JPH08208253A - ガラスセルの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨加工を要せず簡単な手段によって、有底
で方形断面のガラス容器の側面をプレス成形して、対向
する１対の側面には光学機能面が形成され、他の対向す
る側面は粗面のままとなっている角形のガラスセルを製
造することを目的とする。 【構成】 有底で好ましくは方形断面のガラス容器を成
形することによって、断面が略方形で、かつ、対向する
１対の側面には光学機能面が形成され、他の対向する側
面は粗面のままとなっているガラスセルを製造するに際
し、ガラス容器における前記粗面となる両側面の内面に
沿わせるように一対の板型を挿入配置し、ガラス容器を
加熱軟化し、前記一対の板型を互いに離間してから及び
／又は離間させつつ、ガラス容器内に中子を挿入配置
し、ガラス容器の外側より外型を押圧して、この中子と
外型とで前記光学機能面をプレス成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水質や体液などの液体
の分析を行う化学分析装置に使用される角形のガラスセ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】化学分析装置においては、角形のガラス
セルに検体を注入し、セルの側方より光を照射して、セ
ル内の検体を透過した光の波長を測定することによって
分析を行っている。このためガラスセルでは対向する側
壁が平板かつ平行で肉厚精度の高い光学機能面に成形さ
れていることが要求される。

【０００３】この種のガラスセルを製造するには従来、
例えば特公平３−６９８５２号公報のように、有底のガ
ラス容器内に方形の金型を挿入し、ガラス容器を加熱し
ながら同容器と金型の隙間を減圧して、ガラス容器の内
面に金型の外形を転写していたが、この方法によるとき
は、成形されたガラス容器の外側面を研磨して平面に加
工しないとガラスセルとして使用できなかった。

【０００４】このような研磨作業を要せずに簡易にガラ
スセルを製造する方法としては、ガラス容器に中子を挿
入配置し、左右両側方から外型を押しつけて、対向する
側壁の内外面をいちどに成形することが考えられる。前
記したガラスセルの使用目的からすれば、対向する一対
の側面が光学機能面に成形されていれば足り、残りの側
面は未成形の粗面のままでもかまわないのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の製造技
術について試みたところ、光学機能面をプレス成形した
際に余剰ガラスがあふれでて四隅が肉厚となって、全体
的に方形から変形した湾曲した断面形状のガラスセルに
なってしまうという問題点が生じた。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、研磨加工を要せず簡単な手段によって、有底で方形
断面のガラス容器をプレス成形して、対向する１対の側
面には光学機能面が形成され、他の対向する側面は粗面
のままとなっている角形のガラスセルを製造することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る本発明のガラスセルの製造方法では、
ガラス容器における前記粗面となる両側面の内面に沿わ
せるように一対の板型を挿入配置し、ガラス容器を加熱
軟化し、前記一対の板型を互いに離間してから及び／又
は離間させつつ、ガラス容器内に中子を挿入配置し、ガ
ラス容器の外側より外型を押圧して、この中子と外型と
で前記光学機能面をプレス成形することとした。

【０００８】また請求項２に係る本発明のガラスセルの
製造装置は、ガラス容器を加熱する加熱手段と、ガラス
容器内に挿脱自在であって且つ互いに接離自在な平行に
対面する一対の板型と、この一対の板型間に挿入されガ
ラス容器内に配置される中子と、ガラス容器の外側側面
に向けて進退自在な外型とを備えてなる。

【０００９】

【作用】上記構成からなる本発明のガラスセルの製造方
法及び製造装置では、ガラス容器に挿入した一対の板型
を離間させ、光学機能面となる側面を引き伸ばしてか
ら、中子と外型とで前記光学機能面をプレス成形する。
すなわち本発明では板型で引っ張ることで光学機能面を
形成する側面を薄く引き伸ばしておくため、余剰ガラス
はわずかしか存在せず、湾曲変形は生じない。しかも、
引伸ばされる張力によってプレス前にいわば予備成形さ
れた平坦な形状になっているため、余剰ガラスが少なく
ても成形不良は生じない。なおこの場合、板型での引張
成形を終了してから中子と外型で成形しても良いし、引
張成形と並行してプレス成形してもよい。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係るガラ
スセルの製造方法及び製造装置の実施例を説明する。な
お、図面の説明において同一の要素には同一符号を付
し、重複する説明を省略する。

