CN1444546A - 玻璃母材制造装置及玻璃母材制造方法 - Google Patents

玻璃母材制造装置及玻璃母材制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明有关于光纤原材料的玻璃母材制造装置,沿玻璃母材的出发母材的长轴方向,在对出发母材全体长度的一部分区间,以往返而在出发母材堆积玻璃微粒子以形成玻璃母材的母材堆积体;并且本装置包括沿出发母材的长轴方向,以一定间隔配成一列的多个喷燃器,和多个各喷燃器至少连接一个调节供给喷燃器的玻璃微粒子原料瓦斯流量的流量调节器,以及连接多个各流量调节器,以个别控制多个各流量调节器的控制部等。

Description

玻璃母材制造装置及玻璃母材制造方法
技术领域
本发明有关光纤(optical fiber)原材料的玻璃母材的制造装置及玻璃母材的制造方法,本权利要求与下述的日本申请专利有所关连;对于认可将参照文献加以编入有所指定的国家,参照下述的权利要求所述内容编进本权利要求,视为本权利要求所述的一部分。
日本专利特愿2000-230508申请日2000年7月31日
日本专利特愿2000-234108申请日2000年8月02日
日本专利特愿2000-238502申请日2000年8月07日
背景技术
图1表示公知玻璃母材制造装置的构造,玻璃制造装置有夹盘(chuck)12和喷燃器(burner)22A~22D;夹盘(chuck)12,把持出发母材2的两端,并以出发母材2的轴为中心可将出发母材旋转,喷燃器22A~22D沿出发母材的长轴方向,以等间隔配置成一列;原料瓦斯、燃料瓦斯及助燃瓦斯等供给喷燃器22A~22D;喷燃器22A~22D沿开始母材2的长轴方向往复移动将供给的原料互斯加水分解对开始母材2喷出玻璃微粒子;如此由喷燃器22A~22D,在出发母材2的周围堆积玻璃微粒子以形成堆积体10。
将在出发母材2周围堆积的玻璃微粒子,以热处理使透明玻璃化,以制造作为光纤原料的玻璃母材;再将玻璃母材以适于拉成长线的形状延伸及缩径而得光纤的预制件(pre-form),又再将此预制件(pre-form)拉伸以制造光纤。
图2表示由全域横断(traverse)法的喷燃器(burner)22A~22D的玻璃微粒子的堆积量;全域横断法时,全部喷燃器(burner)22A~22D越过能有效使用的玻璃母材制品的有效部,由玻璃微粒子堆积区域的一端至另一端往复移动,而且在有效部的范围内,各喷燃器(burner)22A~22D,以固有的堆积量堆积为均一的厚度,因此虽各喷燃器(burner)22A~22D的玻璃微粒子的堆积量各相异情形下堆积的玻璃微粒子的全厚,在沿喷燃器(burner)22A~22D移动方向也可大概成为均一。
图3表示由部分横断(traverse)法的喷燃器(burner)22A~22F的玻璃微粒子的堆积量;部分横断(traverse)法时喷燃器(burner)22A~22F在出发母材2的全长的一部分区间往复移动而在出发母材2上堆积玻璃微粒子;例如将喷燃器(burner)22A~22F往复移动的开始位置逐次作部分移动以使在出发母材2上堆积玻璃微粒子(参照日本申请专利特开平3-228845号公报)。
部分横断(traverse)法与图2所示的全域横断(traverse)法比较时,在不增加不能使用的玻璃母材制品的不需要部分,可增设喷燃器(burner)的数目的关系可迅速增加玻璃微粒子的堆积速度。
但对部分横断(traverse)法,其各喷燃器(burner)22A~22F在有效全长的一部分区间往复移动,因此如图3所示各喷燃器(burner)的玻璃微粒子的堆积量相异时,其堆积玻璃微粒子的全体厚度沿有效部的长轴方向成为不均一形状。
在出发母材2的长轴方向的玻璃微粒子的堆积量不均一时,将堆积体10透明玻璃化所生成的玻璃母材,其纤核(core)周围积层的纤覆(clad)厚度有所变动;因此将纤覆(clad)厚不均一的玻璃母材延伸缩径制造成为预制件(pre-form),再将此预制件(pre-rorm)拉伸制造最后产品的光纤时,该光纤的纤核(core)径也会变动,光是在此纤核(core)内传播,如纤核(core)径变动时,该光纤不具需要的所定特性;因此如沿有效部分的长轴方向,玻璃微粒子的堆积量不均一时,需要增加削减堆积厚度大的部分以成为同样厚度的程序,如此将增加制造成本。
本发明提供能解决以上所述课题的玻璃母材制造装置及玻璃母材制造方法为目的,此目的可由组合申请专利范围的独立项所述之特征达成,又依附项规定发明的更有利的具体例。
发明内容
依发明的第一的形态为制造光纤原材料的玻璃母材之制造装置;沿玻璃母材的出发母材的长轴方向,在出发母材全长的一部分区间往返移动而在出发母材堆积玻璃微粒子以形成为玻璃母材的母材堆积体;包含:
多个喷燃器(burner)该多个喷燃器沿出发母材的长轴方向以所定间隔配排成一列;
多个流量调节器,该多个喷燃器(burner)各至少接连一调节器以调节供给喷燃器(burner)的玻璃微粒子的原料瓦斯流量;
多个个别的控制部:各多个流量调节器,各接连控制部,以个别控制多个流量调节器。
控制部最好要具有第一及第二控制手段;第一控制手段控制多个流量调节器,以对多个喷燃器(burner)供给基本流量的原料瓦斯;第二控制手段为对基本流量并按照多个喷然器(burner)各别算出的供给喷燃器(burner)的原料瓦斯流量的补偿值,以控制各多个流量调节器者;第二控制手段最好又要依照由多个喷燃器(burner)实际堆积的堆积体,将其透明玻璃化的玻璃母材堆积比,以算出多个流量调节器各别的前期补偿值者为佳。
又第二控制手段,对应多个喷燃器(burner)各别的位置,最好要依照第一玻璃母材堆积比与第二玻璃母材堆积比的比率,以调整多个流量调节器各别的补偿值;所谓第一母材堆积比者为由第一控制手段控制流量调节器所形成堆积体的透明玻璃的玻璃母材堆积比;第二玻璃母材堆积比为由第一控制手段及第二控制手段,控制流量调节器,所形堆积体的透明玻璃化的玻璃母材堆积比。
另外,控制部可连接测定玻璃母材的外径及纤核(core)径的预制件测定器(pre-form analyzer),第二控制手段,最好可算出基本流量的50%以下的补偿值,也可由第一控制手段控制流量调节器使供给喷燃器(burner)的原料瓦斯随时间的经过而变化,又一个喷燃器(burner)也可连接多个流量调节器,再者,多个流量调节器,也可各控制不同种类的原料瓦斯流量;玻璃母材制造装置,其沿出发母材的长轴方向的多个喷燃器(burner)最好具有第一周期往返的第一移动机构和以比第一移动机构的第一周期较长的第二周期往返的第二移动机构。
玻璃母材制造装置,最好具备反应容器,以收容多个喷燃器(burner),和变形低减机构,以减低制造玻璃母材时所产生的热量对反应容器的变形;变形低减机构也可包含在反应容器所形成的弯曲的弯曲结构部,又弯曲结构部也可绕反应容器一周的方式形成在反应容器,并且变形低减机构也可包含限制反应容器变形的变形限制部。
玻璃母材制造装置最好以绕反应容器一周的方式在反应容器周围至少要有一变形限制部;变形限制的材料也可为碳钢或不锈钢,更也可为角形钢管;又反应容器的变形低减机构也可为连续的弯曲形状壁面,并且反应容器可使反应容器的壁面的一部分重复滑动(slide)的滑动板部为变形低减机构,此时最好以绕反应容器一周的方式,在反应容器周围有该滑动板部。
再者,玻璃母材制造装置,要有把持堆积体从该玻璃母材制造装置,向外面移送的把持具,把持具最好能把持堆积体两端的圆锥部,把持具要有与堆积体两端圆锥部的一部分倾斜角度在实质上相同角度的凹部者为佳,并且凹部可有弯曲沟,在实质上也可为V字型沟。
把持具包含凹部最好要有夹钳(clamp)以便从上下方向夹住并保持住圆锥部,而且更有多个夹钳(clamp)并且以互相连结多个夹钳(clamp)的轴为中心可旋转者为佳;把持具以夹住圆锥部来保持住圆锥部,因此要有含凹部的夹钳(clamp)和把持角度调整部以调整夹钳(clamp)凹部的角度在实质上与圆锥部的一部分倾斜角相等,此把持角调整部以夹钳(clamp)的长轴方向为轴,最好夹钳(clamp)可以轴为中心旋转。
