JP4289239B2 - Glass tube manufacturing method and glass tube manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス管の製造方法およびガラス管の製造装置に関する。 The present invention relates to a glass tube manufacturing method and a glass tube manufacturing apparatus.
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)、OV
D法(Outer Vapor phase Deposition:外付け法)、MCVD法(Modified Chemical Va
por phase Deposition:内付法)がある。
In recent years, the use of optical fibers has been increasing with the progress of optical communication technology. The main optical fiber manufacturing methods include VAD (Vapor phase Axial Deposition), OV
Method D (Outer Vapor phase Deposition), MCVD method (Modified Chemical Va)
por phase Deposition).
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口径の光ファイバを得るという方法がとられている。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、光ファイバのプリフォ
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。
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。
In manufacturing an optical fiber, a method of obtaining an optical fiber having a desired diameter by drawing a molded body called a preform at a high speed is generally used. Since the shape of the optical fiber takes over the shape and quality of the preform, extremely high-precision shape and quality control are required when forming the preform of the optical fiber.
In particular, as the bit rate and wavelength multiplexing become higher, the density of information transmission capacity is increasing, and the reduction of polarization dispersion of optical fibers is strongly desired.
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
。
For example, the MCVD method uses glass fine particles (soot) on the inner wall of a meat pipe made of glass.
However, since this glass tube is used as it is, it needs to have a small non-circularity and eccentricity, a uniform wall thickness, and excellent characteristics. An optical fiber manufactured from a glass tube having a large non-circularity or uneven thickness has a large polarization dispersion (PMD) value.
そこで、出発材料であるガラス素材を加熱して軟化領域を形成し、前記軟化領域に穿孔
部材(成形治具)を挿入することによって、所望サイズの内径を有するガラス管を成形す
るガラス管の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この穿孔部材を用いた穿孔方法は、例えば図5に示すように、出発材料である円柱状の
石英ガラスロッド101の先端(図中右端)と、片持ち支持された支持棒103の先端(
図中左端)に装備された穿孔部材105の先端とを互いに中心軸線を揃えて突き合わせ、
石英ガラスロッド101の先端側から加熱手段(ヒータ)107により加熱軟化させなが
ら穿孔部材105を石英ガラスロッド101に徐々に挿入させることで、石英ガラスロッ
ド101を所望サイズの内径を有した石英ガラス管に成形するものである。
Therefore, manufacturing a glass tube that forms a glass tube having an inner diameter of a desired size by heating a glass material as a starting material to form a softened region and inserting a perforated member (forming jig) into the softened region. A method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
For example, as shown in FIG. 5, the drilling method using this punching member includes a tip of a columnar
The front end of the
The
図5に示した装置では、石英ガラスロッド101の先端に接合されたダミーシリンダ1
09と石英ガラスロッド101の基端101aとが、それぞれ送りテーブル111,11
3のチャックに把持されて両持ち状態に支持されている。
各送りテーブル111,113は、石英ガラスロッド101の中心軸線方向に移動可能
であり、これら送りテーブル111,113の移動によって、石英ガラスロッド101が
支持棒103に対して中心軸線方向に移動し、穿孔部材105の挿入を実現する。また、
各送りテーブル111,113は、把持した石英ガラスロッド101をその中心軸線回り
に回転させる回転駆動機構を内蔵している。
In the apparatus shown in FIG. 5, the dummy cylinder 1 joined to the tip of the
09 and the base end 101a of the
3 is held by both chucks and supported in a both-end supported state.
