JP4221553B2 - ガラス管の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術の進歩に伴い、光ファイバの利用が高まってきている。光ファイバの主な製造方法としては、ＶＡＤ法（Vapor phase Axial Deposition：気相軸付法）、ＯＶＤ法（Outer Vapor phase Deposition：外付法）、ＭＣＶＤ法（Modified Chemical Vapor phase Deposition：内付法）がある。特に、高ビットレート化、波長多重度の高度化により、情報伝達容量の高密度化が高まっており、光ファイバの偏波分散の低減が強く望まれている。
【０００３】
光ファイバの製造に際しては、通常はプリフォームと呼ばれる成形体を高速で線引きすることによって所望の光ファイバを得るという方法がとられている。従って、光ファイバの形状は、プリフォームの形状および品質を引き継いでしまうため、プリフォームの形成に際しては、極めて高精度の形状および品質制御が求められている。
【０００４】
例えばＭＣＶＤ法は、ガラス管からなる肉付け用パイプの内壁にガラス微粒子（すす）を堆積する方法であるが、このガラス管はそのまま用いられるため、非円率および偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたものである必要がある。非円率または偏肉の大きなガラス管から作製された光ファイバは偏波分散（ＰＭＤ）が大きな値となってしまう。
【０００５】
従来、加熱したガラスインゴットに炭素ドリルなどの穿孔部材を回転しつつ押し付けることにより、石英パイプを形成する熱間炭素ドリル圧入法が提案されている（特開平７−１０９１３５号）。
【０００６】
また、この他、円柱状の石英ガラスロッドを回転させながら、先端を加熱軟化させ、ロッド先端面の中心部に穿孔部材の先鋭端を係合させてこの先鋭端の周縁を穿孔部材に対して回転し、引き抜く方法も提案されている（特許第２７９８４６５号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の開孔方法では、偏心率が小さく、特性に優れた均一な品質のガラス管を安定して得ることは困難であるという問題があった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、その目的は、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管を製造可能なガラス管の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガラス管の製造方法は、出発材料であるガラスロッドを加熱して前記出発材料に加熱領域を設け、開孔治具の開孔部を前記加熱領域に圧入させて、前記出発材料を穿孔するガラス管の製造方法であって、前記出発材料の端面に、前記開孔部を所定の穿孔開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部を設けるとともに、前記開孔部を前記位置決め凹部に対して当接させる工程を含む。
【０００９】
好ましくは、前記穿孔開始位置に案内された前記開孔部の軸方向が、前記出発材料を穿孔する方向と一致するように、前記開孔部と前記位置決め凹部とを形成する。
【００１０】
また、本発明に係るガラス管の製造方法は、出発材料であるガラス管の端部を加熱して前記出発材料に加熱領域を設け、開孔治具の開孔部を前記加熱領域に圧入させて、前記出発材料の内径を拡大するガラス管の製造方法であって、前記出発材料の端面に、前記開孔部を所定の拡径開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部を設けるとともに、前記開孔部を前記位置決め凹部に対して当接させる工程を含む。
【００１１】
好ましくは、前記拡径開始位置に案内された前記開孔部の軸の方向が、前記出発材料の孔の軸方向と一致するように、前記開孔部と前記位置決め凹部とを形成する。
【００１２】
本発明に係るガラス管の製造方法においては、前記位置決め凹部は円錐、円錐台、多角錐、多角錐台形状であり、その底に向かって先細りに形成するのが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るガラス管の製造方法においては、前記開孔部を、前記出発材料に向かって先細りに形成するのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法は、出発材料であるガラスロッドあるいはガラス管を加熱して出発材料に加熱領域を設け、開孔治具の開孔部を前記加熱領域に圧入させて、出発材料を開孔することを前提としている。
【００１５】
例えば、本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法を実施するためのガラス管製造装置は、図１に示すように、入口側基台１１０、出口側基台１２０、及び、これらの間に位置し発熱体１４１とこれを支持する発熱体支持台１４２とを具備する加熱手段１４０を備えている。開孔治具１３０は、ガラスロッドの穿孔あるいはガラス管の内径の拡大を行う開孔部１３１と、これに接続して開孔部１３１を支持する支持部材１３３と具備しており、支持部材１３３は、出口側基台１２０に固定された開孔治具固定部材１３５に対して回転可能に固定されている。
【００１６】
また、入口側基台１１０および出口側基台１２０には、それぞれ、第一送りテーブル１１１と第二送りテーブル１２１とが設けられている。第一送りテーブル１１１および第二送りテーブル１２１はモータ（図示せず）を備えており、それぞれ所定速度で移動できるように構成されている。第一送りテーブル１１１および第二送りテーブル１２１は、それぞれ、出発材料１の両端を把持するチャック１１２，１２２を具備している。チャック１１２，１２２はモータ（図示せず）を備えており、互いに同期して回転できるように構成されている。
【００１７】
加熱手段１４０は、出発材料１を例えば誘導加熱によって部分的に加熱するものであり、出発材料１を囲繞するように配置したカーボンチューブ等からなる発熱体１４１を有している。この発熱体１４１は発熱体支持台１４２に固定されている。
【００１８】
次に、上記装置を用いる本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法について説明する。
ガラスロッドまたはガラス管からなる出発材料１の出口側端面にダミーシリンダー１２３を融着したものを用意し、開孔治具１３０と出発材料１とが同軸的に保持されるように、出発材料１の入口側端を第一の送りテーブル１１１のチャック１１２に、出発材料１の出口側端をダミーシリンダー１２３を介して第二の送りテーブル１２１のチャック１２２に取付ける。ここで、発熱体１４１は開孔治具１３０の開孔部１３１と対峙する位置となるように、発熱体支持台１４２が出口側基台１２０近傍に配置されている。
【００１９】
そして、出発材料１の出口側端面に開孔治具１３０の開孔部１３１を当接させ、加熱手段１４０を作動し、その当接領域近傍が約１６００℃となるように加熱する。
【００２０】
チャック１１２，１２２および開孔治具固定部材１３５のモータを駆動して、出発材料１および開孔治具１３０を同軸的にそれぞれ、例えば、８０ｒｐｍ、６５ｒｐｍで回転させるとともに、第一の送りテーブル１１１および第二の送りテーブル１２１を、第一の送りテーブル１１１が開孔治具１３０に近づくように、第二の送りテーブル１１２が開孔治具１３０から遠ざかるように、それぞれ所望の速度で移動させる。
