CN102653441A - 玻璃基材的延伸方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供玻璃基材延伸方法及装置，通过辊筒延伸，能够取得弯曲小的玻璃棒。其特征在于，使用至少具有玻璃基材的输送结构、加热炉、和在该加热炉下方的玻璃基材的领取结构的玻璃基材延伸装置，来延伸玻璃基材，制造直径更细的玻璃棒的方法，其中，在所述加热炉内部或热炉附近设置所述玻璃基材的水平面位置测量装置；在所述输送结构上设置玻璃基材水平面位置调整装置；所述领取结构上设置三组以上为固定保持所述玻璃棒的水平面内的位置而握持及松开可能的领取辊筒；控制玻璃基材水平面位置调整装置，将在延伸过程中的所述玻璃基材的水平面内的位置与预定的目标位置对齐并延伸。

Description

玻璃基材的延伸方法及装置
技术领域
本发明涉及玻璃基材的延伸方法及装置。本发明尤其涉及用加热炉处理玻璃基材后进行延伸，制造具有所希望外径的玻璃棒的玻璃基材的延伸方法及装置。
背景技术
代表光纤预制棒的石英玻璃棒制造中，采用了预先制造大型的玻璃基材，使用图1所示的延伸炉延伸玻璃基材，制造直径更细的玻璃棒的方法。延伸炉由加热炉1、输送结构2、领取结构3的三个主要结构组成。输送结构2通过悬挂连接部件4将玻璃基材5吊起，玻璃基材5的下部，借助领取连接部件6被领取结构3连接。玻璃基材5的延伸，通过使领取结构3的下降速度(领取速度)比输送结构2的下降速度(输送速度)快来进行，能使延伸后的玻璃棒的外径比延伸前的玻璃基材的外径小。此时，以便达到玻璃棒的外径保持一定的目的，适当调整输送速度和领取速度。
领取结构，公知的有：如图1所示握持玻璃基材5的下端进行延伸的卡盘式(Chuck或吸盘式)结构以外，还有如图2所示的，夹持使用旋转的领取辊筒7和8被延伸后的玻璃棒9进行领取延伸的辊式领取结构。辊式的类型，能够在模拟棒和被延伸的玻璃棒的连接部等的平面差靠近辊筒部分时，则马上打开该辊筒，能够让过其部分地切换领取辊筒的握持及松开。通常，为使在一组的领取辊筒处于松开中也能进行领取，而配备两组领取辊筒。
在卡盘式的延伸(以下，简称卡盘延伸)中，当领取结构的动作大于等于动作行程的长度时便不能延伸玻璃棒。因为这个缘故，卡盘延伸限制了能得到的玻璃棒的长度，但是其优点是在玻璃棒表面没有伤痕，领取速度的控制性也很好。在辊筒类型的延伸(以下，仅称辊筒延伸)中，通过按照预定的长度从领取辊筒切断下部分的玻璃棒，而实际上领取结构的动作行程是无限的。因此，在从大的玻璃基材上制造长尺寸玻璃棒的情况下，辊筒延伸是特别有利的。
通过辊筒延伸，延伸大型玻璃基材的时候，容易出现所得到的玻璃棒的弯曲变大的问题。其原因不仅是作为原始材料的玻璃基材原有的弯曲，还可以列举各种各样的原因。譬如，如果用一组领取辊筒进行延伸时，玻璃棒的领取方向变得不稳定，而发生弯曲，同时，一次产生的弯曲在通过辊筒的时候，在加热部中将发生新的弯曲等。
作为有代表性的玻璃棒，举光纤预制棒为例，则被要求的弯曲精度为每1m在0.5mm以下(譬如，0.2mm以下)的情况很多。作为减小弯曲的方法，公知的如专利文献1的记载，为使延伸中，玻璃基材的颈部向下的位置位于水平面内的目标位置，而调整玻璃基材悬挂部的XY方向水平位置的方法。同时，如图3所示，弯曲，在将玻璃棒9两端保持在间隔L[m]的V块10上面使之旋转情况下的最大的偏差幅度为2R[mm]的时候，用R/L[mm/m]表示。