Each feed table 111, 113 is movable in the direction of the central axis of the
Each feed table 111, 113 has a built-in rotation drive mechanism that rotates the gripped
支持棒103は、棒支持台115のチャックに基端(図中右端)が把持されて片持ち状
態に支持されている。また、棒支持台115は、支持棒103を回転させる回転駆動機構
を内蔵しており、その下の基台117に固定されている。
そこで、上述したガラス管の製造装置では、石英ガラスロッド101の先端を加熱軟化
させた状態で、石英ガラスロッド101及び支持棒103をそれぞれ適宜回転させながら
、石英ガラスロッド101を徐々に支持棒103の基端側に移動させてゆくことで、穿孔
部材105を石英ガラスロッド101内に挿通させて石英ガラス管を成形する。
The
Therefore, in the glass tube manufacturing apparatus described above, the
ところが、上述のように片持ち支持された支持棒103の先端に装備された穿孔部材1
05によって石英ガラスロッド101を穿孔する方法では、支持棒103の撓み等により
、穿孔部材105に中心軸線に直交する方向の振れが発生し易く、例えば、穿孔開始前に
石英ガラスロッド101の先端中心と穿孔部材105の先端中心とを整合させる位置合わ
せ処理が困難になる虞があった。又、穿孔処理時には、支持棒103の撓みに起因した穿
孔部材105の振れによって、穿孔部材105が石英ガラスロッド101の中心軸線から
外れて、石英ガラスロッド101に穿設された孔が大きく偏心してしまう虞もあった。
そこで、このような不都合を解消する為、上記特許文献1には、図6に示すように、支
持棒103とダミーシリンダ109との間に円環状の振れ止め具(振れ止め治具)119
を嵌装することが提案されている。
However, the piercing member 1 provided at the tip of the
In the method of punching the
Therefore, in order to eliminate such inconvenience, in Patent Document 1 described above, as shown in FIG. 6, an annular steady rest (stabilization jig) 119 between the
It has been proposed to fit.
また、片持ち支持された支持棒103の先端に装備された穿孔部材105を石英ガラス
ロッド101の中心軸線に簡単に位置合わせ可能にするため、石英ガラスロッド101と
穿孔部材105との突き合わせ部の近傍に、これらの相対位置関係を三次元的に検出する
三次元モニターを装備すると共に、支持棒103を支持する棒支持台115に、支持棒1
03の中心軸線の傾き角θの調整と中心軸線位置の3軸方向の調整とが可能な多軸の位置
調整装置を組み込む技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Further, in order to enable easy positioning of the perforating
A technique has also been proposed in which a multi-axis position adjustment device capable of adjusting the tilt angle θ of the central axis line 03 and adjusting the central axis position in three axial directions is incorporated (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、支持棒103に円環状の振れ止め具119を嵌装する上記特許文献1に
記載の装置では、穿孔部材105の振れを最小限に留めるために、振れ止め具119とダ
ミーシリンダ109との間のクリアランスを狭めると、振れ止め具119自体がダミーシ
リンダ109内に圧入固定された状態となり、振れ止め具119よりも先端側に突出した
支持棒103の撓みにより穿孔部材105が必ずしも石英ガラスロッド101の中心に調
心されないという問題が生じる。更に、振れ止め具119の外径を穿孔部材105の外径
よりも小さくすると、穿孔が進んでいく内に、振れ止め具119が石英ガラスロッド10
1の孔内に入り込んで、石英ガラスロッド101の内面が振れ止め具119との擦れで汚
染される虞もあった。
However, in the apparatus described in Patent Document 1 in which the annular
The
また、ダミーシリンダ109は石英ガラス製であり、同一寸法で製作しようとしても寸
法、特に内径のバラツキが存在していた。このため、外径寸法の異なる振れ止め具119
をいくつか準備しておき、治具をセットする前にダミーシリンダ109と適当なクリアラ
ンスが保持できる振れ止め具119を選択する必要があった。
In addition, the
Before the jig is set, it is necessary to select the
また、特許文献2に記載の穿孔方法では、突き合わせ部の相対的な位置関係を検出する
ための三次元モニターの組み込みや、支持棒103を位置調整する多軸の位置調整装置の
組み込みのために、装置構成が繁雑化して、コストアップを招く。
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、偏心率が小さく、肉厚が均一
なガラス管を製造することができる安価なガラス管の製造方法およびガラス管の製造装置
を提供することである。
Further, in the drilling method described in
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide an inexpensive glass tube manufacturing method and glass tube manufacturing apparatus capable of manufacturing a glass tube having a small eccentricity and a uniform wall thickness. That is.
本発明のガラス管の製造方法では、出発材料であるガラス素材を加熱して軟化領域を形成し、前記軟化領域に成形治具を挿入することによって、所定のサイズの内径を有するガラス管を成形するガラス管の製造方法であって、前記ガラス素材の成形開始端に接合される筒状のダミーシリンダの内部にステンレス等の高精度に加工された金属素材で製造された案内用基準パイプを配設し、前記成形治具よりも外径の大きい振れ止め治具を前記成形治具の挿入方向後方に設け、前記案内用基準パイプの内周面で前記振れ止め治具を摺動案内しながら前記成形治具を前記軟化領域に挿入することを特徴とする。
In the glass tube manufacturing method of the present invention, a glass material that is a starting material is heated to form a softened region, and a molding jig is inserted into the softened region, thereby forming a glass tube having an inner diameter of a predetermined size. A guide pipe made of a metal material processed with high precision such as stainless steel is disposed inside a cylindrical dummy cylinder joined to the glass material forming start end. An anti-skid jig having an outer diameter larger than that of the forming jig is provided at the rear of the forming jig in the insertion direction, and the anti-skid jig is slidably guided on the inner peripheral surface of the guiding reference pipe. The forming jig is inserted into the softened region.