【００２１】
このようにして、出発材料１は、チャック１１２，１２２を介して回転せしめられつつ、加熱手段１４０によって加熱されて変形可能な状態とされ、出発材料１と同一方向に回転する開孔治具１３０の開孔部１３１によって、ガラスロッドは穿孔され、ガラス管はその孔の内径が拡径される。最後にダミーシリンダー１２３を取り外し、ガラス管が完成する。
【００２２】
以上のようにしてガラス管を製造するに際し、出発材料がガラスロッドである本発明の第一実施形態に係るガラス管の製造方法は、図２に示すように、出発材料の出口側端面１１Ａに、開孔部１３１を所定の穿孔開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部２１を設けるとともに、開孔部１３１を位置決め凹部２１に対して当接させる工程を含むことを特徴としている。この工程がなされて穿孔開始位置に案内された開孔部１３１は、位置決め凹部２１に対して出発材料１１の断面の径方向への摺動が規制された状態となっている。
このようにすれば、開孔部１３１が穿孔開始位置にある時、開孔部１３１と出発材料１１との意図しない摺動が規制されるので、出発材料１１を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。よって、穿孔が所望位置から開始されないことに派生するガラス管の偏心率の上昇を低減できるので、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管の製造が可能となる。
【００２３】
ここでは、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向が、出発材料を穿孔する方向Ｙ１と一致するように、開孔部１３１と位置決め凹部２１とを形成するのが好ましい。これにより、穿孔開始時における開孔部１３１の進行方向を、より高精度で所望の方向に一致させることができるので、ガラス管の偏心率の上昇をより高次元に低減でき、特に、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管の製造が可能となる。
【００２４】
図２に示すように、位置決め凹部２１は、その底を頂点とする円錐形状となっている。ここで、出発材料を穿孔する方向Ｙ１は、出発材料１１の中心軸方向に設定されており、位置決め凹部２１は、出発材料１１の中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている。開孔治具１３０は、円錐形状の開孔部１３１と、開孔部１３１の底面部で接続するとともにこの底面部の輪郭線と略合同の断面形状が連続する柱状部１３２と、柱状部１３２に接続する支持部材１３３とを具備している。そして、開孔部１３１の頂点と位置決め凹部２１の底とが当接するように、開孔部１３１と位置決め凹部２１とが形成されている。ここで、開孔部１３１に関し、円錐の高さを表す線が開孔部の軸Ｘ１となる。
【００２５】
そして、このような位置決め凹部２１はその開口角βが開孔部１３１の頂角αよりも大きくされている。開孔部１３１が穿孔開始位置である位置決め凹部２１に案内されると、位置決め凹部の開口端縁２１Ａでは当接しないので、図２に示すように、出発材料の出口側端面１１Ａの面状態に依らず、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向と出発材料を穿孔する方向Ｙ１とを一致させることができる。
【００２６】
本発明の第二実施形態に係るガラス管の製造方法は、図３に示すように、第一実施形態における円錐形状の開孔部１３１を円錐台形状の開孔部１４１に変更した形態である。そして、開孔部１４１の上面縁と位置決め凹部２１の内壁とが当接するように、開孔部１４１と位置決め凹部２１とは形成されている。ここで、開孔部１４１に関し、円錐台の高さを表す線が開孔部の軸Ｘ２となる。
【００２７】
そして、このような位置決め凹部２１と開孔部１４１とは、開孔部１４１が穿孔開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口端縁２１Ａでは当接しないように形成されているので、図３に示すように、出発材料の出口側端面１１Ａの面状態に依らず、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ２の方向と出発材料を穿孔する方向Ｙ１とを一致させることができる。
【００２８】
本発明の第三実施形態に係るガラス管の製造方法は、図４に示すように、第一実施形態における円錐形状の開孔部１３１をドーム形状の開孔部１５１に変更した形態である。そして、開孔部１５１の特定断面縁と位置決め凹部２１の内壁とが当接するように、開孔部１５１と位置決め凹部２１とは形成されている。ここで、開孔部１５１に関し、ドームの高さを表す線が開孔部の軸Ｘ３となる。
【００２９】
そして、このような位置決め凹部２１と開孔部１５１とは、開孔部１５１が穿孔開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口縁２１Ａでは当接しないように形成されているので、図４に示すように、出発材料の出口側端面１１Ａの面状態に依らず、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ３の方向と出発材料を穿孔する方向Ｙ１とを一致させることができる。
【００３０】
本発明の第四実施形態に係るガラス管の製造方法は、図５に示すように、位置決め凹部２２は、その底を頂点とする円錐形状となっている。ここで、出発材料を穿孔する方向Ｙ１は、出発材料１１の中心軸に設定されており、位置決め凹部２２は、出発材料１１の中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている。開孔治具１３０は、第一実施形態で記載したものと同様である。開孔部１３１は、位置決め凹部の開口縁２２Ａで当接するように、開孔部１３１と位置決め凹部２２とは形成されている。
【００３１】
そして、このような位置決め凹部２２と開孔部１３１とは、開孔部１３１が穿孔開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口縁２２Ａで当接するように形成されているので、図５に示すように、出発材料の出口側端面１１Bが出発材料１１の中心軸の垂直面に沿わない場合に、開孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向と出発材料を穿孔する方向Ｙ１とが一致しないことがある。よって、第四実施形態は、第一〜第三実施形態と比較すれば、穿孔開始時における開孔部１３１の進行方向が、所望の方向と高精度には一致しにくくなる可能があるため、本発明の実施形態としては、第一〜第三実施形態の方が好ましい。
しかし、第四実施形態は、位置決め凹部２２が設けられない場合と比較すれば、開孔部１３１と出発材料１１との意図しない摺動が規制されるので、出発材料１１を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。
【００３２】
出発材料がガラス管である本発明の第五実施形態に係るガラス管の製造方法は、図６に示すように、出発材料の出口側端面１２Ａに、開孔部１３１を所定の拡径開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部３１を設けるとともに、開孔部１３１を位置決め凹部３１に対して当接させる工程を含むことを特徴としている。この工程がなされて拡径開始位置に案内された開孔部１３１は、位置決め凹部３１に対する摺動が規制された状態となっている。