把持具也可有把持压力调整器,在实质上以均一的压力把持圆部,把持压力调整器的夹钳(clamp)与圆锥部接触面也可形为弹性体,把持压力调整器也可具有依照圆锥部的曲面而伸缩的多个柱状体,更且把持具也可具有在堆积体的轴方向,调整夹钳(clamp)位置的调整装置,此调整装置要有支持夹钳(clamp)的杆柄(arm)和螺合杆柄(arm)使杆柄在堆积体的轴方向移动的螺合轴。
由本发明的第二的形态来制造光纤原材料的玻璃母材的方法,以具有堆积阶段(step)及流量控制阶段(step)为宜;
堆积阶段:沿玻璃母材出发母材的长轴方向的多个喷燃器(burner)在出发母材全长的一部分区间返移动而由多个喷燃器(burner)向出发母材喷出玻璃微粒子,以便在玻璃母材堆积玻璃微粒子的堆积阶段;
流量控制阶段:对多个喷燃器(burner)个别控制供给多个喷燃器(burner)的玻璃微粒子原料瓦斯流量。
玻璃母材制造方法更具备将在堆积阶段堆积的微粒子堆积体透明玻璃化,以生成玻璃母材的玻璃化阶段,并且在流量控制阶段,能按照在玻璃化阶段所生成玻璃母材堆积比,别个控制多个喷燃器(burner)的原料瓦斯流量为宜。
再者堆积阶段包含第一批次(batch)堆积阶段,第一批次的玻璃化阶段及流量补偿值算出阶段为宜;所谓第一堆积阶段为将基本流量的原料瓦斯供给多个喷燃器(burner)而在出发母材堆积玻璃微粒子生成第一批次(batch)堆积体者;第一批次(batch)的玻璃化阶段为将第一批次的堆积体透明玻璃化生成第一批次(batch)的玻璃母材;流量补偿值算出阶段为按照由第一批次(batch)的玻璃化阶段生成的第一批次(batch)的玻璃母材的堆积比,各多个喷燃器(burner)个别具有对供给喷燃器(burner)的基本流量的原料瓦斯算出原料瓦斯流量的补偿值的阶段。
并且堆积阶段段在该流量补偿值算出阶段更再具有依照算出的该流量补偿值所补正的该基本流量供给多个各喷燃器(burner)而在出发母材堆积生成第二批次(batch)堆积体的第二批次(batch)堆积阶段为宜;另外,流量控制阶段以具有第一批次(batch)的控制阶段及第二批次(batch)控制阶段为宜;所谓第一批次(batch)的控制阶段为在第一批次(batch)堆积阶段时,为使基本流量的原料瓦斯供给多个各喷燃器(burner)而进行的原料瓦斯流量控制阶段;第二批次(batch)控制阶段为在第二批次(batch)堆积阶段时各别控制依照流量补偿值所补正的基本流量供给多个各喷燃器(burner)所进行的原料瓦斯流量控制阶段;又补偿值算出阶段以按照第一批次(batch)的玻璃化阶段所生成的第一玻璃母材的堆积比算出多个各喷燃器(burner)个别的当前补偿值为宜。
更且玻璃母材制造方法,在玻璃化阶段,以具有将第二批次(batch)的堆积阶段生成的第二批次堆积体透明化以生成第二批次的玻璃母材的第二批次(batch)的玻璃化阶段;并对应多个喷燃器(burner)的各别位置,由第一批次(batch)的玻璃化阶段生成的第一批次的玻璃母材堆积比与第二批次(batch)的玻璃化阶段所生成的第二批次(batch)的玻璃母材堆积比的比率算出各多个喷燃器(burner)各别补偿值的补偿值算出阶段为宜。
更进一步,玻璃母材制造方法,在堆积阶段的补偿值算出阶段,再具有按照算出的补偿值对基本流量加以调整的原料瓦斯流量供给多个各喷燃器(burner)而在出发母材堆积生成第三批次(batch)堆积体的第三批次(batch)堆积阶段;并且流量控制阶段,更要有依照算出的补偿值,对基本流量的调整值,加以各别控制供给多个各喷燃器(burner)的原料瓦斯流量的第三批次(batch)控制阶段;而且对玻璃化阶段也要有将第三批次(batch)堆积阶段(step)生成的第三批次(batch)堆积体透明玻璃化以生成第三批次(batch)玻璃母材的第三批次(batch)玻璃化阶段(step)为宜。
又补偿值算出阶段(step),以算出基本流量的50%以下的补偿值为宜;第一批次(batch)的控制阶段,供给喷燃器(burner)的原料瓦斯也可以随时间而变化的方式加以控制;第一批次(batch)的堆积阶段(step)和第二批次(batch)的堆积阶段(step)也可供给多个种类的原枓瓦斯给一个喷燃器(burner),而第一批次(batch)控制阶段(step)和第二批次(batch)的控制阶段(step)也可各别控制多个种类的各原料瓦斯流量;也可更再具有把持母材的把持阶段(step),又把持阶段(step)也可把持玻璃母材两端的圆锥部。
再者,上述的本发明概要并非已全部列举本发明的必要特征,此等一群特征的副组合(subcombination)也可成为本发明。
附图说明
图1表示公知的玻璃制造装置的构成。
图2表示全域横断(traverse)法喷燃器(burner)22A~22D的玻璃微粒子堆积量。
图3表示部分横断(traverse)法,喷燃器(burner)22A~22F的玻璃微粒子堆积量。
图4表示本发明的玻璃母材制造装置200的一实施形态。
图5表示喷燃器(burner)22A~22E的往返移动的轨迹。
图6表示使用图4所示玻璃母材制造装置200制造玻璃母材的工艺。
图7表示第一实施例及第二实施例的各堆积比的变化。
图8表示第一实施例的堆积比及第二实施例的堆积比的变化率。
图9表示第三实施例及第一实施例的各堆积比的变化。
图10表示第三实施例的堆积比及第一实施例的堆积比的变化率。
图11表示玻璃母材制造装置200的变形低减机构的一实施形态。
图11(A)表示玻璃母材制造装置200的斜视图。
图11(B)表示玻璃母材制造装置200的平面图。
图11(C)从图11(A)的箭头A方向所见弯曲结构部204的放大断面图。
图12表示变形低减机构的其它实施形态。
图12(A)表示玻璃母材制造装置200的斜视图。
图12(B)表示玻璃母材制造装置200的平面图。
图12(C)从图12(A)的箭头A方向所见变形限制部212的放大断面图。
图13表示变形低减机构的其它实施形态。
图13(A)表示玻璃母材制造装置200的斜视图。
图13(B)表示玻璃母材制造装置200的平面图。
图13(C)从图13(A)的箭头A方向所见曲面形状壁面214的放大断面图。
图14表示变形低减机构的其它实施形态。
图14(A)表示玻璃母材制造装置200的斜视图。
图14(B)表示玻璃母材制造装置200的平面图。
图14(C)从图14(A)的箭头A方向所见滑动(slide)板部216的放大断面图。
图15为玻璃母材制造装置200的把持具的一实施形态斜视图。
图16表示图15所示把持具310的一部分平面图。
图17表示把持具310的其它实施形态。
图18表示把持具310的其它实施形态。
图19表示把持具310的其它实施形态。
图20表示把持具310的其它实施形态。
2    出发母材
10           堆积体
12           夹盘(chuck)
14、20、118  马达
15           喷燃器(burner)台
16           第一移动轴
18           第二移动轴
22           喷燃器(burner)
48           第一移动机构
50           第二移动机构
52           瓦斯流量控制部
74、76、78、80、82、84、86流量调节器
88           原料瓦斯供给源
100          预制件测定器(pre-form analyzer)
102          控制部
200          玻璃母材制造装置
204          弯曲结构部
210          反应容器
212          弯曲限制部
214          曲面形状壁面
216          滑动板部
304          堆积体10的圆柱部
306          堆积体10的圆锥部
308    反应容器210的开闭窗
310    把持具
312    夹钳(clamp)凹部
314    夹钳(clamp)
316    夹钳(clamp)连结轴
318    杆柄(arm)
320    圆锥部306的倾斜部分
324    把持具弹性体
326    把持具柱状体
328    把持具先端部
330    螺合轴
332    导向(guide)轴