望ましくは、前記軟化領域の外径を所定のサイズに成型する外径調整手段を設けると共
に、前記案内用基準パイプの中心軸線が前記外径調整手段の中心軸線と合うように前記案
内用基準パイプを位置調整することを特徴とする。
Preferably, the guide reference pipe is provided with outer diameter adjusting means for molding the outer diameter of the softened region into a predetermined size, and the center axis of the guide reference pipe is aligned with the center axis of the outer diameter adjusting means. The position is adjusted.
本発明のガラス管の製造装置では、出発材料であるガラス素材を加熱して軟化領域を形成する加熱手段と、前記軟化領域に挿入されることによって所定のサイズの内径を有するガラス管を成形する成形治具と、前記ガラス素材の成形開始端に接合される筒状のダミーシリンダの内部に配設されるステンレス等の高精度に加工された金属素材で製造された案内用基準パイプと、前記成形治具の挿入方向後方に取付けられる前記成形治具よりも外径の大きい振れ止め治具と、を備えることを特徴とする。
In the glass tube manufacturing apparatus of the present invention, a heating means for heating a glass material as a starting material to form a softened region, and a glass tube having an inner diameter of a predetermined size by being inserted into the softened region are formed. A forming reference, a guide pipe made of a metal material processed with high precision such as stainless steel disposed inside a cylindrical dummy cylinder joined to a molding start end of the glass material, And a steady-state jig having an outer diameter larger than that of the molding jig attached to the rear of the molding jig in the insertion direction.
望ましくは、前記軟化領域の外側からガラス管材料の外径を所定のサイズに成型する外
径調整手段を備えると共に、前記案内用基準パイプの位置調整機構を備えることを特徴と
する。
Desirably, it comprises an outer diameter adjusting means for molding the outer diameter of the glass tube material into a predetermined size from the outside of the softened region, and further includes a position adjusting mechanism for the guiding reference pipe.
以上説明したように、本発明のガラス管の製造方法およびガラス管の製造装置によれば
、成形または穿孔初期段階において成形治具をガラス材の軟化領域に挿入する際、該成形
治具自体が挿入方向後方に設けられた振れ止め治具により案内用基準パイプと同軸になる
ように調心される。振れ止め治具は案内用基準パイプの内周面で挿入案内されるので、案
内用基準パイプの中心軸をガラス材の成形開始端における中心軸線と一致させることによ
り、成形治具はガラス材の成形開始端における中心軸線に対して良好に調心された状態で
位置合わせされて挿入される。
そこで、三次元モニター等の高価な装置を使用せずとも、成形開始時にガラス素材の成
形開始端と成形治具の先端とを簡単に、且つ高精度に調心することができる。
As described above, according to the glass tube manufacturing method and glass tube manufacturing apparatus of the present invention, when the forming jig is inserted into the softened region of the glass material in the initial stage of forming or drilling, the forming jig itself It is centered so as to be coaxial with the guide reference pipe by a steadying jig provided at the rear in the insertion direction. Since the steady rest jig is inserted and guided on the inner peripheral surface of the guide reference pipe, the molding jig is made of the glass material by aligning the center axis of the guide reference pipe with the center axis of the glass material forming start end. It is aligned and inserted in a well-aligned state with respect to the central axis at the molding start end.
Therefore, without using an expensive device such as a three-dimensional monitor, the glass material forming start end and the forming jig tip can be easily and accurately aligned at the start of forming.
そして、振れ止め治具の外径が成形治具の外径よりも大きいと、成形治具がガラス素材
に挿入されても、振れ止め治具は、ガラス素材の成形開始端に当接して成形治具から離れ
るので、成形治具と一緒にガラス素材内に進入することがない。
従って、製造したガラス管の内面が振れ止め治具によって汚染されることもなく、偏心
率が小さく肉厚が均一なガラス管を安価に製造することができる。
And if the outside diameter of the steadying jig is larger than the outside diameter of the forming jig, the steadying jig will come into contact with the molding start end of the glass material even if the shaping jig is inserted into the glass material. Since it is separated from the jig, it does not enter the glass material together with the forming jig.