【００３３】
拡径開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向は、出発材料の孔の軸方向Ｙ２と一致するように、開孔部１３１と位置決め凹部３１とを形成するのが好ましい。これにより、拡径開始時における開孔部１３１の進行方向を、より高精度で出発材料の孔の軸方向Ｙ２に一致させることができるので、ガラス管の偏心率の上昇をより高次元に低減でき、特に、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管の製造が可能となる。
【００３４】
図６に示すように、位置決め凹部３１は、その底を上面とする円錐台形状となっている。ここで、出発材料の孔の軸方向Ｙ２は、出発材料の孔１２Ｃの例えば中心軸方向に設定されており、位置決め凹部３１は、出発材料の孔１２Ｃの中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている。開孔治具１３０は、第一実施形態で記載したものと同様である。そして、開孔部１３１の特定断面縁と位置決め凹部３１の上面縁とが当接するように、開孔部１３１と位置決め凹部３１とは形成されている。
【００３５】
このような位置決め凹部３１と開孔部１３１とは、開孔部１３１が拡径開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口端縁３１Ａでは当接しないように形成されているので、図６に示すように、出発材料の出口側端面１２Ａの面状態に依らず、拡径開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向と出発材料の孔の軸方向Ｙ２とを一致させることができる。
【００３６】
本発明の第六実施形態に係るガラス管の製造方法は、図７に示すように、第五実施形態における開孔治具１３０を、第二実施形態における開孔治具に変更した形態である。そして、開孔部１４１の上面縁と位置決め凹部３１の内壁とが当接するように、開孔部１４１と位置決め凹部３１とは形成されている。
【００３７】
そして、このような位置決め凹部３１と開孔部１４１とは、開孔部１４１が拡径開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口端縁３１Ａでは当接しないように形成されているので、図７に示すように、出発材料の出口側端面１２Ａの面状態に依らず、拡径開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ２の方向と出発材料の孔の軸方向Ｙ２とを一致させることができる。
【００３８】
本発明の第七実施形態に係るガラス管の製造方法は、図８に示すように、第五実施形態における開孔治具１３０を、第三実施形態における開孔治具に変更した形態である。そして、開孔部１５１の特定断面縁と位置決め凹部３１の内壁とが当接するように、開孔部１５１と位置決め凹部３１とは形成されている。
【００３９】
そして、このような位置決め凹部３１と開孔部１５１とは、開孔部１５１が拡径開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口縁３１Ａでは当接しないように形成されているので、図８に示すように、出発材料の出口側端面１２Ａの面状態に依らず、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ３の方向と出発材料の孔の軸方向Ｙ２とを一致させることができる。
【００４０】
本発明の第八実施形態に係るガラス管の製造方法は、図９に示すように、位置決め凹部３２は、その底を上面とする円錐台形状となっている。
ここで、出発材料の孔の軸方向Ｙ２は、出発材料の孔１２Ｃの例えば中心軸方向に設定されており、位置決め凹部３２は、出発材料の孔１２Ｃの中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている。開孔治具１３０は、第一実施形態で記載したものと同様である。開孔部１３１は、位置決め凹部の開口縁３２Ａで当接するように、開孔部１３１と位置決め凹部３２とは形成されている。
【００４１】
そして、このような位置決め凹部３２と開孔部１３１とは、開孔部１３１が拡径開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口端縁３２Ａで当接するように形成されているので、図９に示すように、出発材料の出口側端面１２Bが出発材料の孔１２Ｃの中心軸の垂直面に沿わない場合に、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向と出発材料の孔の軸方向Ｙ２とが一致しないことがある。よって、第八実施形態は、第五〜第七実施形態と比較すれば、穿孔開始時における開孔部１３１の進行方向が、所望の方向と高精度には一致しにくくなる可能があるため、本発明の実施形態としては、第五及び第六実施形態の方が好ましい。
しかし、第八実施形態は、位置決め凹部の開口端縁３２Ａに当接する開孔部１３１の円縁の大きさを、位置決め凹部３１が設けられない場合と比較して大きくできるので、位置決め凹部３２と開孔部１３１との当接をより安定的に行うことができ、出発材料１２を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。
【００４２】
本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法において、開孔治具の開孔部を出発材料の位置決め凹部に対して当接させる工程は、通常、加熱手段を作動する前になされるが、出発材料の位置決め凹部が、開孔治具の開孔部を穿孔開始位置あるいは拡径開始位置に案内できる状態であれば、加熱手段を作動した後になされても良い。
【００４３】
位置決め凹部は、第一〜第八実施形態のように、底に向かって先細りに形成されているのが好ましく、ガラスロッドの穿孔開始位置への案内、ガラス管の拡径開始位置への案内をスムースに行うことが出来る。第一〜第八実施形態では、位置決め凹部は、円錐形状あるいは円錐台形状とされたが、多角錐形状や多角錐台形状とされても良い。
また、底に向かって先細りに形成された位置決め凹部の他の例としては、出発材料１１であるガラスロッドの端面に、出発材料を穿孔する方向Ｙ１を中心として曲母線が回転してなる曲面に沿うように形成された位置決め凹部４１（図１０（ａ）参照）や、出発材料１２であるガラス管の端面に、出発材料の孔１２Ｃの軸を中心として曲母線が回転してなる曲面に沿うように形成された位置決め凹部４２（図１０（ｂ）参照）などを挙げることができる。なお、前記曲面には、球面あるいは扁平球面に沿う面や、二次曲線等にならう曲母線が回転してなる曲面に沿う面も包含される。
また、位置決め凹部は、円錐形状あるいは円錐台形状と、前記曲面とが組み合わされた形状であっても良い。
【００４４】
なお、位置決め凹部としては、底に向かって先細りに形成されていないものも例示でき、出発材料１１であるガラスロッドに対して、穿孔する方向Ｙ１に対して軸線が一致するように形成された円柱形状の凹部５１（図１１（ａ）参照）を挙げることができる。この場合、位置決め凹部５１が設けられない場合と比較すれば、開孔部１３１と出発材料１１との意図しない摺動が規制されるので、出発材料１１を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。なお、出発材料１１の出口側端面の状態によっては、出発材料を穿孔する方向Ｙ１と開孔部の軸Ｘ１との方向を一致させることができる。
