JPH0859267A - ガラスセル成形用型および成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度なガラスセルを成形する。 【構成】 空洞４を有する軸１の下端部側面には２つの
キリカキ１ａが設けられており、その側面にはそれぞれ
貫通孔５が設けられている。軸１の上端部にはパイプが
接続されている。貫通孔５には内型２の突起部６がはめ
込まれている。内型２の成形面と対向する位置には外型
３が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学分析装置に使用さ
れている角形ガラスセルに係わり、とくに水質および体
液等の液体分析に使用する液体分析装置用の角型ガラス
セルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、角形ガラスセルの製造には、２枚
の平面ガラスを張り合わせる等の方法が用いられてい
た。しかしながら、この方法では試料をガラスセルにい
れた際、張り合わせたガラスの四隅部内面に毛細管現象
が起こり、試料が安定しない等の欠点があった。そこ
で、上記欠点を解決すべく、近年では円形ガラスパイプ
を加熱成形して角形ガラスセルを製造することが考えら
れており、この方法に関するものとしては、例えば特公
平３−６９８５２号公報記載の発明がある。

【０００３】上記発明は、図１５ａに示す様に、ガラス
管９１の内部に窒化チタン等をコーティングした金型９
２を挿入し、ガラス管９１と金型９２とを加熱しながら
ガラス管９１の内壁と金型９２の外周との間隙を減圧す
ることで成形する。次に、成形されたガラスセル９３と
金型９２とを冷却すると、金型９２は線膨張率の違いに
よりガラスセル９３よりも外周が小さくなる。これを確
認してから、図１５ｂに示す様に、金型９２をガラスセ
ル９３から抜いて成形を終了するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記特公平
３−６９８５２号公報記載の発明においては、光学的に
必要とされる２面の外側にうねりが生じやすく、研磨す
る工程が必要であった。また、ガラス管よりも線膨張率
の大きな金属素材を使用して成形し、成形後に内型を取
り出す場合、型材として金属素材を用いるとガラスとの
親和性により、高温下で融着する問題がある。さらに、
融着防止のためにチタン系化合物等の被膜を施しても、
型材との線膨張率の違いになどにより、被膜に亀裂や剥
離を生じる危険性があるとともに、型材の線膨張率の違
いでガラス管と金型とのクリアランスを得るため、クリ
アランスが非常に狭く、離型させる時に光学的に必要と
される２面の内面にキズが付きやすいという欠点を有し
ている。

【０００５】請求項１および２の目的は、ガラスセルの
光学的に必要な２面の内面および外面を研磨工程なしに
製造することができ、且つ金型の材質に線膨張率の制限
がなく、ガラスと金型との融着および内面にキズが生じ
ず、離型が容易に行えるガラスセルの成形用型および成
形方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、ガ
ラスセルを成形する成形用型において、内部に空洞を有
して下部側面に対向する２つの貫通孔を穿設した軸と、
前記貫通孔へそれぞれ摺動自在に突起部が嵌合する内型
と、該内型の駆動機構と、内型の成形面にそれぞれ対向
配置された外型と、該外型の駆動装置とを具備したこと
を特徴とするガラスセル成形用型である。また、ガラス
セルを成形するにあたり、摺動自在な内型を有する軸の
空洞部に流体または気体を充填し、空洞部の内圧の増減
により内型を駆動するとともに、内型の成形面とこれに
対向配置された外型の成形面とで成形することを特徴と
するガラスセル成形方法である。

【０００７】図１は本発明を示す概念図、図２および図
３はその動作を示す断面図である。１は内部に空洞４が
設けられている軸で、軸１の下端部側面には内型２の納
まる対向した２つのキリカキ１ａが設けられており、前
記各キリカキ１ａの側面にはそれぞれ貫通孔５が設けら
れている。軸１の上端部には流体または気体の圧力をコ
ントロールする図示しないポンプからのパイプが接続さ
れている。

【０００８】軸１の貫通孔５には内型２の背面に設けら
れた突起部６が摺動自在にはめ込まれている。軸１の内
部の空洞４は、軸１の内部の面と内型２の背面の突起部
６の端面とにより密閉状態のキャビティになっており、
流体または気体が満たされている。軸１は図示しない軸
駆動装置のマウント上に固定されている。軸１の貫通孔
５へ背面の突起部６をはめ込んだ内型２の成形面に対向
する位置には、外側面を成形する外型３が図示しない外
型駆動装置のマウント上に固定されている。

【０００９】以上の構成から成る装置を用いての成形
は、まず一端部が閉口されたガラス管７を加熱軟化して
図示しない成形室内の外型３の間に搬送し、内型２がは
め込まれている軸１をガラス管７内部に図示しない軸駆
動装置によって挿入する（図１参照）。次に図示してい
ない外型駆動装置を作動させ、ガラス管７の側面を内型
２の成形面と外型３の成形面とで挟むように押圧する
（図２参照）。