Therefore, the inner surface of the manufactured glass tube is not contaminated by the steadying jig, and a glass tube having a small eccentricity and a uniform thickness can be manufactured at low cost.
以下、本発明に係るガラス管の製造方法およびガラス管の製造装置の好適な実施形態に
ついて、図面を参照して詳細に説明する。
図1及び図2は、本発明に係るガラス管の製造方法を実施するガラス管の製造装置の実
施形態を示したものである。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a glass tube manufacturing method and a glass tube manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2 show an embodiment of a glass tube manufacturing apparatus for carrying out the glass tube manufacturing method according to the present invention.
本実施形態に係るガラス管の製造装置1は、図1に示すように、出発材料である円柱状
の石英ガラス素材(ガラス素材)3の中心軸線を水平に向けて支持するガラス支持手段5
と、先端に穿孔用の成形治具7が装備された支持棒9と、成形治具7の先端が石英ガラス
素材3の成形開始端(図1中右端)に対向するように支持棒9の基端を片持ち状態に支持
する棒支持手段11と、前記成形治具7の先端近傍の石英ガラス素材3を加熱軟化させる
加熱手段13と、石英ガラス素材3を成形治具7の中心軸線に沿って相対移動させるガラ
ス移動手段15と、成形治具7の挿入方向後端に着脱自在に設けられた振れ止め治具21
を内周面で摺動案内する案内用基準パイプ33と、案内用基準パイプ33を中心軸線に沿
って相対移動させる基準パイプ支持手段43と、を備える。図1では、案内用基準パイプ
33を基準パイプ支持手段43で把持しているが、案内用基準パイプ33を第2の送りテ
ーブル53で固定して基準パイプ支持手段43を省略しても良い。
As shown in FIG. 1, a glass tube manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment has a glass support means 5 that supports the center axis of a columnar quartz glass material (glass material) 3 as a starting material horizontally.
The
And a reference pipe support means 43 for relatively moving the
そして、加熱手段13により石英ガラス素材3の成形開始端近傍を加熱して軟化領域を
形成し、この軟化領域に成形治具7を徐々に挿入することで、石英ガラス素材3を所定の
サイズの内径を有する石英ガラス管に成形する。
前記ガラス支持手段5は、チャック51aを介して石英ガラス素材3の基端(図1中左
端)を把持する第1の送りテーブル51と、チャック53a介して石英ガラス素材3の先
端(成形開始端)に接合される円筒状のダミーシリンダ17を把持する第2の送りテーブ
ル53と、を備えた構成であり、これら第1及び第2の送りテーブル51,53によって
、石英ガラス素材3を両持ち状態に支持する。
Then, the heating means 13 is used to heat the vicinity of the forming start end of the
The glass support means 5 includes a first feed table 51 that holds the base end (left end in FIG. 1) of the
また、これら第1及び第2の送りテーブル51,53は、石英ガラス素材3及び支持棒
9の中心軸線に沿って移動可能にそれぞれ基台55,57に配置されており、図示せぬモ
ータからの駆動力により所定速度で石英ガラス素材3を軸方向に移動させる例えばボール
ネジ・ナットやラック&ピニオン等を備えたガラス移動手段15を構成している。
更に、第1及び第2の送りテーブル51,53のチャック51a,53aには、図1に
示すように、それぞれ支持した石英ガラス素材3をフレーム51d,53dに対してモー
タ51b,53bによりその中心軸線回りに所定の回転速度で回転させる回転駆動機構が
装備されている。
The first and second feed tables 51 and 53 are arranged on the
Further, as shown in FIG. 1, the
前記棒支持手段11は、基台57に立設された支柱11aに装備したチャック11bに
よって、支持棒9の基端を把持するものである。チャック11bは、把持した支持棒9を
その中心軸回りに所定の回転速度で回転させる回転駆動機構(図示略)が装備されている
。
The rod support means 11 grips the base end of the
更に、前記加熱手段13における発熱体13aの内側には、石英ガラス素材3の外径を
所定のサイズに成型する外径調整手段25が配設されている。
尚、この外径調整手段25としては、所定の間隔を持つように平行に配設された平板、
断面円形の穴を有するダイス、ガラス管の形状に合わせた断面円弧の溝が付された板など
が適用可能である。
Furthermore, an outside diameter adjusting means 25 for forming the outside diameter of the
As the outer diameter adjusting means 25, a flat plate arranged in parallel so as to have a predetermined interval,
A die having a hole with a circular cross section, a plate provided with a groove having a circular arc in accordance with the shape of the glass tube, and the like are applicable.