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明了以下经由本发明的较佳实施例并配合所附图式作本发明的详细说明,以下的较佳实施例并非限定本发明的申请专利范围,并且在较佳实施例中所说明的全部特征组合也并非限定本发明的必须解决手段。
图4表示本发明的玻璃母材制造装置200的一实施形态;玻璃母材制造装置200有夹盘(chuck)12,马达(motor)14、20及118,喷燃器(burner)22A~22K,瓦斯流量控制部52A~52K,原料瓦斯供给源88A~88G,控制部102,第一移动机构48,第二移动机构50及反应容器201等。
夹盘(chuck)12把持出发母材2,马达14以出发母材2的轴为中心由旋转夹盘(chuck)12,就可旋转出发母材2。
喷燃器22A~22K在台15上沿出发母材2的长轴方向以所定间隔配置;喷燃器(burner)22A~22K,沿出发母材的长轴方向往返移动位置而在出发母材2全体长度的一部分区间往返移动;即本实施例的喷燃器((burner)22A~22K,以部分横断(traverse)往返移动;喷燃器(burner)22A~22K在出发母材2堆积玻璃微粒子以形成堆积体10。
第一移动机构48有与出发母材2的长轴方向平行配置的第一移动轴16,由马达118旋转第一移动轴,使第一移动机构48将台15在出发母材的长轴方向平行的方向以第一周期往返;在此所谓的周期为喷燃器(burner)22A~22K一往返所需的时间间隔;第二移动机构50,设在第一移动机构48的下面,而在第一移动机构48往返移动;第二移动机构50有与第一移动轴16的长轴方向平行配置的第二移动轴18。
由马达20旋转第二移动轴18使第二移动机构50以比第一周期较长的第二周期在第一移动机构48往返移动。
因此,第一移动机构较快的速度使喷燃器(burner)22A~22E往返移动,第二移动机构50则以比第一移动机构较慢的速度使第一移动机构48往返移动。
瓦斯流量控制部52A~52K与各对应的喷燃器(burner)22A~22K连接,使燃料瓦斯各供给喷燃器(burner)22A~22K;原料瓦斯系以玻璃微粒子的原料瓦斯;燃烧瓦斯及助燃瓦斯供给喷燃器(burner);原料瓦斯供给源88A~88G将各不同的7种原料瓦斯供给各瓦斯流量控制部52A~52K;如图4所示原料瓦斯给源88A~88G连接所有的各个流量控制部52A~52K,对所有的流量控部52A~52K各个供给7种不同的原料瓦斯。
瓦斯流量控制部52A~52K,各个都有复收的流量调节器74、76、78、80、82、84及86;例如瓦斯流量控部52A有流量调节器74A、76A、78A、80A、82A、84A及86A;流量调节74A、76A、78A、80A、82A、84A及86A与所对应的原料瓦斯供给源88A~88G连接;因此流量调节器74A、76A、78A、80A、82A、84A及86A可控制所对应原料瓦斯供给源88A~88G所供给的各个不同种类的原料瓦斯流量。
流量由各流量调节器74A、76A、78A、80A、82A、84A及86A所控制,从原料瓦斯供给源88A~88G所供给的原料瓦斯的一部分经合流再供给喷燃器(burner)22A;不与燃料瓦斯及助燃瓦斯等合流的原料瓦斯,供给喷燃器(burner)22A所有的多个喷燃器(burner)22A所有的多个喷嘴(nozzle);图4所示的例中,流量调节器82A、84A及86A所供给的原料瓦斯经过合流再供给喷燃器(burner)22A的喷嘴(nozzle),而流量调节器74A、76A、78A、及80A所供给的各原料瓦斯,不经合流而供给所对应的喷燃器(burner)22A的各喷嘴(nozzle);原料瓦斯供给喷燃器(burner)22的形态并不限定于图4所示例,也可用其它形态。
瓦斯流量控制部52B~52K,均有与流量控制部52A同样构造不需再说明;又瓦斯流量控制部52B~52K的内部构造与图4所示瓦斯流量控制部52A相等而不另图标。
另外供给各喷燃器(burner)22A~22K的原料瓦斯,不像图4所示用流量调节器74、76、78、80、82、84及86等,也可用其它手段加以控制;例如在原料瓦斯的供给配管上配置分配器再经分配器在通各喷燃器(burner)22A~22K的配管上配置可以调整的瓣阀(valve)或孔口(orifice)以增淢瓣阀(valve)或孔口(orifice)的压力损失调整原料瓦斯对各喷燃器(burner)22A~22K的供给量。
控制部102与瓦斯控制部52A~52K有的各流量调节器74、76,78,80,82、84及86各别连接;例如在流量控制部52A内,控制部102与流量调节器74A、76A、78A、80A、82A、84A及86A各别连接;控制部102个别控制流量调节器74、76、78、80、82、84及86的流量;控制部102不一定要控制所有的流量调节器74、76、78、80、82、84及86,也可控制一部分的流量调节器。
控制部102,也可以供给喷燃器(burner)22A~22K的原料瓦斯量随时间变化的方式,加以控制流量调节器74、76、78、80、82、84及86等;例如配合玻璃微粒子堆积的成长也可在堆积初期、堆积中期及堆积后期的各阶段变化供给原料瓦斯的流量;控制部102并且与马达12、14及118连接,控制夹盘(chuck)12,第一移动轴16及第二移动轴18的旋转速度。
反应容器210,收容夹盘(chuck)12及喷燃器(burner)22A~22K;反应容器210将第一移动机构48,第二移动装置50,瓦斯流量控制部52A~52K等的玻璃母材制造装置200的构成要件与原料瓦斯反应时所发生的热量隔离,以保护玻璃母材制造装置200的构成要件;反应容器210并不需要收容上述全部的构成要件,也可收容上述构成要件的一部分。
并且玻璃母材制造装置200也可连接测定玻璃母材外径及纤核(core)径的预制件测定器(pre-form analyzer)100;从玻璃母材制造装置200制造的堆积体10,在与玻璃母材制造装置200成为别体的烧结装置烧结形成玻璃母材;而玻璃母材由与玻璃母材制造装置200成为别体的预制件测定器(pre-form analyzer)100,测定外径及纤核(core)径;如将预制件测定器(pre-form analyzer)100与控制部102连结时,可从预制件测定器(pre-form analyzer)100,将玻璃母材的外径及纤核(core)径输入控制部102;控制部102可按照从预制件测定器(pre-formanalyzer)100输入的玻璃母材外径及纤核(core)径的资料,控制各流量调节器74、76、78、80、82、84及86的流量。
图5表示喷燃器(burner)22A往返移动的轨迹;图4所示的玻璃材制造装置200,具有11支喷燃器(burner)22A~22K;但为简化说明起见,只表示1支喷燃器(burner)22A的移动轨迹;纵轴表示时间的经过,横轴表示喷燃器(burner)22A的移动距离。
第一移动机构48,喷燃器(burner)22A以实线所示的第一周期往返,第一移动周期的移动宽度为出发母材2全体长度的一部分区间,第一移动机构50,将第一移动机构48,以虚线所示的第二周期往返之,第二移移动周期的移动宽度也为出发母材2全体长度的一部分区间,第一移动机构48的移动宽度及第二移动机构50的移动宽度的只少一边,要为喷燃器(burner)设置间隔的整数倍为宜;又第二移动周期的移动宽度为喷燃器(burner)22A~22K等互相间隔的整数倍为宜;例如也可为喷燃器(burner)22A~22K互相间隔的1~2倍,图5中,第一移动周期的移动宽度比第二移动周期的移动宽度为小,也可使第一移动周期的移动宽度与第二移动周期的移动宽度为相同;喷燃器(burner)22A的移动轨迹,以实线所示第一周期的轨迹,重叠在虚线所示第二周期的轨迹上;因此本实施形态的玻璃母材制造装置200具有第一移动机构48及第二移动机构50的关系,喷燃器(burner)22A~22K的住返移动可在折返位置移动。
图6表示用图4所示玻璃母材制造装置200,制造玻璃母材的工艺;首先对各喷燃器(burner)22A~22K供给基本流量的原料瓦斯,在出发母材堆积玻璃微粒子以生成第一批次(batch)堆积体(S10);所谓基本流量者为忽视各喷燃器(burner)22A~22K的不同压力损失的同一供给量;因此各喷燃器(burner)压力损失相异时,控制部102,也会对各瓦斯流量控制部52A~52K传出同一输出信号,故从各瓦斯流量控制部52A~52K对各喷燃器(burner)22A~22K供给同一流量的原料瓦斯。
