と底面型５とで囲まれた位置に下降
する。この時、底面型５はガラス有底管４の転移点温度
以下（４５０℃〜５００℃程度）に加熱保持されてい
る。続いて、金型ヒータ８でガラス有底管４の転移点温
度以下（４５０℃〜５００℃程度）に別加熱された挿入
芯金３を下降させてガラス有底管４内壁に挿入する。そ
の後、ガラス有底管４の転移点温度以下（４５０℃〜５
００℃程度）の測光面型１をガラス有底管４の外側面ま
で移動させる（図１〜３参照）。

【００１６】次に、ガラス有底管４の転移点温度以下
（４５０℃〜５００℃程度）の側面型２をガラス有底管
４の外側面まで移動させる。同時に、測光面型１を挿入
芯金３方向に移動させてガラス有底管４に圧力（２０ｋ
ｇｃｍ²）をア方向にかける（図４参照）。さらに、測
光面型１と側面型２とを挿入芯金３方向に近づけ、コー
ナ部の流動ガラスを側面型２の面取り部（１７°）でイ
方向（面取り面に対して垂直方向）に加圧する（図５参
照）。圧力ア，イの合力はウとなり内壁部のコーナに挿
入芯金３が転写される（図６参照）。

【００１７】この時、軟化されたガラス有底管４の外側
面をプレス成形することにより外側面の面精度を測光面
型１の面粗さに転写し、外寸法をストッパ１０の位置決
めにより測光面外寸と側面外寸との精度を確保してい
る。また、挿入芯金３をガラス有底管４に挿入すること
により外面からのプレスを可能とし、外面からのプレス
力を用いてガラス有底管４内側面を挿入芯金３の面粗さ
に転写する。プレス後、測光面型１，側面型２，挿入芯
金３および底面型５はガラス有底管４の転移点温度以下
であるため、ガラスが融着することはない。

【００１８】本実施例における測光面型１，側面型２，
挿入芯金３およびガラス有底管４の成形時の位置関係は
図７の通りである。測光面型１の幅は１０ｍｍであり光
学機能面を有し、材質にはＳＵＳ４４０を使用してい
る。側面型２の幅は７ｍｍ、材質はＳＵＳ４４０で面取
り角が１７°、平面部の長さは３ｍｍである。ガラス有
底管４は肉厚が１．１〜１．３ｍｍであり、内寸（内壁
面長さ）が５．２ｍｍ、６．３ｍｍである。挿入芯金３
は外寸が４．９ｍｍ、６．０ｍｍで外側面は光学機能面
である。

【００１９】ガラス有底管４と挿入芯金３との隙間は両
端０．３ｍｍづつ設けてある。両端隙間が０．３ｍｍ以
下の場合、加熱されたガラス有底管４が膨張するため、
挿入芯金３が成形時にガラス有底管４内に挿入出来なく
なるためである。また、プレス時の測光面型１と側面型
２との間隔は０．５ｍｍである。これよりも広い場合は
ガラス有底管４を加圧出来ない。また、狭い場合はガラ
ス有底管４を十分にプレスしきれない。

【００２０】側面型２の面取り角は挿入芯金３とガラス
有底管４との隙間が０．３ｍｍで、測光面型１を側面型
２よりも先にプレスするため、ガラス有底管４の内壁コ
ーナＡがＡ’位置に移動する。これを挿入芯金３の外側
面方向より面取りの無い側面型でプレスするとＡ’位置
のエッジをそのままプレスすることになる。そのため、
内壁コーナＡがエッジ状に残留する。そこで、幅７ｍｍ
の側面型２に１７°の面取りを設けることにより、Ａ’
位置のエッジをＡの位置に戻し、エッジを広げる方向に
プレスする仕組みである。この時、挿入芯金３にガラス
を密着させ、エッジを広げるプレス方向の角度が１７°
である。

【００２１】本実施例によれば、挿入芯金３とガラス有
底管４とを別々に加熱することにより、挿入芯金３とガ
ラス有底管４との融着を防ぐことが出来た。また、ガラ
ス有底管４の融着を防ぎ、加熱軟化したガラス有底管４
を光学機能面を有する測光面型１でプレス成形すること
により光学面を成形することが出来た。さらに、ストッ
パ１０で測光面型１および側面型２の移動停止位置を規
制することにより外寸法を確保出来た。また、内壁面の
コーナを１７°に面取りされた側面型２で挿入芯金３外
側面をプレス成形することにより試薬の毛細現象を抑え
ることが出来た。以上の結果、成形後に研削・研磨の必
要が無いガラス有底管を製造出来た。