そして本実施形態に係るガラス管の製造装置1では、前記石英ガラス素材3の成形開始
端に溶着して接合されるダミーシリンダ17の内部に配設された案内用基準パイプ33の
内径よりも小さくかつ前記成形治具7の外径よりも大きい外径を有した振れ止め治具21
が、前記成形治具7の挿入方向後端(図1中右端)に着脱自在に設けられている。
この有底円筒状の振れ止め治具21は、案内用基準パイプ33内を挿通する支持棒9に
よって底部を貫通されて支持棒9と摺動可能とされると共に、成形治具7の挿入方向後端
に嵌合して取付けられている。
In the glass tube manufacturing apparatus 1 according to this embodiment, the inner diameter of the
Is detachably provided at the rear end (right end in FIG. 1) of the forming
The bottomed cylindrical
成形治具7は、振れ止め治具21に対する径方向(挿入方向に垂直な方向)の振れが抑
制されている。振れ止め治具21は、案内用基準パイプ33に対する径方向の振れが抑制
されている。従って成形治具7は、挿入方向後方に設けられた振れ止め治具21を介して
案内用基準パイプ33内における径方向の振れを抑制されている。
In the forming
即ち、図3において成形治具7は、案内用基準パイプ33の内周面と振れ止め治具21
の外周面との間のクリアランス分しか径方向に移動できず、このクリアランス分に相応す
る精度で自動的に成形治具7の径方向への振れが規制され、石英ガラス素材3と成形治具
7とは調心された状態になる。振れ止め治具21は、案内用基準パイプ33の内周面で摺
動案内される。ここで、案内用基準パイプ33には、ステンレス等の加工性に優れた金属
を採用することで、簡単且つ安価に位置決め精度の向上を図ることができると共に、成形
治具7の振れ回り抑制効果を向上させて長期間にわたり維持することができる。
尚、前記案内用基準パイプ33は、内部に水を循環させて冷却可能な構造を備えている
。
That is, in FIG. 3, the forming
Only the clearance between the outer peripheral surface and the outer peripheral surface can move in the radial direction, and the deflection of the
The
更に、図2(a)に示すように、径方向に移動可能とされた複数の把持部材43aによ
って前記外径調整手段25の中心軸線と同心となるように前記案内用基準パイプ33の中
心軸線を位置調整する位置調整機構が、前記基準パイプ支持手段43に設けられている。
基準パイプ支持手段43の把持部材43aには、図2(b)に示すように、支持した案内
用基準パイプ33をフレーム43dに対してモータ43bによりその中心軸線回りに所定
の回転速度で回転させる回転駆動機構が装備されている。
Further, as shown in FIG. 2A, the central axis of the
As shown in FIG. 2B, the gripping
案内用基準パイプ33は、図2(b)に示すようにダミーシリンダ17と別々に把持す
る方式でも、図2(c)に示すように径方向に移動可能とされた複数の把持部材53cを
第2の送りテーブル53に設けることによって、該第2の送りテーブル53にダミーシリ
ンダ17と共に把持する方式でもかまわない。
ガラス管の成形処理を開始する前の位置調整時には、案内用基準パイプ33の中心軸線
が外径調整手段25の中心軸線と合うように位置調整される。
As shown in FIG. 2 (b), the
At the time of adjusting the position before starting the glass tube forming process, the position is adjusted so that the center axis of the
前記加熱手段13は、石英ガラス素材3の成形開始端近傍を誘導加熱によって部分的に
加熱するもので、石英ガラス素材3を囲繞するように配置したカーボンチューブからなる
発熱体13aを有している。この発熱体13aはヒータ支持台14に固定されている。
ここで、加熱手段13の加熱温度は、石英ガラス素材3が軟化するガラス軟化点(例え
ば、1700℃)程度で加熱されるように設定されている。
The heating means 13 partially heats the vicinity of the forming start end of the
Here, the heating temperature of the heating means 13 is set to be heated at a glass softening point (for example, 1700 ° C.) at which the
次に、上述したガラス管の製造装置1によって、石英ガラス素材3から所定のサイズの
内径を有するガラス管を成形するガラス管の製造方法について説明する。
先ず、図1に示すように、第1の送りテーブル51のチャック51aに出発材料として