其次,用与玻璃母材制造装置200成为别体未图标的烧结装置,将第一批次(batch)堆积(S10)生成的第一批次(batch)堆积体,经热处理使透明玻璃化以生成第一批次(batch)玻璃母材(SI2)。
堆积体10的厚度与透明玻璃化后的玻璃母材的厚度的关系,由堆积体的嵩密度(容积密度)而变化;因此在堆积体10透明化前的阶段,很困难判定堆积体10的堆积量在出发母材2的长轴方向上的均一性。
并且用与玻璃母材制造装置成为别体的预制件测定器(pre-formanalyzer)100,使雷射光(laser)等透过玻璃母材,再测定透过光线的偏离位置,以求玻璃母材内部的折射率分布,再从折射率分布,可求玻璃母材的外径;因此,预制件测定器(pre-form analyzer)100,对尚未透明玻璃化前阶段的白色多孔质堆积体10,无法透过光线的关系,而无法利用;故用预制件测定器(pre-form analyzer)100,来判定堆积体10的堆积量在出发母材2的长轴方向上的均一性时,必须将堆积体10烧结成透明玻璃化。
再次为测定第一批次(batch)玻璃母材的外径及纤核(core)径(S14);例如使用预制件测定器(pre-form analyzer)100,测定第一批次(batch)玻璃母材的外径和第一批次(batch)出发母材2的外径或纤核(core)径的比的分布,即测定堆积比分布;将所测定的堆积比对应各喷燃器(burner)22A~22K的堆积范围,可知各喷燃器22A~22K的玻璃微粒子的堆积特性。
堆积比分布,可从下式算出;
纤核饵棒(core rod)率=(出发母材外径)/(玻璃母材外径)
堆积比=(1/测定位置的纤核饵棒率)/(1/基准位置的纤核
饵棒率)
在此纤核饵棒(core rod)为发母材2。
接下来,对个别喷燃器(burner)22A~22K,按照从算出堆积比分布所得的各喷燃器(burner)22A~22K的堆积特性,算出各喷燃器(burner)22A~22K的原料瓦斯流量对基本流量的补偿值(S16);原料瓦斯流量的补偿值算出要使沿出发母材2的长轴方向的玻璃微粒子的堆积分布具有均一性;在补偿值算出阶段(step)(S16),补偿值的算出,要使调整范围在基本流量的50%以下;如调整范围超过50%,某喷燃器(burner)与邻接喷燃器(burner)间原料瓦斯供给量有差开之情形,玻璃母材烧结时,容易产生缺陷。
再来,在补偿值算出阶段(step)(S16),按照算出的补偿值对基本流量加以补正的原料瓦斯流量供给各喷燃器(burner)22A~22K,使玻璃微粒子在出发母材2堆积而生成第二批次(batch)堆积体(S18);在此实施第二批次(batch)堆积体(S18);在此实施第二批次(batch)堆积(S18)期间,基本流量可随时间的经过而变化;但实施第二批次(batch)堆积(S18)期间供给各喷燃器的原料瓦斯流量的补偿值,不随时间变化,即一旦对各流量调节器74、76、78、80、82、84及86设定补偿值后一直到第二批次(batch)堆积(S18)结束不加以变更补偿值。
再下来,由第二批次(batch)堆积(S18)所形成的第二堆积体,用烧结装置透明玻璃化以生成第二批次玻璃母材(S20),其次测定第二批次(batch)玻璃母材的直径及核(core)径,计算堆积分布(S22)。
其次,按照对应各喷燃器(burner)22A~22K的个别位置的第一批次(batch)玻璃母材堆积比与第二批次(batch)的玻璃母材堆积比的比率,对各喷燃器(burner)22A~22K算出个别的补偿值(S24);首先,算出第一批次(batch)的玻璃母材堆积比和第二批次(batch)的玻璃母材堆积比的比率,在喷燃器(burner)22A~22K个别位置的变化率;此堆积比的比率的变化率表示第一玻璃母材的玻璃微粒子堆积量和第二玻璃母材的玻璃微粒子堆积量的比率,在喷燃器(burner)22A~2K个别位置的变化率;以下列式表示算出玻璃微粒子堆积量比率的变化率。
堆积比的变化率=(第二玻璃母材堆积比)/(第一玻璃母材堆积比)
再来,依照算出的堆积比的变化率,来调整供给喷燃器(burner)22A~22K的原料瓦斯流量的补偿值,以使沿出发母材2的长轴方向的玻璃微粒子具有均一性的堆积分布。
其次,在补偿值算出阶段(step)(S24),按照算出的补偿值对基本流量加以补正的原料瓦斯流量供给多个各喷燃器(burner)而在出发母材堆积玻璃微粒子,生成第三批次(batch)堆积体(S26);在实施此第三批次(batch)堆积(S26)期间,基本流量可随时间的经过而变化;但在实施第三批次(batch)堆积(S26)期间,各喷燃器的原料瓦斯供给量的补偿值,不随时间变化;即一旦对各流量调节器74、76、78、80、82、84及86设定补偿值后,一直到第三批次(batch)堆积(S26)结束,不加以变更补偿值。
再下来,由第三批次(batch)的堆积(S26)所制造的第三批次(batch)堆积体,用烧结装置透明玻璃化以生成第三批次(batch)的玻璃母材(S28);在第三批次(batch)的堆积(S26),第三批次(batch)的玻璃化(S28),及补偿值算出(S24)所说明的堆积、烧结、补偿值算出等的工艺,重复多数批次(batch),则可制造玻璃微粒子的堆积分布有均一性的玻璃母材;另外不用第三批次(batch)堆积(S26),第三批次(batch)玻璃化(S28),补偿值算出(S24)说明的堆积、烧结及补偿值算出等的工艺;也可重复第二批次(batch)的堆积(S18),第二批次(batch)的玻璃化(S20),及补偿值算出(S16)等所说明的堆积、烧结及补偿值算出等工艺。
如以上所述,每当实际制造多数批次(batch)玻璃母材时,需推测及调整要使沿出发母材2的长轴方向的玻璃微粒子的堆积分布具有均一性的条件,则可制造玻璃微粒子的堆积分布均一的玻璃母材。
第一实施例
使用图4所示玻璃母材制造装置200,制造堆积体10;但采用的喷燃器(burner)并非11支,而为10支喷燃器(burner)以150mm的间隔配置;因此图4所示喷燃器(burner)22A~22K中,用喷燃器(burner)22A~22J;在外径40mm的出发母材2,堆积玻璃微粒子,以生成外径平均180mm的堆积体10。
各喷燃器22A~22J的瓦斯供给量,配合堆积体外径的增加而加以变化;例如,在堆积初期控制瓦斯供给量为H2:50Nl/min,O2:30Nl/min,原料瓦斯(SiCl4):3.5Nl/min,在堆积终了时,控制瓦斯供给量为H2:100Nl/min,O2:50Nl/min,原料瓦斯(SiCl4):23Nl/min。
喷燃器(burner)22A~22J的移动速度设定使第一移动机构48的移动速度为1,000mm/min,第二移动机构50的移动速度20mm/min;又第一移动机构48及第二移动机构50的移动宽度均设定为150mm;在出发母材2堆积玻璃微粒子期间,喷燃器(burner)22A~22J与堆积体10之距离设定成一定。
并且,对瓦斯流量控制部52A~52J所有的全部流量调节器74~86,输出同一信号,以使对全部喷燃器(burner)22A~22J,供给同一流量的原料瓦斯。
又,出发母材2的旋转数,随堆积体10的外径增加而加以控制;例如堆积开始时,旋转数控制在110rpm,堆积终了时的旋转数控制为30rpm。
依上述的设定条件制造堆积体10,并将制造的堆体10加以透明玻璃化,以制造玻璃母材。
第二实施例
以预制件测定器(pre-form analyzer)100,测定第一实施例的堆积比分布之结果,如图7所示两条箭头所示从左算起,第三个喷燃器(burner)22c及第七个喷燃器(burner)22G所对应位堆积比较其它位置的堆积比为低;所以为使沿玻璃母材长轴方向的堆积比分布成为均一,调整对喷燃器(burner)22C及22G的原料瓦斯供给条件如下所述。