【００２２】

【実施例２】図８〜図１２は本実施例の成形工程を示す
横断面図である。本実施例で用いる装置は、前記実施例
１と同様な構成であり、構成の説明を省略する。

【００２３】以下、本実施例の作用を説明する。まず、
加熱炉内で１０⁴〜１０⁶ポアズ程度（１０５０℃の加
熱炉９で５０秒加熱）に軟化したガラス有底管４を所定
位置に下降し、ガラス有底管４の転移点温度以下に別加
熱された挿入芯金３をガラス有底管４内の底面部まで挿
入する。その後、ガラス有底管４の転移点温度以下に別
加熱された測光面型１をガラス有底管４の外側面まで移
動させる（図８参照）。

【００２４】次に、ガラス有底管４の転移点温度以下に
別加熱された測面型２をガラス有底管４の外側面まで移
動させる。同時に、測光面型１を挿入芯金３方向に移動
し、ガラス有底管４の内壁および外壁コーナ部に曲げ力
をかける（図９参照）。さらに、測光面型１と側面型２
とを挿入芯金３に近づけ、内壁コーナ部に曲げを生じさ
せる。この時、外壁コーナ部が流動ガラスを側面型２の
面取り部（４５°）で内壁コーナ部方向へ加圧しないよ
うにする（図１０参照）。コーナの曲げの変位量が大き
くなると、外壁コーナ部の流動ガラスが測面型２の面取
り部に接触する。この時の加圧方向はエとなり内壁コー
ナ部を加圧しない方向に向く。これにより、内壁コーナ
部を大きくする（図１１参照）。

【００２５】本実施例における測光面型１，側面型２，
挿入芯金３およびガラス有底管４の成形時の位置関係は
図１２の通りである。測光面型１の幅は７ｍｍであり光
学機能面を有し、材質にはＳＵＳ４４０を使用してい
る。側面型２の幅は７ｍｍ、材質はＳＵＳ４４０で面取
り角が４５°、平面部の長さは３ｍｍである。その他の
部分は前記実施例１と同様である。側面型２の面取り
は、４５°以上であればＢ部の駄肉が多く発生し、４５
°以下の場合はコーナを加圧してしまう。本実施例では
前者および後者を考慮して４５°に設定している。

【００２６】成形型のプレスタイミングを変化させても
同様な結果が得られた。測光面型１を側面型２よりも
０．５１〜１．０秒早くプレスしてもコーナＲ形状が加
圧されない成形を行える。これは、側面型２の面取りが
１７°の場合、プレス以前に側面型２の面取り部へ成形
ガラスが接触しているため、ガラスの冷却が敏速に行わ
れる。これに対し、本実施例のように面取り角を４５°
とした場合、プレス以前には面取り部へ成形ガラスが接
触しておらず。面取り角が１７°の場合よりもガラスの
冷却が遅いため、測光面型１と側面型２とのプレスタイ
ミングをずらしても良い。

【００２７】本実施例によれば、内壁面のコーナを４５
°に面取りされた側面型２でガラス有底管４の側面を曲
げながら成形することにより、内壁コーナを潰すことな
くプレス成形でき、試薬の毛細現象を抑えることが出来
た。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の効果は、ガラス有底管と挿入
芯金とを別々に加熱することにより、ガラス有底管と挿
入芯金との融着を防ぐことが出来た。また、光学機能面
を有する測光面型でプレス成形することにより、光学面
を成形することが出来た。さらに、内壁面のコーナを面
取りされた側面型でプレス成形することにより、試薬の
毛細現象を抑えることが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略構成図である。

【図２】実施例１を示す要部拡大斜視図である。

【図３】実施例１を示す横断面図である。

【図４】実施例１を示す横断面図である。

【図５】実施例１を示す横断面図である。

【図６】実施例１を示す横断面図である。

【図７】実施例１を示す横断面図である。

【図８】実施例２を示す横断面図である。

【図９】実施例２を示す横断面図である。

【図１０】実施例２を示す横断面図である。

【図１１】実施例２を示す横断面図である。

【図１２】実施例２を示す横断面図である。

【符号の説明】

１測光面型２側面型３挿入芯金４ガラス有底管５底型６光面加圧シリンダ７側面加圧シリンダ８金型ヒータ９加熱炉１０ストッパ１１停止部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱軟化したガラス有底管に芯金を挿入
して芯金形状に成形する成形方法において、ガラス有底
管をガラス軟化点温度以上に加熱する工程と、加熱した
ガラス有底管へガラス転移点温度以下に加熱された芯金
を挿入する工程と、面取りがされた対向する２つの成形
型と面取りの無い対向する２つの成形型とをそれぞれガ
ラス転移点温度以下に加熱し、ガラス有底管の外側面よ
り対向する成形型を一対づつプレスまたは同時にプレス
する工程とから成ることを特徴とするガラス管の成形方
法。