の石英ガラス素材3の一端を固定する。
一方、棒支持手段11により片持ち支持された支持棒9の先端に装備した成形治具7と
、該成形治具7の挿入方向後端に取付けられた振れ止め治具21とを、基準パイプ支持手
段43に把持された案内用基準パイプ33内に配置する。
Next, a glass tube manufacturing method for forming a glass tube having an inner diameter of a predetermined size from the
First, as shown in FIG. 1, one end of a
On the other hand, the forming
案内用基準パイプ33は、基準パイプ支持手段43に把持された状態で予め外径調整手
段25と中心が合うように調整しておく。両者の中心のズレは、0.1mm以内となるの
が好ましい。外径調整手段25の代わりに、加熱手段13の中心軸と合わせておくことで
も良い。案内用基準パイプ33は、ステンレス等の高精度に加工された金属素材を用いる
と、一旦中心調整すれば以降は外径調整手段25との芯を合わせる必要がない。
The
次いで、ダミーシリンダ17を把持するチャック53aを調整することで、ダミーシリ
ンダ17の回転軸が案内用基準パイプ33の回転軸と一致するように調整する。ダミーシ
リンダ17は石英ガラス製等で、ダミーシリンダ毎に外径・内径が微妙にずれるため、予
め中心軸が調整されている案内用基準パイプ33に合わせてダミーシリンダ17の内面の
中心軸を合わせていくのが望ましい。ダミーシリンダ17を第2の送りテーブル53にセ
ットし、ダミーシリンダ17を回転させながら案内用基準パイプ33とのクリアランスが
均等になるようにチャック53aを調整する。
Next, by adjusting the
次いで、支持棒9の先端に成形治具7および振れ止め治具21をセットした状態で、案
内用基準パイプ33の内側にこれらを挿入する。成形治具7と振れ止め治具21、振れ止
め治具21と案内用基準パイプ33のクリアランスはそれぞれ0.05mm以内になるよ
うに作成されており、案内用基準パイプ33に内接させることにより、振れ回りは0.1
mm以内に抑え込まれている。
これにより、成形開始段階での成形治具7の振れ回りは抑えられ、成形治具7の中心は
外径調整手段25、及びダミーシリンダ17の内面の中心軸に高精度に一致させることが
可能となる。
Next, in a state where the forming
It is suppressed within mm.
Thereby, the swing of the forming
ダミーシリンダ17の先端を石英ガラス素材3の成形開始端に同心的な状態で突き合わ
せ、回転させながら加熱手段13をオンにする。つまり、コイル13bに通電して発熱体
13aに誘導電力を生じさせて該発熱体13aを発熱させる。そして、石英ガラス素材3
とダミーシリンダ17の突き合わせ部をガラス軟化点(例えば1700℃)まで加熱して
融着させる。
The tip of the
The butted portion of the
次に、石英ガラス素材3の成形開始端近傍が引き抜き成形可能な軟化領域となるまで加
熱する。そして、第1及び第2の送りテーブル51,53をそれぞれ駆動し、石英ガラス
素材3及び成形治具7を同軸的にそれぞれ1〜50rpm、1〜20rpmで同一方向に
回転させるとともに、第1及び第2の送りテーブル51,53と基準パイプ支持手段43
をそれぞれ所定の速度で図1中右方向へ移動させる。また、加熱手段13の内側に取付け
られた外径調整手段25を成型位置にセットして石英ガラス素材3の軟化領域の外周に当
接させる。
Next, it heats until the shaping | molding start end vicinity of the quartz glass
Are moved to the right in FIG. 1 at a predetermined speed. Further, the outer diameter adjusting means 25 attached inside the heating means 13 is set at the molding position and brought into contact with the outer periphery of the softened region of the
すると、図3(a)に示すように、軟化された石英ガラス素材3内に成形治具7が相対
的に挿入されて所定のサイズの内径を有する孔を穿設すると共に、外径調整手段25が石
英ガラス素材3の外周を所定のサイズの外径に成型する。
この成形(穿孔)初期段階において、成形治具7を石英ガラス素材3の軟化領域に挿入
する際、成形治具7自体の径方向の振れが成形治具7の挿入方向後端に嵌装された振れ止
め治具21を介して抑制される。
Then, as shown in FIG. 3A, the forming
In the initial stage of forming (drilling), when the forming
そこで、成形治具7は石英ガラス素材3の成形開始端における中心軸線に対して良好に
調心された状態で位置合わせされて挿入される。