【００１１】（実施例１）

【００１２】まず、本発明の実施例１を説明する。図１
はガラスセルの製造装置の全体構成を簡略的に示す正面
図である。

【００１３】図示の通りこの装置は、上方から下方に向
けて順に、中子駆動部１０，加熱炉２０，板型駆動部３
０，ガラス容器支持部４０，加熱炉５０，外型駆動部６
０を配置して構成されている。なお７０，７１は支柱で
ある。

【００１４】まず図１，図２により中子駆動部１０につ
いて説明する。１１は断面正方形の棒状の中子であっ
て、超硬合金又はステンレス等の耐熱性に優れガラスよ
りも線膨張係数の大きい素材でできており、各側面は鏡
面に研磨仕上げされている。１２は中子１１を支持する
アームであって、先端部に前記中子１１がネジ１３止め
固定されており、基端部はスライダ１４に固定されてお
り、スライダ１４と一体的に水平状態を保ちつつ昇降自
在になっている。

【００１５】１５は支柱７０の側面に固定されたガイド
レールであって、スライダ１４を上下動自在に案内す
る。１６はガイドレール１５の上方に位置するように支
柱７０に取付けられたモータであって、回転軸にはボー
ルネジ１７が取付けられている。１８はボールネジ１７
に螺入するボールナットであって、前記スライダ１４に
固着されている。以上により中子駆動部１０が構成され
ており、モータ１６を正逆転すると、中子１１が垂直に
昇降する。

【００１６】次に図１，図３により加熱炉２０について
説明する。２１は支柱７１の側面に前記中子駆動部１０
のスライダ１４と同様の機構によって昇降自在に設けら
れたスライダであって、モータ２２が取付けられてい
る。２３はモータ２２の回転軸に取付けられたアーム２
３であって、モータ２２の回動によって旋回自在となっ
ており、その先端部は枠型に形成されブロック状の断熱
部材２４を抱持している。２５は断熱部材２４の中央部
に垂直上下方向に貫設された丸穴であって、その内周に
ヒータ２６が配設されている。以上により加熱炉２０が
構成されており、モータ２２を駆動して旋回させたり、
スライダ２１により昇降させたりすることができる。

【００１７】次に図１，図４により板型駆動部３０につ
いて説明する。３１ａ，３１ｂは逆Ｌ字状の２枚一対の
板型であって、超硬合金又はセラミックスでできてお
り、それぞれアーム３２ａ，３２ｂの先端に固定され、
アーム３２ａ，３２ｂの移動にともなって平行状態を保
ったまま互いに接離自在になっている。すなわちアーム
３２ａ，３２ｂはガイド３３上を摺動自在なスライダ３
４ａ，３４ｂの上面にそれぞれ固定されており、エアシ
リンダ３５ａ，３５ｂによって接離方向に駆動される。
なお３６はベース、３７は前記スライダ１４と同様に昇
降機構を備えたスライダである。

【００１８】次に図１，図５によりガラス容器支持部４
０について説明する。４１は方形断面で有底のガラス容
器であって、硼珪酸ガラス（軟化点８２０℃、転移点５
６９℃）でできており、コ字型の２つの止め具４２で引
っかけられて保持されている。すなわち、アーム４３の
先端部には大径と小径の２つの座グリ穴４３ａ，４３ｂ
が同心に形成されており、小径の座グリ穴４３ｂに嵌入
するように環状のホルダ４４が位置決め支持されてい
る。前記止め具４２はホルダ４４とガラス容器４１とを
またぐように配置され、ホルダ４４の側面にネジ４５に
よって取付けられており、ガラス容器４１を両側から引
っ張るように支持している。なお４６は前記スライダ１
４と同様に昇降機構を備えたスライダである。