【００１０】この時、内型２の突起部６と軸１の空洞４
とによって形成されているキャビティには流体または気
体が充填されており、軸１の上端部に接続されている図
示していないパイプを通し、外型３の押圧によって内型
２が軸１側に移動しないように一定の圧力をかけて保持
している。圧力は図示していないパイプに接続されてい
る流体または気体の圧力を制御するポンプによって保持
されている。また、圧力がかけられている状態では、内
型２の一方の成形面からもう一方の成形面までの長さ
は、上記軸１の一辺の長さよりも長くなっている。

【００１１】押圧状態を保持したまま十分に冷却してガ
ラスを固化した後、外型３を外型駆動装置によりもとの
待機位置に戻し、流体または気体の圧力をコントロール
するポンプによってキャビティ内にかけていた内圧を取
り除く。さらに、負圧をかけて内型２の背面の突起部６
を内部空洞４側に引き込み、間隙９ａの分だけ内型２を
軸１のキリカキ１ａ側に移動させる。内型２の移動によ
りガラスセルの内側光学面から成形面が離型される。ま
た、内型２の成形面が軸１のキリカキ１ａ側に引き込ま
れる事で、成形時に存在した間隙９ａのスペースだけ内
型２の成形面とガラスセルの内側光学面とにクリアラン
スが確保される（図３参照）。軸駆動装置を作動させて
ガラスセルから軸１を引き抜くとともに、成形室からガ
ラスセルを搬出して成形を終了する。

【００１２】

【実施例１】図４〜図８は本実施例で用いる装置を示
し、図４は成形部の縦断面図、図５は成形部の横断面
図、図６および図７は作動状況を示す縦断面図、図８は
外型駆動装置の一部を破断した側面図である。

【００１３】図４および図５において、１は内型２を保
持する軸で、その内部には空洞４が設けられている。軸
１の下端部には内型２の底面を受けるツバ部１２があ
り、また下端部の対向する側面には貫通孔５が設けられ
ている。貫通孔５の出口部分にはキー溝４ｂが、外側部
には押さえ４ａが設けてあり、内型２のキー部２ａがキ
ー溝４ｂに挿入されている。キー部２ａとキー溝４ｂに
は間隙９ｂが有り、これと同等の間隙９ａが押さえ４ａ
と内型２の成形部２ｂの背面に設けらている。

【００１４】内型２は、軸１に挿入されて側面からＳＵ
Ｓのイモネジ１３で軸１に固定された円筒形で下端に内
型２を押さえるツバ部を持つ蓋８と、軸１の下端部に設
けられたツバ部１２によって、上端面と下端面とが支持
されている。軸１，内型２および蓋８のそれぞれの接触
する面は密閉性を高めるため鏡面に仕上げられている。
また、キー部２ａとキー溝４ｂとは耐熱性のシリコン等
によってシールされている。さらに、内型２を軸１の上
端側から押さえる蓋８との間および内型２と軸１の下端
部との間も同様に耐熱性のシリコン等でシールしてあ
る。軸１の上端部には流体または気体の圧力をコントロ
ールする図示しないポンプからのパイプが接続されてい
る。また、軸１は図示しない軸駆動装置のマウントに固
定されている。

【００１５】内型２の成形面に対向する位置には外側面
を成形する外型３が外型駆動装置３０に固定されて配置
されている。以下、図８を用いて外型駆動装置３０を説
明する。型固定具３２によって外型３はマウント３１に
固定されている。マウント３１は、図示しない成形機本
体に固定されているリニアガイド３４の台座３５に固定
され、外型３が固定されている側と逆の端面には成形機
本体に固定されたエアーシリンダー３３が接続されて、
左右方向（図８中）に移動可能に設けらている。

【００１６】マウント３１には当て付け３６が取り付け
られており、成形機本体に取り付けられたストッパー固
定具３８に取り付けられたストッパー３７に当て付くよ
うに成っている。当て付け位置の調節はストッパー固定
具３８およびストッパー３７に設けられたネジ部とナッ
トによって行う。内型２および外型３にはガラスとの濡
れ性の悪いセラミックス（例えばＣｒ₂Ｏ₃ ，ＡｌＮ
等）材料が使用されている。

【００１７】以上の構成から成る装置を用いての成形
は、まず一端部が閉口されたガラス管７を加熱軟化して
図示しない成形室内の外型３の間に搬送し、内型２がは
め込まれている軸１をガラス管７内部に図示しない軸駆
動装置（例えば、空圧または油圧等のシリンダー）によ
って挿入する（図４および図５参照）。次に、外型３を
移動する外型駆動装置を作動させてガラス管７の側面を
内型２の成形面と外型３の成形面とで挟むように押圧す
る（図６参照）。