即设定各流量调节器74~86使10个喷燃器(burner)22A~22J中,从左第三个喷燃器(burner)22C及第七个喷燃器(burner)22G为其它喷燃器(burner)的1.20倍及1.10倍;在堆积玻微粒子期间,此流量比保持一定;对喷燃器22C及22G的原料瓦斯供给条件以外的条件,均设定为与第一实施例同样的条件。
依上述的设定条件,在外径40mm的出发母材2堆积玻璃微粒子,以制造外径平均为180mm的堆积体10;再将制造的堆积体10,加以透明玻璃化以制造玻璃母材。
第三实施例
测定第二实施的堆积比分布的结果,如图7所示可知两条箭头所示从左第三个喷燃器(burner)22C和第七个喷燃器(burner)22G所对应位置为中心的领域的堆积比,较其它位置的堆积比为低;所以为使沿玻玻璃母材的长轴方向的堆积比分布成为均一,而调整喷燃器(burner)22A~22J的原料瓦斯供给条件如下所述。
即喷燃器(burner)22A~22J的供给条件,以基本供给量为1时,调整各喷燃器(burner)22A~22J所对应的流量调节器使各喷燃器(burner)22A~22J的供应量,从头依序为1.04、1.04、1.08、0.97、0.90、0.97、1.18、1.00、0.93及0.90倍;在堆积玻微粒子期间,此流量比保持一定;原料瓦斯供给条件以外的条件,均设定与第二实施例的条件相等。
依照上述的设定条件,在外径40mm的出发母材2堆积玻璃微粒子,以制造外径平均180mm的堆积体10;再将此制造的堆积体10透明玻璃化,以制造玻璃母材。
图7表示第一实施例及第二实施例的各堆积比的变化情形;图7中以方形点表示的曲线表示第二实施例制造的玻璃母材,以预制件测定器(pre-form analyzer)100测定所得的堆积分布;另外以三角点表示的曲线表示第一实施例制造的玻璃母材,以预制件测定器(pre-formanalyzer)100测定所得的堆积分布;图中箭头各对应从左第三个及第七个喷燃器(burner)22C及22G的位置。
如图7所示的第一实施例对应箭头所示从左第三个喷燃器(burner)22C及第七个喷然器(burner)22G位置范围的堆积较低的关系,沿玻璃母材的长轴方向的玻璃微粒子堆积量变为不均一。
因此,在第二实施例,经由调整瓦斯控制部52C及52G所有的流量调节器74C~86C及74G~86G,以增加对从左第三个喷燃器(burner)22C及第七个喷燃器(burner)22G的原料瓦斯供给量;所以在箭头所示喷燃器(burner)22C及22G的位置比较时,可知第二实施例的堆积比较第一实施例的堆积比有所增加;即对应喷燃器(burner)22C及22G的位置范围,可知第二实施例玻璃微粒子的堆积量比第一实施例玻璃微粒子的堆积量增加的关系,第二实施例的堆积比分布比第一实施例的堆积比分布在玻璃母材的长轴方向较有均一性。
图8表示第一实施例的堆积比与第二实施的堆积比的变化率;即图8表示第二实施的部分堆积比的增加对第一实施例的堆积比的增加程度;为求堆积比的变化率,对应各喷燃器(burner)22A~22J个别位置,以求第二实施例的堆积比对第一实施例的堆积比有所变化的比率;如图8所示,对应第三个喷燃器(burner)22C及第七个喷燃器(burner)22G,如箭头所示的位置的变化率较高。
图9表示第三实施例及第一实施例的各堆积比的变化;图9中方形点所示曲线表示由第三实施例所制造的玻璃母材,以预件测定器(pre-form analyzer)100测定所得的堆积比分布;另外以三角点表示的曲线;表示由第一实施例所制造的玻璃母材,以预制件测定器(pre-form analyzer)100测定所得堆积比分布;第三实施例系按照第二实例的结果调整各喷燃器(burner)22A~22G的原料瓦斯供给量;因此如图9所示,第三实施例的堆积比分布实质上在玻璃母材的长轴方向具有均一性。
图10表示第三实施例的堆积比与第一实施例的堆积比的变化率;即图10表示第三实施的部分堆积比的增加对第一实施的堆积比有所增加的程度;为求上述堆积比的变化率,对应各喷燃器(burner)22A~22J个别位置以求第三实施例的堆积比对第一实施例的堆积比有所变化的比率;如图10所示,以喷燃器(burner)22C及喷燃器(burner)22G为中心,可知第三实施例的各喷燃器(burner)22A~22J的变化率增加的情形。
以上说明的第一实施例,第二实施例及第三实施例,对应图6的流程图时,第一实施例对应于第一批次(batch)的堆积(S10)及第一批次的(batch)玻璃化(S12)以制造第一批次(batch)的玻璃母材;再来,第二实施例对应于第一批次(batch)的玻璃母材外径及纤核(core)径的测定(S14),补偿值算出(S16),第二批次(batch)的堆积(S18),及第二批次(batch)的玻璃化(S20)以制造第二批次(batch)的玻璃母材;接下来,第三实施例对应于第二批次(batch)的玻璃母材外径及纤核(core)径测定(S22),补偿值算出(S24),第三批次(batch)的堆积(S26),及第三批次的(batch)玻璃化(S28)以制造第三批次的(batch)的玻璃母材。
因此,第一实施例、第二实施例及第三实施例每当调整补偿值,可知如图7及图9所示,玻璃微粒子的堆积比分布更成为均一;因此在图4至图6所示的本实施形态,可制造堆积分布均一的玻璃母材。
图11表示玻璃母材制造装置200的变形低减机构一实施形态,图11(A)为玻璃母材制造装置200的斜视图,图11(B)表示玻璃母材制造装置200的平面图,图11(C)表示从图11(A)的箭头A方向所见弯曲结构204的放大断面图;图11的玻璃制造装置200,在反应容器210以外的部分,其构成与图4所示玻璃母材制造装置200相同;在此图1 1中玻璃母材制造装置200的反应容器210,堆积体10,喷燃器22,变形低减机构以外的构成结构为简化说明而加以省略又为说明的简化,也将喷燃器(burner)22简示。
使用玻璃母材制造装置200制造堆积体10时,由喷燃器(burner)22生玻璃微粒子所发生的热量,使玻璃母材制造装置200的内部高温化;例如堆积玻璃微粒子时,装置内面之温度可达数百度,而堆积微粒子后,装置内的温度恢复到室温;如此在此装置内重复温度的激裂上升和下降,即由热循环(heat cycle)使构成装置的构件材料,尤其反应器210由热应力起因,导致变形或龟裂;因此不但对制造的堆积体10的特性有恶性影向,并且反应容器210破损时,会使玻璃母材制造装置无法操作。
兹在反应容器210设变形彽减机构,以吸收、分散或抑制反应容器210的热应力,并防止该装置的变形或损伤。
图11所示变形低减机构包含在反应容器210所形成的一弯曲的弯曲结构部204;如图11(C)所示的弯曲结构部204的断面,具有从反应容器的壁面向外侧膨胀的弯曲结构;又弯曲结构部以绕反应容器210一周的方式形成于反应容器210;即以弯曲结构部204为界,将反应容器210断面分割为二,并且弯曲结构部204也可在应容器210的多个处形成,以将反应容器204,分割成多个断面;此弯曲结构部204可吸收反应容器210的热膨胀,以防止装置的变形或损伤。
弯曲结构部204以与反应容器210相同的材料所形成例如弯曲结构部204所使用的材料,以使用镍(Ni)材为宜,也可使用不锈钢材,而且弯曲结构部也可以与反应容器210相异的材料形成。
图12表示变形低减机构的其它实施形态,图12(A)为玻璃母材制造装置200的斜视图,图12(B)表示玻璃母材制造装置200的平面图,图12(C)表示从图12(A)的箭头A所见变形限制部212的放大断面图;图12的玻璃母材制造装置200,在反应容器210以外之处,具有与图4所示的玻璃母材制造装置200相同的构成,所以在图12中玻璃母材制造装置200的反应容器210,堆积体10,喷燃器(burner)22变形低机构以外的构成结构为说明的简化而加以省略,同样为简化说明也将喷燃器(burner)22简示之。
图12所示的变形低减机构,有限制反应容器210变形的变形限制部212,如图12(C)所示的变形限制部212使用中空的角型钢管,又只要能限制反应容器210的变形,也可使用角型钢管以外的槽型钢,H钢等的构件为变形限制部212。
两变形限制部212,以绕反应容器210周围一周的方式形成以限制反应容器210的变形,两变形限制部212,以互相垂直的方向绕反应容器210的周围一周,则可限制反应容器210在上下,左右及前后方向的热应力变形,并且变形限制部212,可抑制由反应容器210内的热循环(heat cycle)所发生的热应力对反应容器210的损伤及变形。