さらに、出発材料１２であるガラス管に対して、出発材料の孔の軸方向Ｙ２に対して軸線が一致するように形成された円柱形状の凹部５２（図１１（ｂ）参照）も挙げることができる。この場合、位置決め凹部の開口端縁に当接する開孔部１３１の円縁の大きさを、位置決め凹部５２が設けられない場合と比較して大きくできるので、位置決め凹部５２と開孔部１３１との当接をより安定的に行うことができ、出発材料１２を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。なお、出発材料１２の出口側端面の状態によっては、出発材料の孔の軸方向Ｙ２と開孔部の軸Ｘ１との方向を一致させることができる。
【００４５】
開孔治具の開孔部は、第一〜第八実施形態のように、出発材料に向かって先細りに形成するのが好ましく、前記した円錐形状、円錐台形状、ドーム形状、又はこれらが組み合わされた形状の外周面を有するものを例示できる。なお、本明細書において、ドーム形状は、外周面が球面あるいは扁平球面に沿う形状や、二次曲線等にならう曲母線が回転してなる曲面を外周面として有する形状などを包含する。開孔部が出発材料に向かって先細りに形成されることによって、出発材料からガラス管とされる過程におけるガラス素材の動きをスムースに行うでき、所望のガラス管を得やすくすることができる。
【００４６】
また、開孔部としては、外周面が円柱形状に形成されたものを例示することもできる。
【００４７】
前記した本発明の実施形態では、出発材料と開孔治具とを回転させてガラス管の製造する形態としたが、いずれか一方のみを回転させる形態、両方とも回転させない形態であっても良い。
【００４８】
前記した本発明の第一〜第四実施形態では、出発材料を穿孔する方向を出発材料の中心軸に設定したが、これに限るものではなく、ガラス管の用途などに応じて適宜変更可能である。
【００４９】
【実施例】
（実施例１）
ＶＡＤ法により得られた円柱状のガラスロッド（シリカガラス母材，外径７０ｍｍφ）の出口側端面に、底を頂点とする円錐形状の位置決め凹部を形成して出発材料とする。出発材料を穿孔する方向を出発材料の中心軸に設定すべく、位置決め凹部は、出発材料の中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている（位置決め凹部の開口縁の外形：１０ｍｍφ，位置決め凹部の開口縁に沿う面と円錐形状の頂点との距離：５ｍｍ）。ガラスロッドの出口側端面にダミーシリンダーを融着し、これを本発明の実施形態に示したガラス管製造装置に対して、ガラスロッドの中心軸が開孔治具の回転軸とが一致するように取付ける。ダミーシリンダーを内部を通して円錐形状の外周面を有する開孔部（円錐の母線と中心軸との角度：３０°）を具備する開孔治具（最大外径：３５ｍｍ）を挿入し、開孔部の先端部を位置決め凹部に当接させて、開孔部を穿孔開始位置に案内する。次いで、加熱手段を作動して、当接領域近傍が約１６００℃となるように加熱し、出発材料を開孔治具に押し込むようにして移動させ、順次形成されるガラス管を引き抜いて、ガラス管（外径：７５ｍｍφ，内径：３５ｍｍφ）を製造する。
この方法により、１０本のガラス管を製造し、それぞれの肉厚分布を超音波測定器により周方向と長手方向とで測定し、標準偏差を算出する。
１０本のガラス管の前記標準偏差の平均値は、０．５０ｍｍである。
【００５０】
（比較例１）
ガラスロッドに位置決め凹部を設けない以外は、実施例１と同様にして、１０本のガラス管を製造し、それぞれの肉厚分布を超音波測定器により周方向と長手方向とで測定し、標準偏差を算出する。
１０本のガラス管の前記標準偏差の平均値は、０．７０ｍｍである。
【００５１】
実施例１の製造方法によれば、比較例１の製造方法を使用する場合と比較して、ガラス管の肉厚のばらつきを、約３０％低減できる。
【００５２】
（実施例２）
ＶＡＤ法により得られた円柱状のガラスロッドに穴開加工を行って得るガラス管（外径：７０ｍｍφ，内径：１５ｍｍφ）の出口側端面に、底を上面とする円錐台形状の位置決め凹部を形成して出発材料とする以外は、実施例１と同様にして、開孔部の先端部を位置決め凹部に当接させて、開孔部を拡径開始位置に案内し、ガラス管（外径：７５ｍｍφ，内径：３５ｍｍφ）を製造する。ここで、前記位置決め凹部は、出発材料の孔の中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている（位置決め凹部の開口縁の外形：２５ｍｍφ，位置決め凹部の開口縁に沿う面と円錐台形状の上面との距離：５ｍｍ）。この方法により、１０本のガラス管を製造し、それぞれの肉厚分布を超音波測定器により周方向と長手方向とで測定し、標準偏差を算出する。
１０本のガラス管の前記標準偏差の平均値は、０．３５ｍｍである。
【００５３】
（比較例２）
ガラス管に位置決め凹部を設けない以外は、実施例２と同様にして、１０本のガラス管を製造し、それぞれの肉厚分布を超音波測定器により周方向と長手方向とで測定し、標準偏差を算出する。
１０本のガラス管の前記標準偏差の平均値は、０．５０ｍｍである。
【００５４】
実施例２の製造方法によれば、比較例２の製造方法を使用する場合と比較して、ガラス管の肉厚のばらつきを、約３０％低減できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法を実施するためのガラス管製造装置を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の第六実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の第七実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の第八実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図１０】位置決め凹部の他の実施形態を示す模式図である。
【図１１】位置決め凹部の他の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１，１１，１２ 出発材料
１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ 出発材料の出口側端面（出発材料の端面）
２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，５２ 位置決め凹部
１３０ 開孔治具
１３１，１４１，１５１ 開孔部
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ 開孔部の軸
Ｙ１ 出発材料を穿孔する方向
Ｙ２ 出発材料の孔の軸方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術の進歩に伴い、光ファイバの利用が高まってきている。光ファイバの主な製造方法としては、ＶＡＤ法（Vapor phase Axial Deposition：気相軸付法）、ＯＶＤ法（Outer Vapor phase Deposition：外付法）、ＭＣＶＤ法（Modified Chemical Vapor phase Deposition：内付法）がある。特に、高ビットレート化、波長多重度の高度化により、情報伝達容量の高密度化が高まっており、光ファイバの偏波分散の低減が強く望まれている。
【０００３】
