JPH1111963A

JPH1111963A - ガラスセルの製造方法

Info

Publication number: JPH1111963A
Application number: JP17171997A
Authority: JP
Inventors: Takahito Shirogane; 孝人白銀
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨工程を不要とし、高い面精度を有するガ
ラスセルを製造するガラスセルの製造方法を提供する。【解決手段】加熱した第１の中子を加熱軟化したガラ
ス円筒有底管の内部に挿入する工程と、上記第１の中子
を挿入した上記ガラス円筒有底管の内部を減圧し、上記
ガラス円筒有底管の内面形状を上記第１の中子の外形形
状に成形する工程と、上記成形したガラス有底管を冷却
し、上記第１の中子を抜き取る工程と、上記第１の中子
より小さな外形寸法を有する第２の中子を加熱し、加熱
した上記ガラス有底管の内部に挿入する工程と、上記ガ
ラス有底管の外面を外型で押圧成形する工程と、上記押
圧成形したガラス有底管を冷却し、上記外型および第２
の中子から離型する工程と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動化学分析等に
使用されるガラスセルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラスセルの製造に関する技術と
しては、特公平３―６９８５２号公報に記載された測定
セルの製造方法が知られている。この製造方法では、有
底円筒管であるガラス管の内部にほぼ方形の金型を挿入
し、ガラス管を加熱しながらガラス管内壁と金型外周と
の隙間を減圧することにより、ガラス管内壁を金型外周
の形状に成形する。そして、成形したガラス管を冷却し
た後、金型をガラス管内から除去し、光が透過するガラ
ス管の相対向する側面外周を研磨加工することにより、
ガラスセルを製造するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、化学分析に用
いるガラスセルは、その肉厚を均一にする必要がある。
すなわち、ガラスセルの面精度が不均一であると、ガラ
スセルに照射した光の屈折が不均一となり、測定精度に
誤差が生じるので面精度は１０μｍ以下が要求されてい
る。

【０００４】しかしながら、上記特公平３―６９８５２
号公報の製造方法では、ガラス管の内部を減圧してガラ
ス管の内壁のみを成形し、ガラス管の側面外周を型等の
手段により成形をしていないので、面精度が均一になら
ず、さらには冷却時の収縮により面のヒケまで生じてし
まう問題点がある。これらを補正するために、ガラス管
の成形後にその側面外周を研磨する加工工程が必要にな
り、結果的にガラスセルの製造工程が複雑になるととも
に、コストアップにつながる問題点も生じていた。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、請求項１および請求項２の目的は、研
磨工程を不要とし、高い面精度を有するガラスセルを製
造するガラスセルの製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１のガラスセルの製造方法は、
加熱したガラス円筒有底管を成形してガラスセルを製造
する方法において、上記ガラス円筒有底管の内部を減圧
して成形する第１の成形工程と、この第１の成形工程で
成形した成形品を押圧して成形する第２の成形工程と、
を有する。

【０００７】また、本発明に係る請求項２のガラスセル
の製造方法は、加熱した第１の中子を加熱軟化したガラ
ス円筒有底管の内部に挿入する工程と、上記第１の中子
を挿入した上記ガラス円筒有底管の内部を減圧し、上記
ガラス円筒有底管の内面形状を上記第１の中子の外形形
状に成形する工程と、上記成形したガラス有底管を冷却
し、上記第１の中子を抜き取る工程と、上記第１の中子
より小さな外形寸法を有する第２の中子を加熱し、加熱
した上記ガラス有底管の内部に挿入する工程と、上記ガ
ラス有底管の外面を外型で押圧成形する工程と、上記押
圧成形したガラス有底管を冷却し、上記外型および第２
の中子を離型する工程と、を有する。

【０００８】すなわち、本発明に係る請求項１のガラス
セルの製造方法は、第１の成形工程でガラス円筒有底管
を所望のガラスセルの近似形状に成形する。そして、第
２の成形工程で上記近似形状の成形品を所望のガラスセ
ルの形状に成形する。すなわち、第１の成形工程および
第２の成形工程に分けて行うことで、ガラス円筒有底管
の変形が急激にならず、皺を生じさせることなく、面精
度の高いガラスセルが得られる。