【００１９】次に図１，図６により加熱炉５０について
説明する。加熱炉５０は縦割りの２分割になっており、
手前と奥側とに分離するようになっている。５１は支柱
７１の側面に固定されたエアシリンダであって、シリン
ダロッド５１ａの先端にはベース５２が取付けられてい
る。５３はベース５２の上面に固定されたエアシリンダ
であって、シリンダロッド５３ａの先端にはスライダ５
４が取付けられ、その上面にアーム５５が固定されてい
る。加熱炉５０は半体ずつ、アーム５５に取付けられて
いる。以上により、エアシリンダ５３を駆動すると加熱
炉５０は合体／分離し、エアシリンダ５１を駆動すると
図中左右に進退するようになっている。

【００２０】次に図１，図７により外型駆動部６０につ
いて説明する。６１は先端が平面に鏡面研磨された外型
であって、マウント６２によって背面から支持されてい
る。マウント６２の外周には外型６１を加熱するノズル
ヒータ６３が配設され、その外周はカバー６４で覆われ
ている。マウント６２の他端はジルコニア製の断熱リン
グ６５を介して軸６６に取付けられている。軸６６はス
ライダ６７によって左右動自在に支持されており、シリ
ンダ６８によって駆動される。なお６９は固定板であ
る。

【００２１】以上の各部分の駆動装置には、プログラム
により待機位置，加熱位置，挿入位置，成形位置が記憶
されており、モータやシリンダが駆動制御される。

【００２２】次に、上記構成からなる本実施例のガラス
セルの製造装置の動作を説明する。いま、待機位置にお
いて各部は図１の如く配置されているものとする。

【００２３】まず、板型３１を下降させてガラス容器４
１内に挿入し、そのまま板型３１とガラス容器４１とを
一体的に下降させて加熱炉５０に挿入し、ガラス容器４
１をガラス軟化点以上に加熱する。本実施例では温度１
０００〜１１００℃、加熱時間４０〜６０秒に設定し
た。

【００２４】ガラス容器４１が軟化したら、図８に示す
如く、板型３１ａ，３１ｂを離間させて、光学機能面を
形成すべき一対の側面（図８において前後の側面）を引
き伸ばす。なおこのときガラス容器４１の開口部は止め
具４２で引張保持しているため、開口部が内側に縮まる
ことはない。

【００２５】次に図９に示す如く中子１１を下降させて
板型３１ａ，３１ｂの間に挿入するようにガラス容器４
１内に配置する。このとき中子１１はガラス転移点温度
付近（本実施例では９００℃）まであらかじめ加熱して
おく。それには、まず中子１１を加熱炉２０に挿入し、
加熱完了後に中子１１を引上げ、加熱炉２０を旋回退避
させて、それから中子１１をガラス容器４１に挿入す
る。

【００２６】次に加熱炉５０を前後に分割し、右方に退
避させ、中子１１，板型３１，ガラス容器４１を一体的
に下降させて、外型６１の正面に位置させる。そして図
１０に示す如く外型６１を前進させて中子１１とで挟ま
れたガラス容器４１の側面をプレス成形し、光学機能面
を形成する。本実施例では加圧力３００kg、１０秒間の
成形を行った。ここで外型６１も中子１１と同様の温度
に加熱されている。なお外型６１は左右一対となってお
り両側から中子１１を挟みつけるように加圧するので、
ガラス容器４１に剪断力は働かない。

【００２７】中子１１と外型６１とで光学機能面をプレ
ス成形する際には、通常ならば余剰ガラスがあふれでて
ガラス容器４１の四隅が肉厚となり、全体的に湾曲変形
してしまう。しかしながら本発明では、予め板型３１で
引張成形することで光学機能面を形成する側面が薄く引
き伸ばされているため、余剰ガラスはわずかしか存在せ
ず、湾曲変形は生じない。

【００２８】成形完了後には、中子１１と外型６１を冷
却し、ガラス容器４１底面にパイプ７２から窒素ガス等
を吹き付けて冷却し、その後、外型６１を後退させ、中
子１１，板型３１を引き抜き離型してガラスセルを得
る。