従って、三次元モニター等の高価な装置を使用せずとも、成形開始時に石英ガラス素材
3の成形開始端と成形治具7の先端とを簡単に、且つ高精度に調心することができる。
Therefore, the forming
Therefore, without using an expensive apparatus such as a three-dimensional monitor, the forming start end of the
そして、加熱軟化している石英ガラス素材3の軟化領域に成形治具7を更に挿通させる
と、該成形治具7の挿入方向後端に着脱自在に設けられて成形治具7の外径よりも大きい
外径を有する振れ止め治具21は、図3(b)に示すように、石英ガラス素材3の成形開
始端に当接して成形治具7から脱落するので、成形治具7と一緒に石英ガラス素材3内に
進入することがない。尚、これ以降は成形治具7の後方が順次冷却固化されたガラス管G
に拘束された状態で石英ガラス素材3内を進入するので、穿孔終了するまで振れ回りが悪
化することはない。
従って、製造したガラス管の内面が振れ止め治具21によって汚染されることもなく、
偏心率が小さく肉厚が均一なガラス管を安価に製造することができる。
Then, when the
Since it enters the
Therefore, the inner surface of the manufactured glass tube is not contaminated by the
A glass tube having a small eccentricity and a uniform thickness can be manufactured at low cost.
更に、本実施形態のガラス管の製造装置1によるガラス管の製造方法では、石英ガラス
素材3の軟化領域に挿入されて石英ガラス素材3を穿孔する成形治具7が、成形開始時に
案内用基準パイプ33により径方向の振れが規制されて所定の寸法精度に調心される一方
、外径調整手段25の中心軸線と同心となるように位置調整されている。
Furthermore, in the glass tube manufacturing method by the glass tube manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the
成形されたガラス管は、外径調整手段25により外周面の位置が決定されるので、外径
調整手段25と成形治具7が同心となることは、外周面と中心孔とが同心になることであ
り、偏肉の無い高精度な円筒となる。
もし、石英ガラス素材3の中心軸線と外径調整手段25の中心軸線とがズレてしまって
も、本実施形態によればガラス管の偏肉が防止される。
従って、偏心率が小さく肉厚が均一なガラス管を安価に製造することができる。
Since the outer diameter of the molded glass tube is determined by the outer diameter adjusting means 25, the outer diameter adjusting means 25 and the forming
Even if the center axis of the
Therefore, a glass tube having a small eccentricity and a uniform thickness can be manufactured at low cost.
尚、上記実施形態では、出発材料である石英ガラス素材3としては、中実の円柱状のも
のを使用したが、中心に孔が穿設された円筒状のものを出発材料として利用することも可
能である。また、石英ガラス素材3は純石英でもよく、フッ素や塩素などの添加物を添加
したガラス素材でも良い。
また、上記実施形態においては、中実の石英ガラス素材3の成形開始端面に挿入穿孔す
る成形治具7を使用してガラス管を作製する例を示したが、中空のガラス素材の孔内に成
形治具を挿入し、孔を所望の内径に拡径又は縮径してガラス管を作製するガラス管の製造
方法にも適用できる。
In the above embodiment, the
Moreover, in the said embodiment, although the example which produces a glass tube using the shaping | molding jig |
以下、上記実施形態に係るガラス管の製造装置1の具体的な実施例を示す。
石英ガラス素材3には、外径が180mm、長さが2000mmの丸棒を使用した。又
、ダミーシリンダ17には、内径が100mm、長さが1500mmのものを使用した。
ダミーシリンダ17の内部に配設される案内用基準パイプ33は、外径が90mm、内
径が70mmのステンレス製であり、内部には水を循環させて冷却可能な構造を備えてい
る。また、外径調整手段25の内径を140mm、成形治具7の外径を80mmとした。
Hereinafter, the specific Example of the manufacturing apparatus 1 of the glass tube which concerns on the said embodiment is shown.