【０００９】また、本発明に係る請求項２のガラスセル
の製造方法は、加熱した第１の中子を加熱軟化したガラ
ス円筒有底管の内部に挿入した後、ガラス円筒有底管の
内部を減圧してガラス円筒有底管の内面を第１の中子に
密着させて所望のガラスセルと近似形状のガラス有底管
に成形する。そして、第１の中子を抜き取った後、第２
の中子をガラス有底管の内部に挿入し、ガラス有底管の
外側面を外型で押圧することで、第２の中子と外型によ
りガラス有底管の側面を成形する。そして、第２の中子
により所望のガラスセルの内形形状を有する内面が成形
されるとともに、第２の中子の成形面がガラスセルの内
面に転写され、また外型の成形面がガラスセルの外面に
転写され、面精度の高いガラスセルが得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１〜図
９に基づいて説明する。図１はガラス円筒有底管の内部
を第１の中子の外形形状に成形する状態を示す断面図、
図２は第１の中子を加熱する状態を示す断面図、図３は
第１の中子で成形したガラス有底管を示す断面図、図４
はガラス有底管を加熱する状態を示す断面図、図５は第
２の中子を加熱する状態を示す断面図、図６はガラス有
底管を最終形状のガラスセルに押圧成形する状態を示す
断面図、図７は図６のＡ―Ａ線断面図、図８は第２の中
子と外型により成形した成形上がり有底管を示す断面
図、図９はガラスセルを示す断面図である。

【００１１】まず、本実施の形態の製造方法に用いる装
置を説明する。図１を用い、第１の中子を挿入したガラ
ス円筒有底管の内部を減圧してガラス円筒有底管の内部
を第１の中子の外形形状に成形する工程（第１の成形工
程）に用いる装置を説明する。図において、５はガラス
円筒有底管１を保持する保持装置で、搬送装置６に配置
されている。保持装置５の下部には、ガラス円筒有底管
１の上部を挿入可能な円形の保持部５ａが設けられてい
る。保持部５ａには、ガラス円筒有底管１の上部外周面
を保持し、かつガラス円筒有底管１の内部を減圧すると
きのリーク防止用としてＯリング７が配置されている。
また、保持装置５の上部には、上方を大径にしたテーパ
部５ｂが保持部５ａと連通するように形成されており、
テーパ部５ｂと保持部５ａとの連通部は第１の中子２が
挿通可能な大きさとなっている。

【００１２】第１の中子２は搬送装置３に配置され、保
持装置５に保持されたガラス円筒有底管１の内部に挿入
可能となっている。この中子２は、ガラス円筒有底管１
に挿入されガラス円筒有底管１の内面を成形する成形部
２ａと、保持装置５のテーパ部５ｂと嵌合する嵌合部２
ｂが設けられている。成形部２ａは、ガラス円筒有底管
１の内径より小さく、所望するガラスセルの内形形状よ
りも若干大きい方形の横断面形状からなる長方形形状に
形成されている。また、嵌合部２ｂは保持装置５のテー
パ部５ｂと同じ傾斜角を有する円錐形状に形成されてお
り、嵌合部２ｂとテーパ部５ｂを嵌合した際に密着し、
ガラス円筒有底管１内を減圧した時のリークを防止し得
るようになっている。さらに、嵌合部２ｂ内には、図示
ない吸引装置に連通する吸引孔４が設けられており、こ
の吸引孔４は、嵌合部２ｂをテーパ部５ｂに嵌合した
時、テーパ部５ｂの内部およびテーパ部５ｂと保持部５
ａとの連通部を介し、保持装置５に保持されたガラス円
筒有底管１の内部と通じるようになっている。図中、８
は保持装置５で保持したガラス円筒有底管１および後述
する角形有底管９を加熱軟化する加熱炉で、上部からガ
ラス円筒有底管１および角形有底管９が入出可能となっ
ている。

【００１３】次に、図６および図７を用い、第１の中子
２で成形したガラス有底管（以下、角形有底管９とい
う）の外面を外型で押圧成形する工程（第２の成形工
程）に用いる装置を説明する。図６において、１１は第
２の中子で、搬送装置１２に配置されている。この第２
の中子１１は、横断面形状が第１の中子２よりも小さな
方形形状に形成されるとともに、所望するガラスセルの
内形形状に対応した形状に形成され、上記第１の中子２
で成形された角形有底管９の内部に挿入可能となってい
る。また、図６および図７で示すように、角形有底管９
の外側面を押圧成形する外型１３〜１６は、内部に第２
の中子１１を挿入した角形有底管９のそれぞれの外面に
対向して配置されている。各外型１３〜１６は、各成形
面１３ａ〜１６ａがそれぞれ対向する角形有底管９の外
面を押圧し得るように移動可能に設けられている。ま
た、外型１３〜１６以外に角形有底管９の底部を成形す
るための底型１７が設けられている。