光ファイバの製造に際しては、通常はプリフォームと呼ばれる成形体を高速で線引きすることによって所望の光ファイバを得るという方法がとられている。従って、光ファイバの形状は、プリフォームの形状および品質を引き継いでしまうため、プリフォームの形成に際しては、極めて高精度の形状および品質制御が求められている。
【０００４】
例えばＭＣＶＤ法は、ガラス管からなる肉付け用パイプの内壁にガラス微粒子（すす）を堆積する方法であるが、このガラス管はそのまま用いられるため、非円率および偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたものである必要がある。非円率または偏肉の大きなガラス管から作製された光ファイバは偏波分散（ＰＭＤ）が大きな値となってしまう。
【０００５】
従来、加熱したガラスインゴットに炭素ドリルなどの穿孔部材を回転しつつ押し付けることにより、石英パイプを形成する熱間炭素ドリル圧入法が提案されている（特開平７−１０９１３５号）。
【０００６】
また、この他、円柱状の石英ガラスロッドを回転させながら、先端を加熱軟化させ、ロッド先端面の中心部に穿孔部材の先鋭端を係合させてこの先鋭端の周縁を穿孔部材に対して回転し、引き抜く方法も提案されている（特許第２７９８４６５号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の開孔方法では、偏心率が小さく、特性に優れた均一な品質のガラス管を安定して得ることは困難であるという問題があった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、その目的は、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管を製造可能なガラス管の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガラス管の製造方法は、出発材料であるガラスロッドを加熱して前記出発材料に加熱領域を設け、開孔治具の開孔部を前記加熱領域に圧入させて、前記出発材料を穿孔するガラス管の製造方法であって、前記出発材料の端面に、前記開孔部を所定の穿孔開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部を設けるとともに、前記開孔部を前記位置決め凹部に対して当接させる工程を含む。
【０００９】
好ましくは、前記穿孔開始位置に案内された前記開孔部の軸方向が、前記出発材料を穿孔する方向と一致するように、前記開孔部と前記位置決め凹部とを形成する。
【００１０】
また、本発明に係るガラス管の製造方法は、出発材料であるガラス管の端部を加熱して前記出発材料に加熱領域を設け、開孔治具の開孔部を前記加熱領域に圧入させて、前記出発材料の内径を拡大するガラス管の製造方法であって、前記出発材料の端面に、前記開孔部を所定の拡径開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部を設けるとともに、前記開孔部を前記位置決め凹部に対して当接させる工程を含む。
【００１１】
好ましくは、前記拡径開始位置に案内された前記開孔部の軸の方向が、前記出発材料の孔の軸方向と一致するように、前記開孔部と前記位置決め凹部とを形成する。
【００１２】
本発明に係るガラス管の製造方法においては、前記位置決め凹部は円錐、円錐台、多角錐、多角錐台形状であり、その底に向かって先細りに形成するのが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るガラス管の製造方法においては、前記開孔部を、前記出発材料に向かって先細りに形成するのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法は、出発材料であるガラスロッドあるいはガラス管を加熱して出発材料に加熱領域を設け、開孔治具の開孔部を前記加熱領域に圧入させて、出発材料を開孔することを前提としている。
【００１５】
例えば、本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法を実施するためのガラス管製造装置は、図１に示すように、入口側基台１１０、出口側基台１２０、及び、これらの間に位置し発熱体１４１とこれを支持する発熱体支持台１４２とを具備する加熱手段１４０を備えている。開孔治具１３０は、ガラスロッドの穿孔あるいはガラス管の内径の拡大を行う開孔部１３１と、これに接続して開孔部１３１を支持する支持部材１３３と具備しており、支持部材１３３は、出口側基台１２０に固定された開孔治具固定部材１３５に対して回転可能に固定されている。
【００１６】
また、入口側基台１１０および出口側基台１２０には、それぞれ、第一送りテーブル１１１と第二送りテーブル１２１とが設けられている。第一送りテーブル１１１および第二送りテーブル１２１はモータ（図示せず）を備えており、それぞれ所定速度で移動できるように構成されている。第一送りテーブル１１１および第二送りテーブル１２１は、それぞれ、出発材料１の両端を把持するチャック１１２，１２２を具備している。チャック１１２，１２２はモータ（図示せず）を備えており、互いに同期して回転できるように構成されている。
【００１７】
加熱手段１４０は、出発材料１を例えば誘導加熱によって部分的に加熱するものであり、出発材料１を囲繞するように配置したカーボンチューブ等からなる発熱体１４１を有している。この発熱体１４１は発熱体支持台１４２に固定されている。
【００１８】
次に、上記装置を用いる本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法について説明する。
ガラスロッドまたはガラス管からなる出発材料１の出口側端面にダミーシリンダー１２３を融着したものを用意し、開孔治具１３０と出発材料１とが同軸的に保持されるように、出発材料１の入口側端を第一の送りテーブル１１１のチャック１１２に、出発材料１の出口側端をダミーシリンダー１２３を介して第二の送りテーブル１２１のチャック１２２に取付ける。ここで、発熱体１４１は開孔治具１３０の開孔部１３１と対峙する位置となるように、発熱体支持台１４２が出口側基台１２０近傍に配置されている。
【００１９】
そして、出発材料１の出口側端面に開孔治具１３０の開孔部１３１を当接させ、加熱手段１４０を作動し、その当接領域近傍が約１６００℃となるように加熱する。
【００２０】
チャック１１２，１２２および開孔治具固定部材１３５のモータを駆動して、出発材料１および開孔治具１３０を同軸的にそれぞれ、例えば、８０ｒｐｍ、６５ｒｐｍで回転させるとともに、第一の送りテーブル１１１および第二の送りテーブル１２１を、第一の送りテーブル１１１が開孔治具１３０に近づくように、第二の送りテーブル１１２が開孔治具１３０から遠ざかるように、それぞれ所望の速度で移動させる。
【００２１】
このようにして、出発材料１は、チャック１１２，１２２を介して回転せしめられつつ、加熱手段１４０によって加熱されて変形可能な状態とされ、出発材料１と同一方向に回転する開孔治具１３０の開孔部１３１によって、ガラスロッドは穿孔され、ガラス管はその孔の内径が拡径される。最後にダミーシリンダー１２３を取り外し、ガラス管が完成する。
【００２２】
以上のようにしてガラス管を製造するに際し、出発材料がガラスロッドである本発明の第一実施形態に係るガラス管の製造方法は、図２に示すように、出発材料の出口側端面１１Ａに、開孔部１３１を所定の穿孔開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部２１を設けるとともに、開孔部１３１を位置決め凹部２１に対して当接させる工程を含むことを特徴としている。この工程がなされて穿孔開始位置に案内された開孔部１３１は、位置決め凹部２１に対して出発材料１１の断面の径方向への摺動が規制された状態となっている。