变形限制部212的材料使用碳钢或不锈钢等也可使用线膨胀率较低,例如1.2×10-5/℃~1.8×10-5/℃程度的碳钢或不锈钢以外的材料为变形限制部212。
图13表示变形低减机构的其它实施形态,图13(A)为玻璃母材制造装置200的斜视图,图13(B)表示玻璃母材制造装置200的平面图,图13(C)从箭头A的方向所见曲面形状壁面214的放大断面;图13的玻璃母材制造装置200,在反应容器210以外之处,其构成与图4所示的玻璃母材制造装置200相等,所以在图13中,玻璃母材制造装置200的反应容器210,堆积体10,喷燃器(burner)22,变形低减机构以外的构成结构,为简化说明而加以省略,同样为简化说明也将喷燃器(burner)22加以简示。
反应容器210的变形低减机构为连续弯曲形状的曲线形状壁面214,图13(C)所示的曲面形状壁面214,是由多数连续的弯曲面所形成,反应容器210因有曲面形状壁面214,使在反应容器210内由热循环(heat cycle)发生的热应力分散在构造的各曲面部分,而不集中在一点,所以曲面形状壁面214可抑制热应力对反应容器210的损伤及变形。
图14表示变形低减机构的其它实施形态,图14(A)为玻璃母材制造装置200的斜视图,图14(B)表示玻璃母材制造装置200的平面图,图14(C)表示图14(A)从箭头A的方向所见滑动(slide)板部216放大的断面;图14的玻璃母材制造装置200在反应容器210以外之处,其构成与图4所示的玻璃母材制装置200相同,所以在图14中,玻璃母材制造装置200的反应容器210,堆积体10,喷燃器(burner)22,变形低减机构外的构成结构为简化说明而加以省略,同样为简化说明也将喷燃器(burner)22加以简示。
反应容器210,具有将反应容器210的一部分壁面重复成为可滑动(slide)的滑动(slide)板部216的变形低减机构,反应容器210具有绕反应容器210周围一周的滑动板部216,滑动板部216可使反应容器210的一部分壁面重复成可滑动,以使反应容器内由热循环(heat cycle)发生的热应力由壁面的滑动加以分散而不集积,因此可抑制反应容器210的损伤及变形。
第一实施例
使用具有图11所示的弯曲结构部的玻璃母材制造装置200,制造堆积体10;准备以轴向气相沉积法VAD(vapor phase axial deposition)法制造的长500mm,外径25mm的出发母材2以夹盘(chuck)12把持出发母材2;对喷燃器(burner)22A~22k,供给Sicl4:10Liter/min,O2:100Liter/min,H2:200Liter/min的原料瓦斯,助燃瓦斯,及燃料瓦斯;出发母材2以10rpm旋转,而沿出发母材2的长轴方向,喷燃器(burner)22A~22K以50mm/min往返移动,以使玻璃微粒子堆积在出发母材2;由上述的玻璃微粒子堆积工艺而得外径150mm的堆积体10。
玻璃微粒子在出发母材2堆积期间,反应容器210内的温度在80℃~310℃间变化,堆积终了时,反应容器210内的温度下降到30℃,此堆积工艺重复100次;反应容器210内,由热应力对反应容器210的变形控制在1mm,反应容器210并未因热应力发生龟裂;又制造出来的堆积体10中,并无任何因反应容器210的损伤及龟裂而混入的不纯微粒子,因此所制造堆积体10中,也无因混入不纯微粒子而引起的空孔状缺陷。
第二实施例
使用具有图12所示的变形限制部212玻璃母材制造装置200,以制造堆积体10,变形低减机构用变形限制部212以外,以与第一实施例相同的条件制造外径150mm的堆积体10。
玻璃微粒子在出发母材2堆积期间,反应容器210内的温度在80℃~310℃间变化,堆积终了时,反应容器210内的温度下降到30℃;此堆积工艺重复120次;反应容器210内,因热应力对反应器210的变形控制在1mm,反应容器210并未因热应力发生龟裂,又制造的堆积体10中,并无任何因反应容器210的捐伤及龟裂而混入不纯微粒子,因此所制造堆积体10中,也无因混入不纯微粒子而引起的空孔状缺陷。
第三实施例
使用具有图13所示的曲面形状壁面214的玻璃母材制造装置200以制造堆积体10,变形低减机构用曲面形状壁面214外,与第一实施例相同的条件制造外径150mm的堆积体10。
玻璃微粒子在出发母材2堆积期间,反应容器210内的温度在80℃~310℃间变化,堆积终了时,反应容器210内温度下降到30℃;此堆积工艺重复120次;反应容器210内,由热应力对反应容器210的变形,控制在1mm,反应容器210并未因热应力发生龟裂,又制造的堆积体10中,并无任何因反应容器210的损伤及龟裂而混入不纯微粒子,因此所制造的堆积体10中,也无因混入不纯微粒子而引起空孔状缺陷。
第四实施例
使用具有图14所示的滑动板部126的玻璃母材制造装置200,以制造堆积体10;徐变形低减机构使用滑动板部126以外,以与第一实施例相同的条件制造外径150mm的堆积体10。
在出发母材2堆积玻璃微粒子期间反应容器210内的温度在80℃~310℃间变化,堆积终了时的反应容器210内温度下降到30℃;此堆积工艺重复130次;反应容器210内,由热应力对反应容器210的变形,控制在1mm,反应容器210并未因热应力而发生龟裂,又制造的堆积体10中,并无任何因反应容器210的损伤及龟裂而混入不纯微粒子,因此所制造的堆体10中,也无因混入不纯微粒子而引起的空孔状缺陷。
第五实施例
使用具有图13所示的曲面形状壁面214的玻璃母材制造装置200,以制造堆积体10,除变形低减机构使用曲面形状壁面214以外,以与第一实施例相同条件制造外径150mm的堆积体10。
在出发母材2堆积玻璃微粒子期间,反应容器210内的温度在80℃~310℃间变化,堆积终了时的反应容器210内的温度下降到30℃;此堆积工艺重复170次;反应容器210内的热应力对反应容器210的变形,控制在1mm;反应容器210并未因热应力而发生龟裂,又制造的堆积体10中,并无任何因反应容器210的损伤及龟裂而混入不纯微粒子,因此所制的堆积体10中,也无因混入不纯微粒子而引起的空孔状缺点。
第一比较例
使用无如图11~图14所示的变形低减机构的公知玻璃母材制造装置以制造堆积体10;除无变形低减机构以外,以与第一实施例相等的条件制造外径150mm的堆积骿10。
在出发母材2堆积玻璃微粒子期间,反应容器210内的温度在80℃~310℃间变化,堆积终了时的反应容器210内的温度下降到30℃,此堆积工艺重复40次;反应容器210内的热应力对反应容器210的变形达到25mm;又反应容器有五处因热应力而发生龟裂,并且所制造的堆积体10中,发生多数因反应容器210的损伤及龟裂而混入不纯微粒子所引起空孔状陷,因此所制造的堆积体10,成为无法使用的产品。
如以上说明,设变形低减机构,则可减少热应力对反应容器210变形、龟裂及损伤;因此可防止因反应容器210的变形,龟裂,及损伤而不纯微粒子混入堆积体所生的空孔状缺陷;并且可延长玻璃母材制造装置200的维修或更新间隔,可以制造低成本及高品质的玻璃母材。
图15为玻璃母材制造装置200的把持具的一实施形态的斜视图,图16表示图15所示把持具310的一部分平面;玻璃母材制造装置具有将堆积体10把持移送到反应容器210的外面的把持具310,把持具要具有把持堆积体两端的图锥部306的装置。
例如图15所示实施例态,把持具310具备可从上下方向夹圆锥部306以便保持着圆锥部306的三支夹钳(clamp)314a~314c,该夹钳(clamp)314a~314c以互相的连结轴316为中心旋转从圆锥部306的上下方向加以夹持,例如夹钳(clamp)314c,将圆锥部306从上向下压着,而夹钳(clamp)314a~314b则将圆锥部306从下向上压着。
又该夹钳(clamp)314a~314c装设在具有旋转轴的杆柄(arm)318先端,杆柄(arm)的水平方向的移动,可带动把持堆积体10的夹钳(clamp)314a~314c也在水平方向移动,因此可将堆积体10向反应容器210的外面移送。