【００１４】さらに、本実施の形態に用いる装置は、図
２および図５に示すように、第１の中子２および第２の
中子１１を加熱する加熱炉１０が備えられている。

【００１５】次に、本発明に係る一実施の形態のガラス
セルの製造方法を説明する。本実施の形態では、ガラス
円筒有底管１に、その材質が硬質ガラス（軟化点８２０
℃、転移点５６０℃、熱膨張係数３×１０^-6）で、内径
が８ｍｍ、肉厚が１ｍｍで約９０ｍｍの長さからなる試
験管状のものを使用した。また、第１の中子２は、成形
部２ａの横断面形状が５．３ｍｍ×６．３ｍｍで、先端
方向に向かって細くなるように各面０．０５〜０．１ｍ
ｍの勾配を施して形成されるとともに、その材質にＷＣ
―Ｎｉ―Ｃｒ等の超硬合金（熱膨張係数７×１０^-6）を
使用し、表面を最大粗さ０．１μｍ以下に鏡面加工を施
した後、窒化クロムにより被覆したものを用いた。な
お、材質にはステンレス合金（熱膨張係数１３×１
０^-6）を用いても良い。さらに、第２の中子１１は、第
１の中子２と同じ材質を用い、横断面形状が５ｍｍ×６
ｍｍの大きさのものを用いた。

【００１６】まず、図１に示すように保持装置５の保持
部５ａにガラス円筒有底管１の開口部側を挿入し、Ｏリ
ング７の弾性を利用してガラス円筒有底管１を保持す
る。そして、保持装置５にガラス円筒有底管１を保持し
た状態で搬送装置６によりガラス円筒有底管１を加熱炉
８内に挿入し、ガラス軟化点付近の温度（本実施の形態
では７６０℃〜８１０℃）まで加熱する。一方、第１の
中子２は、図２に示す加熱炉１０内に搬送装置３により
挿入され、ガラス転移点付近の温度（本実施の形態では
５１０℃〜５４０℃）まで加熱する。そして、ガラス円
筒有底管１および第１の中子２をそれぞれ所定の温度に
加熱した後、第１の中子２を搬送装置３により加熱炉８
内のガラス円筒有底管１の上方位置まで移動し、第１の
中子２をガラス円筒有底管１内に挿入する。この時、第
１の中子２の嵌合部２ｂを保持装置５のテーパ部５ｂに
嵌合させ、第１の中子２の成形部２ａがガラス円筒有底
管１内で所定の位置となる所で第１の中子２を固定し
て、図１に示す状態にする。次に、図示しない吸引装置
を作動させ、吸引孔４を通じてガラス円筒有底管１内を
減圧する。この減圧によりガラス円筒有底管１の内面
は、内部に挿入された第１の中子２に密着した状態とな
り、ガラス円筒有底管１の内部が第１の中子２の外形形
状に成形される。

【００１７】次に、搬送装置３および搬送装置６を同時
に作動し、第１の中子２と成形したガラス円筒有底管１
を密着した状態で加熱炉８から引き上げ、冷却した後に
搬送装置３を作動して第１の中子２により成形したガラ
ス円筒有底管１から抜き取る。この時、第１の中子２は
ガラス円筒有底管１より熱膨張係数が大きいので、両者
を冷却すると成形したガラス円筒有底管１の内径寸法よ
りも第１の中子２の外径寸法が小さくなり、ガラス円筒
有底管１を傷つけることなく第１の中子２を容易に抜き
取ることができる。一方、成形したガラス円筒有底管１
は保持装置５に保持されており、図３に示すように、所
望するガラスセルの最終形状に近似した断面形状を有す
る角形有底管９となっている。なお、角形有底管９の上
部に形成される段部は、図１の用に加熱したときにガラ
ス円筒有底管１の上部が十分に加熱されず、ガラス円筒
有底管１の内部を減圧したときに変形しないため生ずる
ものである。