このようにすれば、開孔部１３１が穿孔開始位置にある時、開孔部１３１と出発材料１１との意図しない摺動が規制されるので、出発材料１１を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。よって、穿孔が所望位置から開始されないことに派生するガラス管の偏心率の上昇を低減できるので、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管の製造が可能となる。
【００２３】
ここでは、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向が、出発材料を穿孔する方向Ｙ１と一致するように、開孔部１３１と位置決め凹部２１とを形成するのが好ましい。これにより、穿孔開始時における開孔部１３１の進行方向を、より高精度で所望の方向に一致させることができるので、ガラス管の偏心率の上昇をより高次元に低減でき、特に、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管の製造が可能となる。
【００２４】
図２に示すように、位置決め凹部２１は、その底を頂点とする円錐形状となっている。ここで、出発材料を穿孔する方向Ｙ１は、出発材料１１の中心軸方向に設定されており、位置決め凹部２１は、出発材料１１の中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている。開孔治具１３０は、円錐形状の開孔部１３１と、開孔部１３１の底面部で接続するとともにこの底面部の輪郭線と略合同の断面形状が連続する柱状部１３２と、柱状部１３２に接続する支持部材１３３とを具備している。そして、開孔部１３１の頂点と位置決め凹部２１の底とが当接するように、開孔部１３１と位置決め凹部２１とが形成されている。ここで、開孔部１３１に関し、円錐の高さを表す線が開孔部の軸Ｘ１となる。
【００２５】
そして、このような位置決め凹部２１はその開口角βが開孔部１３１の頂角αよりも大きくされている。開孔部１３１が穿孔開始位置である位置決め凹部２１に案内されると、位置決め凹部の開口端縁２１Ａでは当接しないので、図２に示すように、出発材料の出口側端面１１Ａの面状態に依らず、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向と出発材料を穿孔する方向Ｙ１とを一致させることができる。
【００２６】
本発明の第二実施形態に係るガラス管の製造方法は、図３に示すように、第一実施形態における円錐形状の開孔部１３１を円錐台形状の開孔部１４１に変更した形態である。そして、開孔部１４１の上面縁と位置決め凹部２１の内壁とが当接するように、開孔部１４１と位置決め凹部２１とは形成されている。ここで、開孔部１４１に関し、円錐台の高さを表す線が開孔部の軸Ｘ２となる。
【００２７】
そして、このような位置決め凹部２１と開孔部１４１とは、開孔部１４１が穿孔開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口端縁２１Ａでは当接しないように形成されているので、図３に示すように、出発材料の出口側端面１１Ａの面状態に依らず、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ２の方向と出発材料を穿孔する方向Ｙ１とを一致させることができる。
【００２８】
本発明の第三実施形態に係るガラス管の製造方法は、図４に示すように、第一実施形態における円錐形状の開孔部１３１をドーム形状の開孔部１５１に変更した形態である。そして、開孔部１５１の特定断面縁と位置決め凹部２１の内壁とが当接するように、開孔部１５１と位置決め凹部２１とは形成されている。ここで、開孔部１５１に関し、ドームの高さを表す線が開孔部の軸Ｘ３となる。
【００２９】
そして、このような位置決め凹部２１と開孔部１５１とは、開孔部１５１が穿孔開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口縁２１Ａでは当接しないように形成されているので、図４に示すように、出発材料の出口側端面１１Ａの面状態に依らず、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ３の方向と出発材料を穿孔する方向Ｙ１とを一致させることができる。
【００３０】
本発明の第四実施形態に係るガラス管の製造方法は、図５に示すように、位置決め凹部２２は、その底を頂点とする円錐形状となっている。ここで、出発材料を穿孔する方向Ｙ１は、出発材料１１の中心軸に設定されており、位置決め凹部２２は、出発材料１１の中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている。開孔治具１３０は、第一実施形態で記載したものと同様である。開孔部１３１は、位置決め凹部の開口縁２２Ａで当接するように、開孔部１３１と位置決め凹部２２とは形成されている。
【００３１】
そして、このような位置決め凹部２２と開孔部１３１とは、開孔部１３１が穿孔開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口縁２２Ａで当接するように形成されているので、図５に示すように、出発材料の出口側端面１１Bが出発材料１１の中心軸の垂直面に沿わない場合に、開孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向と出発材料を穿孔する方向Ｙ１とが一致しないことがある。よって、第四実施形態は、第一〜第三実施形態と比較すれば、穿孔開始時における開孔部１３１の進行方向が、所望の方向と高精度には一致しにくくなる可能があるため、本発明の実施形態としては、第一〜第三実施形態の方が好ましい。
しかし、第四実施形態は、位置決め凹部２２が設けられない場合と比較すれば、開孔部１３１と出発材料１１との意図しない摺動が規制されるので、出発材料１１を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。
【００３２】
出発材料がガラス管である本発明の第五実施形態に係るガラス管の製造方法は、図６に示すように、出発材料の出口側端面１２Ａに、開孔部１３１を所定の拡径開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部３１を設けるとともに、開孔部１３１を位置決め凹部３１に対して当接させる工程を含むことを特徴としている。この工程がなされて拡径開始位置に案内された開孔部１３１は、位置決め凹部３１に対する摺動が規制された状態となっている。
【００３３】
拡径開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向は、出発材料の孔の軸方向Ｙ２と一致するように、開孔部１３１と位置決め凹部３１とを形成するのが好ましい。これにより、拡径開始時における開孔部１３１の進行方向を、より高精度で出発材料の孔の軸方向Ｙ２に一致させることができるので、ガラス管の偏心率の上昇をより高次元に低減でき、特に、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管の製造が可能となる。
【００３４】