专利文献1：日本专利特开2005-104763号公报
在专利文献1记载的实施例中，通过卡盘延伸进行领取。可是，卡盘延伸，是具有能抑制弯曲这样的特征，但是不适合于大型玻璃基材或对于长尺寸玻璃基材的延伸。另一方面，辊筒延伸，适合于长尺寸的玻璃基材的延伸。可是，具有容易发生弯曲的特征，即在延伸结束侧能够以充分小的弯曲延伸，但是在延伸开始侧的弯曲为大到2mm/m以上。如前面所述，如果由大型的玻璃基材取得长尺寸的玻璃棒的情况下，事实上是不能用卡盘延伸进行的，所以改为进行辊筒延伸。可是，以前的辊筒延伸技术，不能获得在经过延伸后的玻璃棒在所有范围内的弯曲小的产品。弯曲大的产品，需要另外采用玻璃车床来修正弯曲，需要追加多余的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玻璃基材的延伸方法及装置，能够通过辊筒延伸，得到弯曲小的玻璃棒。
本发明的玻璃基材的延伸方法，是使用至少具有玻璃基材的输送结构、加热炉、在该加热炉下方的玻璃基材的领取结构的玻璃基材延伸装置，将玻璃基材进行延伸，来制造直径更细的玻璃棒的方法，其特征在于：在加热炉内部或加热炉附近设置玻璃基材的水平面位置测量装置；在输送结构上设置玻璃基材水平面位置调整装置；在领取结构上，设置三组以上领取辊筒，该领取辊筒能够为了把玻璃棒的水平面内的位置保持固定而切换领取辊筒的握持及松开，控制玻璃基材水平面位置调装置水平面位置调整装置，将在延伸过程中的玻璃基材的水平面内的位置与预定的目标位置对齐延伸。
在上述领取结构中设置的三组以上的领取辊筒中，延伸过程中经常将两组以上设定为握持状态而进行延伸。再者，模拟棒向玻璃基材连接模拟棒时，优选通过在玻璃基材延伸装置的加热炉内通过焊着进行。同时，被玻璃基材连接的模拟棒的弯曲，为延伸得到的玻璃棒的弯曲目标值的2倍以下。
本发明的玻璃基材延伸装置，是通过加热玻璃基材，并延伸，制造直径更细的玻璃棒的装置，其特征在于：至少具有玻璃基材的输送结构、加热炉和在该加热炉下方的玻璃基材的领取结构，在所述加热炉内部或加热炉附近设置玻璃基材的水平面位置测量装置，在所述输送结构上设置延伸中的所述玻璃基材的水平面内的位置与预定的目标位置对合的玻璃基材水平面位置调整装置；在所述领取结构，设置三组以上能够为固定保持所述玻璃棒的水平面内的位置而握持及松开的领取辊筒。
根据本发明，能够将在延伸过程中的玻璃基材的水平面内的位置与预先决定的目标位置对齐，通过用三组以上的领取辊筒进行延伸，而容易得到弯曲小的玻璃棒。
因此，在本说明书所包含的技术革新(新发明)的1个方面，其目的在于，提供能解决上述课题的玻璃基材的延伸方法及装置。该目的通过权利要求中记载的特征组合来达成。
还有，上述发明的概要，并未列举出本发明必要的全部技术特征，这些特征群的辅助组合也能够成为发明。
附图说明
图1是表示以前的玻璃基材延伸装置的概略图。
图2是说明辊筒延伸的概略图。
图3是说明玻璃棒的弯曲测量方法的概略图。
图4是说明本发明的玻璃基材延伸装置的一个例子的概略图。
图5a是说明关于在延伸初期的领取结构的领取辊筒的握持动作和松开动作的概略图。
图5b是说明关于在延伸初期的领取结构的领取辊筒的握持动作和松开动作的概略图。