【００１８】次に、図４に示すように、角形有底管９を
搬送装置６により加熱炉８内に挿入し、角形有底管９を
加熱（本実施の形態では７６０℃〜８１０℃）する。同
時に、図５に示すように、第２の中子１１を搬送装置１
２により加熱炉１０内に挿入し、第２の中子１１を加熱
（本実施の形態では５１０℃〜５４０℃）する。そし
て、角形有底管９および第２の中子１１が所定の温度に
加熱され時点で、角形有底管９を搬送装置６により成形
位置である外型１３〜１６および底型１７の間に移動
し、位置決め固定を行う。その直後に第２の中子１１を
成形位置に位置決めした角形有底管９の上方に搬送装置
１２により移動した後、第２の中子１１を角形有底管９
の内部に挿入し、固定する。この状態は図６および図７
に示すとおりであり、角形有底管９と第２の中子１１の
間には僅かな隙間を有している。

【００１９】次に、図６の状態から搬送装置６と搬送装
置１２を同時に同じ速度で下降し、角形有底管９の底部
を第２の中子１１の端面と底型１７との間で所定の肉厚
になるように押圧する。ついで、外型１３、外型１４、
外型１５および外型１６を角形有底管９の方向にそれぞ
れ移動し、各成形面１３ａ〜１６ａと第２の中子１１と
の間で角形有底管９の各側面をそれぞれ押圧（本実施の
形態では加圧力３００ｋｇｆ程度）する。加圧保持する
所定の時間（本実施の形態では５秒〜１０秒）が経過し
た後、外型１３〜１６を後退して離型するとともに、搬
送装置６および搬送装置１２を同時に作動して同じ速度
で上昇し、成形位置から成形した角形有底管９を離脱す
る。冷却した後に搬送装置１２を作動して第２の中子１
１を成形した角形有底管９から抜き取る。その後、成形
した角形有底管９を保持装置５から外し、第２の中子１
１および外型１３〜１６、底型１７により成形した図８
に示す形状の成形上がり有底管１８を得る。そして、成
形上がり有底管１８を、所定の位置Ｂ―Ｂで切断し、図
９に示すような所望する長さのガラスセル１９の製造を
完了する。

【００２０】本実施の形態によれば、第１の中子２を挿
入してガラス円筒有底管１の内部を減圧し、所望するガ
ラスセル１９の内形形状よりも大きい角形有底管９を成
形した後、所望するガラスセル１９の内形形状を有する
第２の中子１１と外型１３〜１６とで押圧成形するとこ
とにより、ガラス円筒有底管１の変形を段階的に行うこ
とができる。そのため、ガラス円筒有底管１の変形を急
激に行うことなく成形できるため、角形有底管９および
成形上がり有底管１８に皺を生じさせることなく、第２
の中子１１および外型１３〜１６の転写性を向上させる
ことができる。また、第２の中子１１と外型１３〜１
６、外型１７との間で押圧しているので、ヒケがない、
面精度が均一なガラスセル１９が得られる。さらに、第
１の中子２は、先端側ほど細くした勾配を持たせる形状
にしたので、第１の中子２を角形有底管９から容易に抜
き取ることができる。

【００２１】なお、上記した具体的実施の形態から次の
ような構成の技術的思想が導き出される。（付記）（１）加熱したガラス円筒有底管を成形してガラスセル
を製造する方法において、上記ガラス円筒有底管の内部
に挿入した中子と上記ガラス円筒有底管の内周面との隙
間を減圧することにより上記内周面を上記中子の形状に
成形する第１の成形工程と、上記成形したガラス有底管
に挿入した中子と上記ガラス有底管の外周部側外部に配
置した外型との間で、上記外型を上記ガラス有底管の外
面に押し付けて上記ガラス有底管の側面を押圧成形する
第２の成形工程と、を有することを特徴とするガラスセ
ルの製造方法。

【００２２】（２）上記中子は、先端に向かって細くな
るように勾配を形成してなることを特徴とする上記
（１）に記載のガラスセルの製造方法。

【００２３】（３）加熱した方形形状の第１の中子を加
熱軟化したガラス円筒有底管の内部に挿入する工程と、
上記第１の中子を挿入した上記ガラス円筒有底管の内部
を減圧し、上記ガラス円筒有底管の内部を上記第１の中
子に密着させて角形有底管を成形する工程と、上記角形
有底管を冷却し、上記第１の中子を抜き取る工程と、上
記第１の中子より小さな外形寸法を有する方形形状の第
２の中子を加熱し、加熱した上記角形有底管の内部に挿
入する工程と、上記角形有底管の外側面を外型で押圧し
上記第２の中子との間で上記角形有底管の側面を成形す
る工程と、上記押圧成形したガラス有底管を冷却し、上
記外型および第２の中子から離型する工程と、を有する
ことを特徴とするガラスセルの製造方法。