【００１８】この時、内型２のキー部２ａと軸１の空洞
４とキー溝４ｂとによって形成されているキャビティに
は流体または気体（例えば、Ｎ₂ 等の気体または化学合
成された耐高温用オイル等）が充填されており、軸１の
上端部に接続されているパイプを通し、流体または気体
の圧力をコントロールするポンプで、外型３の押圧によ
って内型２が軸１側に移動しないように、一定の圧力を
かけて内圧を高めて内型２のキー部２ａを支持してい
る。

【００１９】ガラスセルの対向する面の寸法と肉厚とを
決定する外型３の移動量と押圧力は、外型駆動装置３０
に設けられたストッパー３７の位置調整とエアシリンダ
３３が加える圧力とによって決められ、一定量押圧した
のちはストッパー３７によって設定された位置で外型３
の移動が停止する。

【００２０】その後、押圧状態を保持したまま十分に冷
却してガラスを固化させる。固化後、流体または気体の
圧力をコントロールするポンプによってキャビティ内に
かけていた内圧を取り除き、さらに負圧をかけて内型２
の背面のキー部２ａを内部空洞４側に引き込み、内型２
を軸１側に移動させてガラスセルの内側光学面から成形
面を離型させるとともに、軸１を引き抜きやすくするク
リアランスを確保する（図７参照）。次に、外型３を外
型駆動装置３０によりもとの待機位置に戻し、軸１を移
動させる軸駆動装置を作動させてガラスセルから内型２
を引き抜くとともに、成形室からガラスセルを搬出して
成形を終了する。

【００２１】軸１と内型２の間に形成される間隙９ａを
仮に０．５ｍｍとすると、成形時と比べて離型時には、
対向する内型２とガラスセルの内側光学面との間にそれ
ぞれ０．５ｍｍの間隙が生じ、軸１および内型２を引き
抜き易くするためのクリアランスが確保できる。

【００２２】本実施例によれば、成形用の内型にセラミ
ックス等のガラスとの濡れ性の悪い材質を選ぶことがで
き、金属素材などを型材に使用したときの高温下での融
着や、融着防止のために金属素材の型に施すチタン系化
合物等の被膜の亀裂や剥離等によるガラスセルの光学面
の劣化を防止できるとともに、ガラスセル内部を成形し
た内型および軸の引き抜きが容易に行える。

【００２３】

【実施例２】図９〜図１４は本実施例で用いる装置を示
し、図９は成形部の縦断面図、図１０および図１１は作
動状況を示す縦断面図、図１２はピストン駆動機構の側
面図、図１３は外型駆動装置の側面図、図１４は外型駆
動装置の平面図である。本実施例では、前記実施例１と
同様な構成部分に同一番号を付してその説明を省略す
る。また、軸１および内型２の構成は前記実施例１と同
様であり、説明を省略する。

【００２４】図９に示す様に、軸１の上端側にはピスト
ン１０が挿入されており、ピストン１０の外周部と軸１
のシリンダ部１１との間は耐熱性のシリコンシート等に
よってシールされている。ピストン１０はピストン１０
を駆動する駆動機構１３に連結されている。

【００２５】駆動機構１３は、図１２に示す様に、成形
機（図示省略）の上部に固定されている支持プレート１
４にガイド１５が固定されており、ガイド１５上には上
下動自在に移動台座１６が取り付けられている。移動台
座１６には移動台座１６を上下動させるボールネジ１７
が取り付けられており、ボールネジ１７の上端は支持プ
レート１４に固定されたモータ台座１８によって固定さ
れているモータ１９に連結されている。また、ボールネ
ジ１７の下端は押さえ２０によって支持プレート１４に
固定されている。移動台座１６にはピストン押さえ２１
によってピストン１０が固定されている。

【００２６】外型駆動装置３０は、図１３および図１４
に示す様に、型固定具３２によって外型３がマウント３
１に固定されている。マウント３１は成形機本体に固定
されているリニアガイド３４の台座３５に固定されてい
る。モータ４１は成形機本体に固定され、軸にはボール
ネジ４０が取り付けられている。ボールネジ４０の他端
は成形機本体に固定されているネジ押さえ４２によって
支持されている。ボールネジ４０にはネジの回転によっ
て移動するガイド３９が設置されマウント３１に固定さ
れている。