图5c是说明关于在延伸初期的领取结构的领取辊筒的握持动作和松开动作的概略图。
图5d是说明关于在延伸初期的领取结构的领取辊筒的握持动作和松开动作的概略图。
图5e是说明关于在延伸初期的领取结构的领取辊筒的握持动作和松开动作的概略图。
图6是表示在比较例使用的玻璃基材的延伸装置的概略图。
图7是比较玻璃棒的弯曲程度的图表。
具体实施方式
以下，通过发明的实施例说明本发明，不过，以下的实施例不是用于限定权利要求所涉及的发明，而在实施例中被说明的特征的组合并非全部是发明的解决手段所必须的。
本发明的玻璃基材延伸方法及装置，是在加热炉内部或加热炉附近设置玻璃基材的水平面位置测量装置；在输送结构上设置玻璃基材水平面位置调整装置；在领取结构上，设置三组以上领取辊筒，该领取辊筒为了把玻璃棒的水平面内的位置保持为固定而能够进行握持及松开；控制玻璃基材水平面位置调整装置将在延伸过程中的玻璃基材的水平面内的位置，与预定的目标位置对合并延伸；通过把领取结构的领取辊筒设为三组以上，而在模拟棒和玻璃棒的连接部的高低差到达领取辊筒部分的时候，松开该领取辊筒对，让过其部分，而通过其他的两组领取辊筒预先设定为握持状态，而得以将玻璃棒的领取稳定保持在垂直方向。
模拟棒优选通过焊着被连接到玻璃基材上。另外，模拟棒优选是在模拟棒延伸前在加热炉内焊着连接到玻璃基材上。另外，在将模拟棒和玻璃基材的连接通过销连接等的机械方法进行时，发生误差，成为使在玻璃棒上产生弯曲的原因。如果用没有机械误差的方法连接的话，则在对结合部加热的时候将发生损坏，或接合部的部件大型化而不得不加大领取辊筒之间的间隔，而不可避免地使装置大型化。在加热炉内***玻璃基材之前，虽然也能采用焊着连接模拟棒的方法，不过，这个方法，当在大型的玻璃基材上连接更长尺寸的模拟棒，处理变得困难。并且，为了向加热炉的***所需要的空间也变大，所以造成装置和厂房大型化而经济上的不利。
模拟棒的弯曲，优选为延伸得到的玻璃棒的弯曲目标值的2倍以下。这是基于延伸开始侧的弯曲比延伸结束侧的弯曲大这样的事实。同时，模拟棒的弯曲越小，则延伸后的玻璃棒的弯曲越小，不过，模拟棒的弯曲越是减小，模拟棒的制造越费时间，导致使成本上升。也可以通过领取辊筒的配置，不过，因为在弯曲的值不稳定的延伸开始侧，弯曲的大小每1m大概减少到一半，所以，如果模拟棒的弯曲是玻璃棒的弯曲目标值的2倍左右的话，可以充分地使用。
关于本发明的方法，通过附图进行更加详细的说明。如图4所示，玻璃基材5被悬挂连接部件4悬挂在输送结构2上，悬挂连接部件4和输送结构2之间设置水平面位置调整装置11。由此，能在XY方向调整玻璃基材5的水平面内的位置。作为该水平面位置调整装置11，譬如能够例举出XY表。
在加热炉1上部，配设水平面位置测量装置12。由此，检测出玻璃基材的水平面内的位置，调整水平面位置调整装置11，使玻璃基材的水平面内的位置与目标位置一致。作为水平面位置测量装置12，可以使用照相机和图像处理装置的组合，以及激光外径测量仪的中心位置输出。玻璃基材5的周围，用伸缩式的顶箱(Top chamber)13覆盖，防止户外的空气侵入加热炉1内，损耗内部的炉材料。