図６に示すように、位置決め凹部３１は、その底を上面とする円錐台形状となっている。ここで、出発材料の孔の軸方向Ｙ２は、出発材料の孔１２Ｃの例えば中心軸方向に設定されており、位置決め凹部３１は、出発材料の孔１２Ｃの中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている。開孔治具１３０は、第一実施形態で記載したものと同様である。そして、開孔部１３１の特定断面縁と位置決め凹部３１の上面縁とが当接するように、開孔部１３１と位置決め凹部３１とは形成されている。
【００３５】
このような位置決め凹部３１と開孔部１３１とは、開孔部１３１が拡径開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口端縁３１Ａでは当接しないように形成されているので、図６に示すように、出発材料の出口側端面１２Ａの面状態に依らず、拡径開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向と出発材料の孔の軸方向Ｙ２とを一致させることができる。
【００３６】
本発明の第六実施形態に係るガラス管の製造方法は、図７に示すように、第五実施形態における開孔治具１３０を、第二実施形態における開孔治具に変更した形態である。そして、開孔部１４１の上面縁と位置決め凹部３１の内壁とが当接するように、開孔部１４１と位置決め凹部３１とは形成されている。
【００３７】
そして、このような位置決め凹部３１と開孔部１４１とは、開孔部１４１が拡径開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口端縁３１Ａでは当接しないように形成されているので、図７に示すように、出発材料の出口側端面１２Ａの面状態に依らず、拡径開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ２の方向と出発材料の孔の軸方向Ｙ２とを一致させることができる。
【００３８】
本発明の第七実施形態に係るガラス管の製造方法は、図８に示すように、第五実施形態における開孔治具１３０を、第三実施形態における開孔治具に変更した形態である。そして、開孔部１５１の特定断面縁と位置決め凹部３１の内壁とが当接するように、開孔部１５１と位置決め凹部３１とは形成されている。
【００３９】
そして、このような位置決め凹部３１と開孔部１５１とは、開孔部１５１が拡径開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口縁３１Ａでは当接しないように形成されているので、図８に示すように、出発材料の出口側端面１２Ａの面状態に依らず、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ３の方向と出発材料の孔の軸方向Ｙ２とを一致させることができる。
【００４０】
本発明の第八実施形態に係るガラス管の製造方法は、図９に示すように、位置決め凹部３２は、その底を上面とする円錐台形状となっている。
ここで、出発材料の孔の軸方向Ｙ２は、出発材料の孔１２Ｃの例えば中心軸方向に設定されており、位置決め凹部３２は、出発材料の孔１２Ｃの中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている。開孔治具１３０は、第一実施形態で記載したものと同様である。開孔部１３１は、位置決め凹部の開口縁３２Ａで当接するように、開孔部１３１と位置決め凹部３２とは形成されている。
【００４１】
そして、このような位置決め凹部３２と開孔部１３１とは、開孔部１３１が拡径開始位置に案内されると、位置決め凹部の開口端縁３２Ａで当接するように形成されているので、図９に示すように、出発材料の出口側端面１２Bが出発材料の孔１２Ｃの中心軸の垂直面に沿わない場合に、穿孔開始位置に案内された開孔部の軸Ｘ１の方向と出発材料の孔の軸方向Ｙ２とが一致しないことがある。よって、第八実施形態は、第五〜第七実施形態と比較すれば、穿孔開始時における開孔部１３１の進行方向が、所望の方向と高精度には一致しにくくなる可能があるため、本発明の実施形態としては、第五及び第六実施形態の方が好ましい。
しかし、第八実施形態は、位置決め凹部の開口端縁３２Ａに当接する開孔部１３１の円縁の大きさを、位置決め凹部３１が設けられない場合と比較して大きくできるので、位置決め凹部３２と開孔部１３１との当接をより安定的に行うことができ、出発材料１２を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。
【００４２】
本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法において、開孔治具の開孔部を出発材料の位置決め凹部に対して当接させる工程は、通常、加熱手段を作動する前になされるが、出発材料の位置決め凹部が、開孔治具の開孔部を穿孔開始位置あるいは拡径開始位置に案内できる状態であれば、加熱手段を作動した後になされても良い。
【００４３】
位置決め凹部は、第一〜第八実施形態のように、底に向かって先細りに形成されているのが好ましく、ガラスロッドの穿孔開始位置への案内、ガラス管の拡径開始位置への案内をスムースに行うことが出来る。第一〜第八実施形態では、位置決め凹部は、円錐形状あるいは円錐台形状とされたが、多角錐形状や多角錐台形状とされても良い。
また、底に向かって先細りに形成された位置決め凹部の他の例としては、出発材料１１であるガラスロッドの端面に、出発材料を穿孔する方向Ｙ１を中心として曲母線が回転してなる曲面に沿うように形成された位置決め凹部４１（図１０（ａ）参照）や、出発材料１２であるガラス管の端面に、出発材料の孔１２Ｃの軸を中心として曲母線が回転してなる曲面に沿うように形成された位置決め凹部４２（図１０（ｂ）参照）などを挙げることができる。なお、前記曲面には、球面あるいは扁平球面に沿う面や、二次曲線等にならう曲母線が回転してなる曲面に沿う面も包含される。
また、位置決め凹部は、円錐形状あるいは円錐台形状と、前記曲面とが組み合わされた形状であっても良い。
【００４４】
なお、位置決め凹部としては、底に向かって先細りに形成されていないものも例示でき、出発材料１１であるガラスロッドに対して、穿孔する方向Ｙ１に対して軸線が一致するように形成された円柱形状の凹部５１（図１１（ａ）参照）を挙げることができる。この場合、位置決め凹部５１が設けられない場合と比較すれば、開孔部１３１と出発材料１１との意図しない摺動が規制されるので、出発材料１１を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。なお、出発材料１１の出口側端面の状態によっては、出発材料を穿孔する方向Ｙ１と開孔部の軸Ｘ１との方向を一致させることができる。
さらに、出発材料１２であるガラス管に対して、出発材料の孔の軸方向Ｙ２に対して軸線が一致するように形成された円柱形状の凹部５２（図１１（ｂ）参照）も挙げることができる。この場合、位置決め凹部の開口端縁に当接する開孔部１３１の円縁の大きさを、位置決め凹部５２が設けられない場合と比較して大きくできるので、位置決め凹部５２と開孔部１３１との当接をより安定的に行うことができ、出発材料１２を所定の穿孔開始位置から確実に穿孔できる。なお、出発材料１２の出口側端面の状態によっては、出発材料の孔の軸方向Ｙ２と開孔部の軸Ｘ１との方向を一致させることができる。
【００４５】