并且夹钳(clamp)314a~314c实质上要具有如图16所示圆锥部306的一部分倾斜320的角度相同的凹部312a~312c;凹部312a~312c如图15所示为一种弯曲沟,又凹部312a~312c,在实质上也可为V字型的沟;因夹钳(clamp)314a~314c,有凹部312a~312c可确实的把持圆锥部306。
因把持具310有把持圆锥部306的装置,用把持具310夹持堆积体10移送时,可防止堆积体损伤或破损。
例如,公知的把持具移送堆积体10时,把持出发母材2的两端,当把持外径细小的出发母材2举起时,出发母材2因堆积体的重量而龟裂,使堆积体10落下损坏;一方面,如以把持具把持较大外径及强度的堆积体10的圆柱部304时,会使堆积体10内部的多孔毁坏及堆积体10的表面损伤,此堆积体10的表面损伤及毁坏的多孔使在堆积体10经透明玻璃化所形成的玻璃母材残存凹凸或气泡,此残存在玻璃母材的凹凸或气泡需要加以去除,而因去除凹凸或气泡的工艺使制造玻璃母材的材料利用率低降。
Figure A0181327100431
因此本实施态的把持具310具备把持堆积体10的圆锥部306的装置,把持具310由于把持堆积体10的圆锥部306,所以在不损伤堆积体10的圆柱部304之下可将堆积体10移送;并且圆锥部306比出发母材2有较大的外径及强度的关系,由把持圆锥部306,可防止堆积体10的落下破损。
图17表示把持具310的其它实施形态;此把持具310比图15的把持具310构成更增设调整夹钳(clamp)314a~314c在堆积体10的轴方向位的机构。
调整夹钳(clamp)314a~314b位置的机构包括支持住夹钳(clamp)314a~314c的杆柄(arm)318及将杆柄(arm)在堆积体10的轴方向移动的螺合轴330;螺合轴330贯通杆柄(arm)318,而与杆柄(arm)318螺合,并且螺轴330连接电动马达336,由电动马达336旋转螺合轴330可将杆柄(arm)318在堆积体10的轴方向移动,又位置调整机构具有与螺合轴330平行的贯穿杆柄(arm)的导向(guide)轴。
由以上图17的构成,配合堆积体10的长度,以电动马达336旋转螺合轴330,使杆柄(arm)318在堆积体10的轴方向移动到适当位置,再把持圆锥部306。
图18表示把持具310的其它实施形态,此把持具310比图15的把持具310构成更增设在实质上能以一的压力把持圆锥部306的把持压力调整器;例如在图18的把持压力调整器为在夹钳(clamp)314a~314c与圆锥体306的接触面所形成的弹性体324a~324c;介由在夹钳(clamp)314a~314c与圆锥部306的接触面所形成的弹性体324a~324c,在圆锥部306具有凹凸的情形下,也能确实的把持圆锥部306。
图19表示把持具310的其它实施形态;把持具310具有可夹圆锥部306而加以保持的夹钳(clamp)314a及314c,而夹钳(clamp)314a及314c具备凹部312a(未图标)及312c;并且把持具310,具有把持角度调整部322a及322c,以便调整夹钳(clamp)314a及314b的凹部312a及312c的角度,在实质上使与圆锥部306的一部分倾斜320的角度相同;所以把持具310配有把持角度调整部322a及322c的关系可确实地把持圆锥部306,把持角度调整部322a及322c也可各用电动马达旋转夹钳(clamp)314a及314c。
如要把持以虚线所示外径较大的堆积体10时,把持角度调整部322a及322c,向箭头所示方向旋转夹钳(clamp)314a及314c;此时把持角度调整部322a及322c旋转夹钳(clamp)314a及314c,使凹部312a及312c的角度在实质上与圆锥部306的倾斜320角度相同,因此虽然堆积体10的外径相异,只要把持角度调整部322a及322c旋转夹钳(clamp)314a及314c,可使把持具310能确实地把持圆锥部306。
图20表示把持具310的其它一种实施形态;图20的把持压力调整器装配有可按照圆锥部306的曲面而伸缩的多个的柱状体326a及326c,该多个柱状体326a及326c,各设置在其对应的夹钳(clamp)314a及314c;柱状体326a及326c的先端,为顾及不损伤堆积体10的表面,在其先端形成圆形状的先端部328a及328c;因多个柱状体326a及326c的先端部328a及328c可按照圆锥部306的曲面而上下伸缩的关系,能以均一的压力把持圆锥部306。
实施例
以玻璃母材制造装置200制造的堆积体10,用图15所示的把持具310移送到玻璃母材制造装置200的外面。
在反应容器210内,以夹盘(chuck)12把持出发母材2的两端;旋转出发母材2,在出发母材2的外周堆积玻璃微粒子,以制造中央有圆柱部304两端为圆锥部306的堆积体10;堆积体10的制造终了后,启开反应容器210的开闭窗308。
其次将杆柄(arm)318伸入反应容器210的内部,使两个把持具310从开闭窗308***反应容器210内,各把持具310把持各对应的堆积体10两端的圆锥部306,各把持具310,将夹钳((clamp)314a~314c的凹部312a~312c以嵌入圆锥部306的方式夹住圆锥部306;因此堆积体10由把持具310所支持住,然后松解夹盘(chuck)12,使出发母材2从夹盘(chuck)12脱离,再收缩杆柄(arm)318将堆积体10从反应容器210取出。
装设杆柄(arm)的台车,为堆积体10的透明玻璃化而移动到烧结装置;由旋转或伸缩杆柄(arm)318,将堆积体10设置在烧结装置的所定位置;另外堆积体10从反应容器210取出后,也可将堆积体10搭载于把持具310同样有凹部312a~312c的台车移送。
依照以上的顺序,使用把持具310,移送全长1500mm,重量100kg的堆积体10,100支;全部堆积体10的圆柱部304均无损伤,并且此100支堆积体10,经烧结透明化后,所有的堆积体10的圆柱部304也均无表面损伤及内部气泡。
比转例
移送全长1500mm,重量100kg的堆积体10,50支,用公知的把持具;把持堆积体10的圆柱部304移送,经烧结移送的堆积体10的结果,烧结所得的50支玻璃母材中,45支玻璃母材的圆柱部304的表面有损伤,又全部的50支玻璃母材的圆柱部304的内部有气泡残留。
所以由图15~图20所示的把持具310移送堆积体10时,堆积体10的圆柱部304不受损伤。
并且以上说明用把持具310将堆积体10在水平方向送的例;但堆积体10的移送方向并不限定于水平方向,堆积体10的长轴方向也可从水平方向旋转成为垂直方向,并以垂直的状态移送。
以上将本发明以实施形态加以说明,本发明的技术范围并不限定上述实施形态所述的范围;上述实施形态,可加以多种变更或改良,此种加以变更或改良的形态,也属于本发明的技术范围,当可从权利要求的叙述加以明了。
产业上的利用可能性
由本发明的玻璃母材制造装置及玻璃母材制造方法,可制造在玻璃母材的长轴方向所堆积的玻璃微粒子的堆积量具有均一性的玻璃母材。

Claims (45)

1.一种有关于制造光纤材料的玻璃母材制造装置,其特征是,该装置包括:
多个喷燃器:沿出发母材的长轴方向以所定之间隔配成一列;
多个流量调节器;该多个喷燃器各别至少连结一个该流量调节器,以调节供给该喷燃器的玻璃微粒子原料瓦斯的流量;
多个控制部:各别连结在该流量调节器,以个别控制该多个流量调节器;
该玻璃母材制造装置的该喷燃器沿该玻璃母材的出发母材的长轴方向,在该出发母材全长度的一部分区间往返移动,并在该出发母材堆积该玻璃微粒子以形成该玻璃母材的母材堆积体。
2.如权利要求1所述的玻璃母材制造装置的该控制部具有第一及第二控制手段:
第一控制手段:控制该多个流量调节器,使该原料瓦斯的基本流量供给该多个喷燃器;第二控制手段;对该基本流量并按照该多个喷燃器各算出的供给该喷燃器的原料瓦斯流量的补偿值,以控制该多个流量调节器。
3.如权利要求2所述的玻璃母材制造装置的该第二控制手段是按照由该多个喷燃器实际堆积的该堆积体透明化的该玻璃母材堆积比所算出的该多个流量调节器各别的前期补偿值为特征。
4.如权利要求3所述的玻璃母材制造装置该第二控制手段是对应该多个喷燃器各别的位置,按照第一玻璃母材堆积比和第二玻璃母材堆积比的比率以调整该多个流量调节器各别的该补偿值为特征;