在加热炉1下部，设置由领取辊筒15、16、17三组构成的领取结构14。这三组领取辊筒，全部独立，可以切换握持及松开玻璃棒。由于经常是三组领取辊筒中的两组以上领取辊筒为握持状态，所以能让领取中的玻璃棒的方向垂直稳定。同时，可以在领取辊筒15、16、17的其中一组的领取辊筒上，譬如领取辊筒15上不设驱动结构，而仅仅发挥向轴芯引导玻璃棒的机能。
三组领取辊筒的旋转轴芯不需要全部朝向同样的方向。同时，可以至少一组的领取辊筒的旋转轴芯与其他领取辊筒的组朝向不同的方向。可是，需要领取辊筒能将玻璃棒握持或松开，且，在玻璃棒延伸的方向领取辊筒能旋转。由于从不同的方向用领取辊筒抓住玻璃棒，能让领取中的玻璃棒的方向垂直稳定。
以便在玻璃基材5下端连接模拟棒18，首先，在加热炉内悬挂玻璃基材5，另一方，用领取结构14握持模拟棒18，使领取辊筒逆转，通过使之在加热炉内从下方上升，得以使模拟棒18焊着在已被加热的玻璃基材5的下端。同时，在加热焊着的时候，使用水平面位置测量装置12及水平面位置调整装置11而使玻璃基材5的水平面内的位置与控制目标位置一致。
其次，用图5a～图5e说明关于模拟棒焊着后的领取辊筒开闭动作(握持动作和松开动作)。图5a表示模拟棒的焊着连接之后的状态，从这里开始延伸。首先，在领取方向驱动领取辊筒15、16，一边领取模拟棒18，一边拉下玻璃基材5进行延伸。在延伸过程中，调整玻璃基材5的水平面内的位置以使经常与控制目标位置一致。
因为常常在玻璃基材5和模拟棒18的焊着连接部19上伴随高低差及很大的直径变动，在焊着连接部19到达领取辊筒15之前，如图5b所示，放开领取辊筒15，领取辊筒16、17为握持状态。接着，在焊着连接部19到达领取辊筒16之前，如图5c所示，把领取辊筒15和17设为握持状态，松开领取辊筒16。并且，焊着连接部19到达领取辊筒17之前，如图5d所示，把领取辊筒15和16设定为握持状态，松开领取辊筒17。
以这种状态可以持续延伸，不过，因为握持的领取辊筒的间隔越宽弯曲精度越好，而优选焊着连接部19在通过了领取辊筒17之后，象图5e所示的那样，松开领取辊筒16，领取辊筒15和领取辊筒17以握持状态延伸。这样，最好在延伸中经常把两组以上的领取辊筒设定为握持状态。另外，通过了领取辊筒17的部分，被切断成恰当的长度。
【实施例】
[实施例1]
采用图4、图5a～图5e所示的装置，将直躯干部长度2000mm、外径180mm的玻璃基材延伸成长度1m、外径90mm的8根玻璃棒。在延伸过程中，将玻璃基材的水平面内的位置控制在固定的位置上。模拟棒的弯曲采用了0.40mm/m的。其结果，分割而得到的各玻璃棒的弯曲量，变为图7曲线A所示的样子，全数达到了目标值0.2mm/m以下。
[比较例1]
采用图4、图5a～图5e所示的装置，将直躯干部长度2000mm、外径180mm的玻璃基材延伸成8根长度1m、外径90mm的玻璃棒。在延伸过程中，将玻璃基材的水平面内的位置控制在固定的位置上。模拟棒的弯曲采用了0.82mm/m。其结果，分割而得到的各玻璃棒的弯曲量，变为图7曲线B所示的样子，延伸开始侧的第1次分割没能够达成目标值的0.2mm/m以下，
[比较例2]
图6所示的，领取结构采用由两组领取辊筒构成的装置，将直躯干部长度2000mm、外径180mm的玻璃基材延伸成8根长度1m、外径90mm的玻璃棒。在延伸过程中，将玻璃基材的水平面内的位置控制在固定的位置上。机械连接模拟棒和玻璃基材，不过，在连接部多少产生了误差。其结果，分割而得到的各玻璃棒的弯曲量，变为图7曲线C所示的样子，到延伸开始侧的第3次分割为止没能够达成目标值的0.2mm/m以下，特别延伸开始第1次分割的弯曲极大，为2.10mm/m。