【００２４】付記（１）記載のガラスセルの製造方法に
よれば、第１の成形工程と第２の成形工程に分け、急激
な変形をさせることなく円筒有底状のガラス管を用いて
最終形状のガラスセルを成形することができる。また、
研磨工程を経ることなく一貫して成形することができる
ので、製造工程が簡略化し、低コスト化を図ることがで
きる。さらに、ガラス円筒有底管を中子で成形皺のない
ガラス有底管を成形した後、ガラス有底管の側面を中子
と外型との間で挟持して成形することにより、面精度の
良いガラスセルを得ることができる。

【００２５】付記（２）記載のガラスセルの製造方法に
よれば、ガラス有底管から中子を容易に抜き取ることが
できる。

【００２６】付記（３）記載のガラスセルの製造方法に
よれば、第１の成形工程と第２の成形工程に分け、急激
な変形をさせることなく円筒有底状のガラス管を用いて
最終形状の角形状のガラスセルを成形することができ
る。また、研磨工程を経ることなく一貫して成形するこ
とができるので、製造工程が簡略化し、低コスト化を図
ることができる。さらに、第１の中子で成形皺のない角
形状のガラス有底管を成形した後、ガラス有底管の側面
を第２の中子と外型との間で挟持して成形することによ
り、面精度の良い角形状のガラスセルを得ることができ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、請求項１による本発明の
ガラスセルの製造方法によれば、第１の成形工程と第２
の成形工程に分け、急激な変形をさせることなく円筒有
底状のガラス管を用いて最終形状のガラスセルを成形す
ることができる。また、第１の成形工程でガラス円筒有
底管を成形した後、このガラス円筒有底管を押圧してガ
ラスセルを成形することにより、研磨工程を経ることな
く面精度の良いガラスセルを一貫して成形することがで
きる。

【００２８】また、請求項２による本発明のガラスセル
の製造方法によれば、第１の成形工程と第２の成形工程
に分け、急激な変形をさせることなく円筒有底状のガラ
ス管を用いて最終形状のガラスセルを、研磨工程を経る
ことなく一貫して成形することができるので、製造工程
が簡略化し、低コスト化を図ることができる。また、ガ
ラス円筒有底管内に第１の中子を挿入し、ガラス円筒有
底管の内部を減圧して第１の中子に密着させて成形皺の
ないガラス有底管を成形した後、ガラス有底管内に第１
の中子より僅かに小さい第２の中子を挿入し、第２の中
子と外型との間でガラス有底管の側面を押圧成形するこ
とにより、成形面が確実に転写でき、面精度の良いガラ
スセルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のガラス円筒有底管を成形
する工程を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態の第１の中子を加熱する状
態を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態のガラス有底管を示す断面
図である。

【図４】本発明の実施の形態のガラス有底管を加熱する
状態を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態の第２の中子を加熱する状
態を示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態のガラス有底管を押圧成形
する工程を示す断面図である。

【図７】図６のＡ―Ａ線断面図である。

【図８】本発明の実施の形態の成形上がり有底管を示す
断面図である。

【図９】本発明の実施の形態で製造したガラスセルを示
す断面図である。

【符号の説明】

１ガラス円筒有底管２第１の中子３，６，１２搬送装置４吸引孔５保持装置８，１０加熱炉９角形有底管１１第２の中子１３，１４，１５，１６外型１７底型１８成形上がり有底管１９ガラスセル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱したガラス円筒有底管を成形してガ
ラスセルを製造する方法において、上記ガラス円筒有底
管の内部を減圧して成形する第１の成形工程と、この第
１の成形工程で成形した成形品を押圧して成形する第２
の成形工程と、を有することを特徴とするガラスセルの
製造方法。
【請求項２】加熱した第１の中子を加熱軟化したガラ
ス円筒有底管の内部に挿入する工程と、上記第１の中子
を挿入した上記ガラス円筒有底管の内部を減圧し、上記
ガラス円筒有底管の内面形状を上記第１の中子の外形形
状に成形する工程と、上記成形したガラス有底管を冷却
し、上記第１の中子を抜き取る工程と、上記第１の中子
より小さな外形寸法を有する第２の中子を加熱し、加熱
した上記ガラス有底管の内部に挿入する工程と、上記ガ
ラス有底管の外面を外型で押圧成形する工程と、上記押
圧成形したガラス有底管を冷却し、上記外型および第２
の中子を離型する工程と、を有することを特徴とするガ
ラスセルの製造方法。