所谓第一母材堆积比者为以该第一控制手段控制该流量调节器所形成的该堆积体,经透明玻璃化的玻璃母材堆积比,第二母材堆积比者为由该第一控制手段及第二控制手段以控制该流量调节器所形成的该堆积体,经透明玻璃化的玻璃母材堆积比。
5.如权利要求3所述的玻璃母材制造装置的该控制部是连接在测定该玻璃母材外径及纤核径的预制件测定器为特征。
6.如权利要求2所述的玻璃母材制造装置的该第二控制手段所算出的该补偿值在该基本流量的50%以下为特征。
7.如申专利范围第2所述的玻璃母材制造装置的该第一控制手段以供给该喷燃器的该原料瓦斯流量随时间的经过而变化的方式,加以控制该流量调节器为特征。
8.如权利要求1所述的玻璃母材制造装置,对一个该喷燃器连接多个该流量调器为特征。
9.如权利要求8所述的玻璃母材制造装置的该多个流量调节器各别控制相异种类的原料瓦斯流量为特征。
10.如权利要求1项所的玻璃母材制造装置,更有第一及第二移动机构;其中第一移动机构:该多个喷燃器沿该出发母材的长轴方向以第一周期往返移动的;
第二移动机构;将该第一移动机构以比该第一周期较长的第二周期往返移动的。
11.如权利要求1所述的玻璃母材制造装置,具备反应容器及变形低减机构的;该反应容器为收容该多个喷燃器;该变形低减机构为低减在制造玻璃母材时发生的热量所引起的该反应容器的变形。
12.如权利要求11所述的玻璃母材制造装置的该变形低减机构包含在该反应容器所形成的弯曲状的弯曲结构部为特征。
13.如权利要求12所述的玻璃母材制造装置的该弯曲结构部以绕该反应容器一周的方式,形成于反应容器。
14.如权利要求11所述的玻璃母材制造装置的该变形低减机构包含限制反应容器变形的变形限制部为特征。
15.如申请利范围第14所述的玻璃母材制造装置在该反应器周围,以绕该反应容器一周的方式,至少有一变形限制部。
16.如申请利范围第15所述的玻璃母材制造装置的该变形限制部的材料,使用碳钢或不锈钢为特征。
17.如权利要求14所述的玻璃母材制造装置的该变形限制部的材料使用角形钢管为特征。
18.如权利要求11所述的玻璃母材制造装置的该反应容器的该变形低减机构,为连续弯曲状的壁面。
19.如权利要求11所述的玻璃母材制造装置的该反应容器以该反应容器壁面的一部分可重复滑动的滑动板部为该变形低减机构。
20.如权利要求19所述的玻璃母材制造装置的该反应容器在该反应容器周围以绕设于反应容器一周的滑动板部为变形低减机构。
21.如权利要求1所述的玻璃母材制造装置,更具备把持该堆积体从该玻璃母材制造装置向外面移送的把持具;并且该把持具有把持该堆积体两端圆锥部的装置。
22.如权利要求21所述的玻璃母材制造装置的该把持具要有与该堆积体的圆锥部的一部分倾斜角度,在实质上相等角度的凹部。
23.如权利要求22所述的玻璃母材制造装置的该凹部为弯曲沟者。
24.如权利要求22所述的玻璃母材制造装置的该凹部,在实质上为V字型沟。
25.如权利要求22所述的玻璃母材制造装置的该把持具包含该凹部装有夹钳从上下方向以夹住圆锥部,来保持该圆锥部为特征。
26.如权利要求25所述的玻璃母材制造装置,其多个该夹钳以互相连结该多个夹钳的轴为中心而可旋转。
27.如权利要求22所述的玻璃母材制造装置的该把持具包括该夹钳及把持角度调整部;而该夹钳包含该凹部以夹住该圆锥部来保持该圆锥部;把持角度调整部则调整该夹钳的该凹部角度在实质上使与圆锥部的一部分倾斜角度相等。
28.如权利要求27所述的玻璃母材制造装置,该把持角度调整部以该夹钳长轴方向为轴,并以该轴为中心可加以旋转该夹钳为特征。
29如权利要求21所述的玻璃母材制造装置,该把持具包括把持压力调整器使在实质上以均一的压力把持该圆锥部。
30.如权利要求29所述的玻璃母材制造装置,该把持压力调整器,在该夹钳与该圆锥部的接触面形成为弹性体。
31.如权利要求29所述的玻璃母材制造装置,该把持压力调整器系为按照该圆锥部的曲面而伸缩的多个柱状体。
32.如权利要求25所述的玻璃母材制造装置,该把持具装有在堆积体的轴方向,调整夹钳位置的调整机构。
33.如权利要求32所述的玻璃母材制造装置,该夹钳位置的调整机构包括杆柄和螺合轴为特征;
而该杆柄支持该夹钳;螺合轴螺合该杆柄,使杆柄在该堆积体的轴方向移动。
34.一种有关于光纤原料的玻璃母材制造方法,包括堆积阶段及流量控制阶段;
该堆积阶段沿该玻璃母材的出发母材的长轴方向,该多个喷燃器在对该出发母材的全体长度的一部分区间往返移动,由该多个喷燃器向该出发母材喷出玻璃微粒子而在该出发母材堆积玻璃微粒子;
该流量控制阶段对该多个喷燃器以个别控制供给该多个喷燃器的该玻璃微粒子的原料瓦斯流量。
35.如权利要求34所述的玻璃母材制造方法包括以下特征:
在堆积阶段并具备玻璃化阶段,该玻璃化阶段将在该堆积阶段所堆积的该玻璃微粒子堆积体透明玻璃化以生成玻璃母材者;
该流量控制阶段,需按照该玻璃化阶段所生成的该玻璃母材的堆积比,以个别控制各该多个喷燃器的该原料瓦斯流量者。
36.如权利要求35所述的玻璃母材制造方法更包括:
第一批次的堆积阶段,第一批次的玻璃化阶段,及补偿值算出阶段,其中
第一批次的堆积阶段在该堆积阶段,由供基本流量的该原料瓦斯给该多个喷燃器而在该出发母材堆积该玻璃微粒子所生成第一批次的堆积体的阶段;
第一批次的玻璃化阶段在该玻璃化阶段将该第一批次的堆积体透明玻璃化以生成第一批次的玻璃母材;
补偿值算出阶段按照第一批次的玻璃化阶段所生成的该第一批次的玻璃母材的堆积比,对该多个各喷燃器个别算出供给各喷燃器的基本流量的原料瓦斯流量补偿。
37.如权利要求36所述的玻璃母材制造方法,更再具有第二批次的堆积阶段;该第二批次的堆积阶段在该堆积阶段的该补偿值算出阶段,按照所算出的该补偿值对该基本流量加以补偿的原料瓦斯流量供给该多个各喷燃器而在该出发母材堆积该玻璃微粒子以生成第二批次的堆积体。
38.如权利要求37所述的玻璃母材制造方法的该流量控制阶段包括第一批次的控制阶段及第二批次的控制阶段;其中
第一批次的控制阶段在该第一批次的堆积阶段,控制该原料瓦斯流量,以使将该基本流量的原料瓦斯供给该多个喷燃器;
第二批次的控制阶段在该第二批次的堆积阶段,个别控制对该基本流量的补偿值加以补偿的该原料瓦斯流量供给该多个各喷燃器。
39.如权利要求36所述的玻璃母材制造方法的该补偿值算出阶段,可按照该第一批次的玻璃化阶段所生成的该第一玻璃母材堆积比个别对该多个喷燃器算出其前期补偿值。
40.如权利要求37所述的玻璃母材制造方法,更再有第二批次的玻璃化阶段及其补偿值算出阶段为特征;其中
第二批次的玻璃化阶段在玻璃化阶段将该第二批次的堆积阶段所生成的该第二批次的堆积体透明玻璃化以生成第二批次的玻璃母材;
补偿值算出阶段为对应该多个喷燃器的各别位置,按照该第一批次的玻璃化阶段所生成的该第一批次的玻璃母材堆积比与该第二批次的玻璃化阶段所生成的该第二批次的玻璃母材堆积比的比率,个别对该多个喷燃器算出其前期补偿。
41.如权利要求36所述的玻璃母材制造方法包括第三批次的堆积阶段,第三批次的控制阶段,及第三批次的玻璃化阶段为特征;
第三批次的堆积阶段在该堆积阶段的该补偿值算出阶段以算出的该补偿值,对该基本流量加以补偿调整的原料瓦斯个别供给该多个喷燃器而在该出发母材堆积该玻璃微粒子以生成第三批次的堆积体的阶段;
第三批次的控制阶段个别控制在该流量控制阶段,按照该算出的该补偿值对基本流量加以补偿调整的该原料瓦斯流量供给多个各喷燃器;
第三批次的玻璃化阶段在该玻璃化阶段,将该第三批次的堆积阶段生成的第三批次的堆积体透明玻璃化以生成第三批次的玻璃母材。
42.如权利要求36所述的玻璃母材制造方法,该补偿值算出阶段所算出的该补偿值在该基本流量的50%以下。
43.如权利要求38所述的玻璃母材制造方法,该第一批次的控制阶段,使供给该喷燃器的该原料斯流量,以随时间的经过而变化的方式,加以控制。
44.如权利要求38所述的玻璃母材制造方法,该第一批次的堆积阶段及该第二批次的堆积阶段对一个该喷燃器供给多个利的该原料瓦斯;而该第一批次的控制阶段及该第二批次的控制阶段,个别控制该多个种类的各原料瓦斯。
45.如权利要求34所述的玻璃母材制造方法,再有把持该玻璃母材的把持阶段,该把持阶段把持该玻璃母材两端的圆锥部。
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