As the
The
石英ガラス素材3とダミーシリンダ17をそれぞれ一定速度で回転させながら加熱手段
13の中心付近に移動させ、加熱手段13に誘導電力を供給して、石英ガラス素材3を約
1700℃に加熱・軟化させた上で、加熱手段13のほぼ中央部で石英ガラス素材3とダ
ミーシリンダ17を接触させて接合させる。
この時、成形治具7は、振れ止め治具21に支持された状態で案内用基準パイプ33に
セットされ、先端位置は外径調整手段25付近に固定しておく。ダミーシリンダ17と一
体化させた石英ガラス素材3を移動させることで、外径調整手段25と成形治具7の径に
合わせて石英ガラス素材3が高精度に成形される。
The
At this time, the forming
上記ガラス管の製造装置1によって、上記寸法の石英ガラス素材3をガラス管に成形し
、成形したガラス管の長手位置における偏肉率を測定した。結果を図4に示す。
また、比較の為に図6に示した従来装置で同寸法のガラス管の成形を実施し、成形した
ガラス管の長手位置における偏肉率を測定した。結果を図4に示す。
The
For comparison, a glass tube having the same dimensions was formed using the conventional apparatus shown in FIG. 6, and the thickness deviation rate at the longitudinal position of the formed glass tube was measured. The results are shown in FIG.
図4に示したように、従来の方法では、石英ガラス素材3の加工長さが増大するに従っ
て、偏肉が増大する。従来方式では、振れ止め具119が石英ガラス素材3の先端から成
形治具の長さ分(100〜200mm)離れた位置に存在するため、穿孔部材105の振
れを完全に抑えることができない。また、振れ止め具119の外径は、ダミーシリンダ1
7の内径と一定のクリアランスを確保しているが、石英ガラス製であるダミーシリンダ1
7の内径がバラツクため、クリアランスが増加することもその一因である。
しかし、本実施例の場合は、略一定の偏肉率で、偏肉率の小さい高精度なガラス管を製
造できることが確認できた。
As shown in FIG. 4, in the conventional method, the uneven thickness increases as the processing length of the
A dummy cylinder 1 that has an inner diameter of 7 and a certain clearance, but is made of quartz glass.
One reason is that the inner diameter of 7 varies, and the clearance increases.
However, in the case of the present Example, it has confirmed that a highly accurate glass tube with a substantially uniform thickness deviation ratio and a small thickness deviation ratio could be manufactured.
1 ガラス管の製造装置
3 石英ガラス素材(ガラス素材)
5 ガラス支持手段
7 成形治具
9 支持棒
11 棒支持手段
13 加熱手段
15 ガラス移動手段
17 ダミーシリンダ
21 振れ止め治具
25 外径調整手段
33 案内用基準パイプ
43 基準パイプ支持手段
51 第1の送りテーブル
53 第2の送りテーブル
55,57 基台
1 Glass
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Glass support means 7 Forming
Claims (4)
前記ガラス素材の成形開始端に接合される筒状のダミーシリンダの内部にステンレス等の高精度に加工された金属素材で製造された案内用基準パイプを配設し、前記成形治具よりも外径の大きい振れ止め治具を前記成形治具の挿入方向後方に設け、前記案内用基準パイプの内周面で前記振れ止め治具を摺動案内しながら前記成形治具を前記軟化領域に挿入することを特徴とするガラス管の製造方法。 A glass tube manufacturing method for forming a glass tube having an inner diameter of a predetermined size by heating a glass material as a starting material to form a softened region and inserting a forming jig into the softened region,
A guide reference pipe made of a metal material processed with high precision such as stainless steel is disposed inside a cylindrical dummy cylinder joined to the glass material forming start end, and is disposed outside the molding jig. A large-diameter steadying jig is provided behind the molding jig in the insertion direction, and the molding jig is inserted into the softening region while sliding the steadying jig on the inner peripheral surface of the guiding reference pipe. A method for producing a glass tube, comprising:
を備えることを特徴とするガラス管の製造装置。 Heating means for heating a glass material as a starting material to form a softened region, a forming jig for forming a glass tube having an inner diameter of a predetermined size by being inserted into the softened region, and molding of the glass material A guide pipe made of a metal material processed with high precision such as stainless steel disposed inside a cylindrical dummy cylinder joined to the start end, and attached to the rear of the forming jig in the insertion direction. A steady rest jig having an outer diameter larger than that of the forming jig ,
An apparatus for manufacturing a glass tube, comprising:
The glass according to claim 3, further comprising an outer diameter adjusting unit that molds the outer diameter of the glass tube material into a predetermined size from the outside of the softened region, and a position adjusting mechanism for the guiding reference pipe. Pipe manufacturing equipment.
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