開孔治具の開孔部は、第一〜第八実施形態のように、出発材料に向かって先細りに形成するのが好ましく、前記した円錐形状、円錐台形状、ドーム形状、又はこれらが組み合わされた形状の外周面を有するものを例示できる。なお、本明細書において、ドーム形状は、外周面が球面あるいは扁平球面に沿う形状や、二次曲線等にならう曲母線が回転してなる曲面を外周面として有する形状などを包含する。開孔部が出発材料に向かって先細りに形成されることによって、出発材料からガラス管とされる過程におけるガラス素材の動きをスムースに行うでき、所望のガラス管を得やすくすることができる。
【００４６】
また、開孔部としては、外周面が円柱形状に形成されたものを例示することもできる。
【００４７】
前記した本発明の実施形態では、出発材料と開孔治具とを回転させてガラス管の製造する形態としたが、いずれか一方のみを回転させる形態、両方とも回転させない形態であっても良い。
【００４８】
前記した本発明の第一〜第四実施形態では、出発材料を穿孔する方向を出発材料の中心軸に設定したが、これに限るものではなく、ガラス管の用途などに応じて適宜変更可能である。
【００４９】
【実施例】
（実施例１）
ＶＡＤ法により得られた円柱状のガラスロッド（シリカガラス母材，外径７０ｍｍφ）の出口側端面に、底を頂点とする円錐形状の位置決め凹部を形成して出発材料とする。出発材料を穿孔する方向を出発材料の中心軸に設定すべく、位置決め凹部は、出発材料の中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている（位置決め凹部の開口縁の外形：１０ｍｍφ，位置決め凹部の開口縁に沿う面と円錐形状の頂点との距離：５ｍｍ）。ガラスロッドの出口側端面にダミーシリンダーを融着し、これを本発明の実施形態に示したガラス管製造装置に対して、ガラスロッドの中心軸が開孔治具の回転軸とが一致するように取付ける。ダミーシリンダーを内部を通して円錐形状の外周面を有する開孔部（円錐の母線と中心軸との角度：３０°）を具備する開孔治具（最大外径：３５ｍｍ）を挿入し、開孔部の先端部を位置決め凹部に当接させて、開孔部を穿孔開始位置に案内する。次いで、加熱手段を作動して、当接領域近傍が約１６００℃となるように加熱し、出発材料を開孔治具に押し込むようにして移動させ、順次形成されるガラス管を引き抜いて、ガラス管（外径：７５ｍｍφ，内径：３５ｍｍφ）を製造する。
この方法により、１０本のガラス管を製造し、それぞれの肉厚分布を超音波測定器により周方向と長手方向とで測定し、標準偏差を算出する。
１０本のガラス管の前記標準偏差の平均値は、０．５０ｍｍである。
【００５０】
（比較例１）
ガラスロッドに位置決め凹部を設けない以外は、実施例１と同様にして、１０本のガラス管を製造し、それぞれの肉厚分布を超音波測定器により周方向と長手方向とで測定し、標準偏差を算出する。
１０本のガラス管の前記標準偏差の平均値は、０．７０ｍｍである。
【００５１】
実施例１の製造方法によれば、比較例１の製造方法を使用する場合と比較して、ガラス管の肉厚のばらつきを、約３０％低減できる。
【００５２】
（実施例２）
ＶＡＤ法により得られた円柱状のガラスロッドに穴開加工を行って得るガラス管（外径：７０ｍｍφ，内径：１５ｍｍφ）の出口側端面に、底を上面とする円錐台形状の位置決め凹部を形成して出発材料とする以外は、実施例１と同様にして、開孔部の先端部を位置決め凹部に当接させて、開孔部を拡径開始位置に案内し、ガラス管（外径：７５ｍｍφ，内径：３５ｍｍφ）を製造する。ここで、前記位置決め凹部は、出発材料の孔の中心軸を中心として母線が回転してなる円錐形状の錐面に沿うように形成されている（位置決め凹部の開口縁の外形：２５ｍｍφ，位置決め凹部の開口縁に沿う面と円錐台形状の上面との距離：５ｍｍ）。この方法により、１０本のガラス管を製造し、それぞれの肉厚分布を超音波測定器により周方向と長手方向とで測定し、標準偏差を算出する。
１０本のガラス管の前記標準偏差の平均値は、０．３５ｍｍである。
【００５３】
（比較例２）
ガラス管に位置決め凹部を設けない以外は、実施例２と同様にして、１０本のガラス管を製造し、それぞれの肉厚分布を超音波測定器により周方向と長手方向とで測定し、標準偏差を算出する。
１０本のガラス管の前記標準偏差の平均値は、０．５０ｍｍである。
【００５４】
実施例２の製造方法によれば、比較例２の製造方法を使用する場合と比較して、ガラス管の肉厚のばらつきを、約３０％低減できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたガラス管を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法を実施するためのガラス管製造装置を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の第六実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の第七実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の第八実施形態に係るガラス管の製造方法を説明する図である。
【図１０】位置決め凹部の他の実施形態を示す模式図である。
【図１１】位置決め凹部の他の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１，１１，１２ 出発材料
１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ 出発材料の出口側端面（出発材料の端面）
２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，５２ 位置決め凹部
１３０ 開孔治具
１３１，１４１，１５１ 開孔部
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ 開孔部の軸
Ｙ１ 出発材料を穿孔する方向
Ｙ２ 出発材料の孔の軸方向
Claims (6)
- 出発材料であるガラスロッドを加熱して前記出発材料に加熱領域を設け、開孔治具の開孔部を前記加熱領域に圧入させて、前記出発材料を穿孔するガラス管の製造方法であって、前記出発材料の端面に、前記開孔部を所定の穿孔開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部を設けるとともに、前記開孔部を前記位置決め凹部に対して当接させる工程を含むガラス管の製造方法。
- 前記穿孔開始位置に案内された前記開孔部の軸方向が、前記出発材料を穿孔する方向と一致するように、前記開孔部と前記位置決め凹部とを形成する請求項１に記載のガラス管の製造方法。
- 出発材料であるガラス管の端部を加熱して前記出発材料に加熱領域を設け、開孔治具の開孔部を前記加熱領域に圧入させて、前記出発材料の内径を拡大するガラス管の製造方法であって、前記出発材料の端面に、前記開孔部を所定の拡径開始位置に案内できるように構成された位置決め凹部を設けるとともに、前記開孔部を前記位置決め凹部に対して当接させる工程を含むガラス管の製造方法。
- 前記拡径開始位置に案内された前記開孔部の軸の方向が、前記出発材料の孔の軸方向と一致するように、前記開孔部と前記位置決め凹部とを形成する請求項３に記載のガラス管の製造方法。
- 前記位置決め凹部は円錐、円錐台、多角錐、多角錐台形状であり、その底に向かって先細りに形成する請求項１〜４のいずれかに記載のガラス管の製造方法。
- 前記開孔部を、前記出発材料に向かって先細りに形成する請求項１〜５のいずれかに記載のガラス管の製造方法。
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