【００２７】以下、本実施例の作用を説明する。一端部
が閉口されたガラス管７を加熱軟化して図示しない成形
室内の外型３の間に搬送し、内型２がはめ込まれている
軸１をガラス管７内部に挿入して成形するまでの工程は
前記実施例１と同様のため説明を省略する。成形中、内
型２のキー部２ａと軸１の空洞４とキー溝４ａとピスト
ン１０とによって形成されているキャビティには流体ま
たは気体（例えば、Ｎ₂ 等の気体や化学合成された耐高
温用オイル等）が充填されている。

【００２８】まず、ピストン１０に連結されている駆動
機構１３のモータ１９により、ボールネジ１７を回転さ
せて移動台座１６を下降させ、外型３の押圧によって内
型２が軸１側に移動しないように、ピストン１０を下方
に押し込みキャビティ内の圧力を高め、内型２のキー部
２ａを支持する（図１０参照）。ここで、キャビティお
よび内型２のキー部２ａに加える圧力はピストン１０の
下降量によって設定され、下降量はモータ１９とボール
ネジ１７の回転による移動台座１６の移動量によって決
まる。

【００２９】ガラスセルの対向する面の寸法と肉厚とを
決める外型３の移動量と押圧力は、外型駆動装置３０に
設けられたモータ４１の設定によって決められる。例え
ばモータ４１にサーボモータ等を使用すれば、位置制
御，押圧力の制御および速度制御等ができ、ガラスセル
を一定量押圧したのち、その位置を押圧力０で保持し、
所望とするガラスセルの対向する面の寸法を得ることが
できる。

【００３０】押圧状態を保持したまま十分に冷却してガ
ラスを固化させる。固化後、駆動機構１３のモータ１９
およびボールネジ１７の回転によって移動台座１６を上
方に移動せさてピストン１０を上方に移動し、キャビテ
ィ内にかけていた内圧を取り除く。さらに、ピストン１
０を引き上げることによりキャビティ内に負圧をかけ、
内型２の背面のキー部２ａを内部空洞４側に引き込み、
内型２を軸１側に移動させてガラスセルの内側光学面か
ら成形面を離型させるとともに、軸１を引き抜きやすく
するクリアランスを確保する（図１１参照）。

【００３１】次に、外型３を外型駆動装置３０によりも
との待機位置に戻し、軸１を移動させる駆動機構を作動
させてガラスセルから引き抜くとともに、成形室からガ
ラスセルを搬出して成形を終了する。軸１と内型２の間
に形成される間隙９ａを仮に０．５ｍｍとすると、成形
時と比べて離型時には、対向する内型２とガラスセルの
内側光学面との間にそれぞれ０．５ｍｍの間隙が生じ、
軸１および内型２を引き抜き易くするためのクリアラン
スが確保できる。

【００３２】本実施例によれば、前記実施例１と同様な
効果が得られるともに、ピストンの上下動をモータおよ
びボールネジの回転等で制御でき、成形機外部に流体加
圧および減圧用のポンプが必要と無くなるため、成形機
本体が小型化できる。また、モータ等によって外型の押
圧動作および移動量を細かく制御できるため、高精度な
寸法と肉厚のガラスセルを得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１および２の効果は、ガラスセル
の光学的に必要な２面の内面および外面を研磨工程なし
に製造することができるとともに、ガラスと金型との融
着が発生せず、内面にキズの生じない離型が容易に行
え、高精度なガラスセルが成形できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す概念図である。

【図２】図１の動作を示す断面図である。

【図３】図１の動作を示す断面図である。

【図４】実施例１を示す縦断面図である。

【図５】実施例１を示す横断面図である。

【図６】実施例１を示す縦断面図である。

【図７】実施例１を示す縦断面図である。

【図８】実施例１を示す一部を破断した側面図である。

【図９】実施例２を示す縦断面図である。

【図１０】実施例２を示す縦断面図である。

【図１１】実施例２を示す縦断面図である。

【図１２】実施例２を示す側面図である。

【図１３】実施例２を示す側面図である。

【図１４】実施例２を示す平面図である。

【図１５】ａおよびｂは従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ 内型 ３ 外型 ４ 空洞 ５ 貫通孔 ６ 突起部 ７ ガラス管 ９ａ 間隙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスセルを成形する成形用型におい
   て、内部に空洞を有して下部側面に対向する２つの貫通
   孔を穿設した軸と、前記貫通孔へそれぞれ摺動自在に突
   起部が嵌合する内型と、該内型の駆動機構と、内型の成
   形面にそれぞれ対向配置された外型と、該外型の駆動装
   置とを具備したことを特徴とするガラスセル成形用型。
2. 【請求項２】 ガラスセルを成形するにあたり、摺動自
   在な内型を有する軸の空洞部に流体または気体を充填
   し、空洞部の内圧の増減により内型を駆動するととも
   に、内型の成形面とこれに対向配置された外型の成形面
   とで成形することを特徴とするガラスセル成形方法。