【００２９】（実施例２）

【００３０】次に、本発明の別例を図１１〜図１３につ
いて説明すると、この実施例の板型３１は楕円形のカム
３８によって接離駆動を行う点において前記実施例とは
異なっている。すなわち、アーム３２ａ，３２ｂはバネ
７３によって常時接近方向に付勢されており、カム３８
をサーボモータ３９で回動させることにより板型３１
ａ，３１ｂを接離させるように構成した。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、各部分の駆動機構や全体の配置など様々に
変形可能である。

【００３２】また板型の外側の角部を丸く面取りしてお
くと、成形されたガラスセルの内周隅部も滑らかなＲ面
に成形されるため、試料の液上がりの生じないガラスセ
ルが得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のガラスセル
の製造方法及び製造装置によれば、予め板型で引張成形
することで光学機能面を形成する側面が薄く引き伸ばさ
れているため、余剰ガラスはわずかしか存在せず、余剰
ガラスがあふれでてガラス容器が湾曲変形するようなこ
とはなくなる。このため、研磨作業を要せずに、プレス
成形のみで方形のガラスセルを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるガラスセルの製造装置の
全体構成を簡略的に示す正面図である。

【図２】図１の装置の中子駆動部の詳細を示す正面図で
ある。

【図３】図１の装置の加熱炉の詳細を示す平面図であ
る。

【図４】図１の装置の板型駆動部の詳細を示す平面図で
ある。

【図５】図１の装置のガラス容器支持部の詳細を示す平
面図である。

【図６】図１の装置の加熱炉の詳細を示す平面図であ
る。

【図７】図１の装置の外型駆動部の詳細を示す正面図で
ある。

【図８】図１の装置の動作を説明する図である。

【図９】図１の装置の動作を説明する図である。

【図１０】図１の装置の動作を説明する図である。

【図１１】本発明の実施例２によるガラスセルの製造装
置における外型駆動部の詳細を示す平面図である。

【図１２】図１１の装置の動作を説明する図である。

【図１３】図１１の装置の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 中子駆動部 １１ 中子 １２ アーム １３ ネジ １４ スライダ １５ ガイドレール １６ モータ １７ ボールネジ １８ ボールナット ２０ 加熱炉 ２１ スライダ ２２ モータ ２３ アーム ２４ 断熱部材 ２５ 丸穴 ２６ ヒータ ３０ 板型駆動部 ３１ａ，３１ｂ 板型 ３２ａ，３２ｂ アーム ３３ ガイド ３４ａ，３４ｂ スライダ ３５ａ，３５ｂ エアシリンダ ３６ ベース ３７ スライダ ３８ カム ３９ サーボモータ ４０ ガラス容器支持部 ４１ ガラス容器 ４２ 止め具 ４３ アーム ４３ａ，４３ｂ 座グリ穴 ４４ ホルダ ４５ ネジ ４６ スライダ ５０ 加熱炉 ５１ エアシリンダ ５１ａ シリンダロッド ５２ ベース ５３ エアシリンダ ５４ スライダ ５５ アーム ６０ 外型駆動部 ６１ 外型 ６２ マウント ６３ ノズルヒータ ６４ カバー ６５ 断熱リング ６６ 軸 ６７ スライダ ６８ シリンダ ６９ 固定板 ７０，７１ 支柱 ７２ パイプ ７３ バネ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底で好ましくは方形断面のガラス容器
   を成形することによって、断面が略方形で、かつ、対向
   する１対の側面には光学機能面が形成され、他の対向す
   る側面は粗面のままとなっているガラスセルを製造する
   に際し、ガラス容器における前記粗面となる両側面の内
   面に沿わせるように一対の板型を挿入配置し、ガラス容
   器を加熱軟化し、前記一対の板型を互いに離間してから
   及び／又は離間させつつ、ガラス容器内に中子を挿入配
   置し、ガラス容器の外側より外型を押圧して、この中子
   と外型とで前記光学機能面をプレス成形するガラスセル
   の製造方法。
2. 【請求項２】 ガラス容器を加熱する加熱手段と、ガラ
   ス容器内に挿脱自在であって且つ互いに接離自在な平行
   に対面する一対の板型と、この一対の板型間に挿入され
   ガラス容器内に配置される中子と、ガラス容器の外側側
   面に向けて進退自在な外型とを備えてなるガラスセルの
   製造装置。