以上，通过实施方式说明了本发明，不过，本发明的技术范围不受以上的实施方式记载的范围所限定。本技术领域的技术人员明白，对上述实施例能够加以多种多样的改良和变更。根据权利要求的记载可以明确，实施了这样的变更和改良的实施方式也包含在本发明的技术范围之内。
应留意的是，对于权利要求、说明书以及附图中所示的装置、***、程序以及方法中的动作、流程、步骤以及阶段等各处理的执行顺序，只要未特别明示为“在...之前”、“比...先行”等，且只要未将前处理的输出用于后处理中，则可按任意顺序实现。关于权利要求、说明书以及图示中的动作流程，即使为方便起见而使用“首先”、“接着”等字样进行说明，但并非意味着必须按该顺序实施。
从上述说明可以明白，根据本发明的实施方式，用加热炉将玻璃基材进行处理并延伸，能够实现用于制造具有所希望的外径的玻璃棒的玻璃基材延伸方法及装置。

Claims (7)

1.一种玻璃基材的延伸方法，是使用玻璃基材延伸装置，将所述玻璃基材进行延伸，来制造更细直径的玻璃棒的方法，该玻璃基材延伸装置至少具有玻璃基材的输送结构、加热炉、以及在该加热炉下方的上述玻璃基材的领取结构，其特征在于：在所述加热炉内部或加热炉附近设置所述玻璃基材的水平面位置测量装置；在所述输送结构上设置玻璃基材水平面位置调整装置；在所述领取结构上设置三组以上领取辊筒，该领取辊筒能够为了把所述玻璃棒的水平面内的位置保持固定而对握持及松开进行切换的领取辊筒，控制玻璃基材水平面位置调整装置，将在延伸过程中的所述玻璃基材的水平面内的位置与预定的目标位置对齐延伸。
2.根据权利要求1所述的玻璃基材延伸方法，其中，在所述领取结构上设置的三组以上的所述领取辊筒中，在延伸过程中经常将两组以上设定为握持状态并延伸。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃基材延伸方法，其中，模拟棒对所述玻璃基材的连接，通过在玻璃基材延伸装置的加热炉内通过焊着来进行。
4.根据权利要求3所述的玻璃基材延伸方法，其中，与所述玻璃基材连接的所述模拟棒的弯曲为，延伸而得到的所述玻璃棒的弯曲目标值的2倍以下。
5.根据权利要求3所述的玻璃基材延伸方法，其中，各所述领取辊筒在所述模拟棒和所述玻璃基材之间的焊着连接部到达所述领取辊筒之前，松开所述玻璃棒，所述连接部通过所述领取辊筒之后握持所述玻璃棒。
6.根据权利要求1所述的玻璃基材延伸方法，其中，在所述领取辊筒之中的一组中，不设置驱动结构。
7.一种玻璃基材延伸装置，是通过加热玻璃基材，并延伸，制造直径更细的玻璃棒的装置，其特征在于：至少具有所述玻璃基材的输送结构、加热炉、和在该加热炉下方的所述玻璃基材的领取结构，在所述加热炉内部或加热炉附近设置所述玻璃基材的水平面位置测量装置；在所述输送结构上设置将在延伸过程中的所述玻璃基材的水平面内的位置与预定的目标位置对合的玻璃基材水平面位置调整装置；在所述领取结构上设置三组以上能够为固定保持所述玻璃棒的水平面内的位置而握持及松开的领取辊筒。
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