JPH03247525A - 石英ガラス製シリンダーの製造法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石英ガラス製シリンダーの製造法及び装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来より、例えば半導体工業の分野における炉芯管等の
部材や光フアイバー用素材等として石英ガラス製チュー
ブ（管）が使用されてぃる。

この石英ガラス製チューブ（管）を製造するため、従来
においては、一般に中実の石英ガラスロッドを製造して
これより石英ガラス製の中空筒状の部材（一般に「シリ
ンダー」と称している）をコアドリルでドリリングする
ことで削り出し、この中間材であるシリンダーを例えば
軟化温度まで加熱して肉厚の薄いチューブを形成するこ
とによっている。シリンダーをチューブにする方法とし
ては例えば実公昭５５−３５２９７号に記載の方法が例
示される。

（発明が解決しようとする課題） しかし上記した中実の石英ガラスロッドをドリリングし
てシリンダーを削り出す従来法によると、石英ガラスロ
ッドの中芯部分はシリンダーとして利用されないため、
製品化のための原材料の歩留まりがその分低下すること
が避けられないという問題がある他、ドリリングの結果
、得られたシリンダーの内表面には無数のマイクロクラ
ックが発生し、このマイクロクラックに研削オイル、研
削屑が付着するため、こわを除去するための酸処理等が
必要になって作業工程数が増加する問題がある。またこ
のマイクロクラックが、最終的な製品の表面状態の悪化
を招くという問題もある。

本発明者等は、このような石英シリンダーを作製する場
合の従来法の問題点を解消するために鋭意検討を重ね、
石英ガラスロッドをドリリングによらずにシリンダーと
する本発明を開発するに至った。

このような研究、開発の結果に基づいてなされた本発明
の目的は、材料の歩留まりがよく、資源の有効な利用が
実現される石英ガラス製シリンダーの製造法及び装置を
提供するところにある。

また本発明の別の目的は、シリンダー内表面のマイクロ
クラックの発生を招（ことがな（、従ってこのマイクロ
クラックに付着した研削オイル、研削屑の除去工程を不
要とでき、またマイクロクラックの発生を防止すること
で最終製品の表面状態の悪化を招くことのない石英ガラ
ス製シリンダーの製造法及び装置を提供するところにあ
る。

さらにまた本発明の別の目的は、シリンダーの周方向に
関する肉厚を平均化することによって、石英ガラス製チ
ューブの製造に際して、肉厚のバラツキの少ない最終製
品を作り出すことに適した石英ガラス製シリンダーの製
造法及び装置を提供するところにある。

（課題を解決するための手段） 上記した種々の目的を実現するための本発明よりなる石
英ガラス製シリンダーの製造法の特徴は、円柱状の石英
ガラスロッドをその長尺軸を中心として回転させながら
、その石英ガラスロッドの先端を加熱軟化させ、ロッド
先端面の中心部に穿孔用部材の先鋭端を係合させて該先
端の周縁を該穿孔用部材に対して回転引き抜きするとこ
ろにある。

またかかる方法を好適に実現するために提供する本発明
の石英ガラス製シリンダーの製造装置の特徴は、円柱状
の石英ガラスロッドをその長尺軸を中心として回転させ
ながら支持する回転支持手段と、該石英ガラスの先端を
加熱軟化させる加熱手段と、加熱軟化した石英ガラスロ
ッドの先端面の周縁に同心的に融着される筒状のダミー
シリンダー部材と、このダミーシリンダー部材を軸心回
りに回転させるシリンダー回転手段と、該ダミーシリン
ダーの筒内を通し上記石英ガラスロッド先端の加熱軟化
位置で該ロッド先端面の中心部に係合する先鋭端をもっ
た棒状の固定穿孔手段と、上記石英ガラスロッド及びダ
ミーシリンダー部材を、固定穿孔手段に対しそれぞれ予
め定めた速度で穿孔方向に移動させる移動手段とを備え
たという構成をなすところにある。

上記固定穿孔手段は、例えば固定の棒状部材の先端に円
錐形の先鋭先端を有する駒を組み付けることによって構
成させることができる。

また本発明の装置は、筒状のダミーシリンダー部材の内
部に棒状の固定穿孔手段を調心させる調心手段を設ける
ことによって、工業的な装置として特に好適に実施でき
る。このような調心手段により穿孔工程の初期において
加工すべき石英ガラスロッドの中心に調心されてシリン
ダーの肉厚平均化に有益となるからである。なお穿孔工
程の開始後においては穿孔部材とガラスロッド先端との
係合の関係で自律的な調心作用が働くため、整形するシ
リンダーの肉厚を平均化する目的の下では、初期的な調
心を実現すれば足りる。

（作用） 本発明の石英ガラス製シリンダー製造法及び装置は、前
記の構成をなすことによって、ロッドから、切削法によ
らずに筒状のチューブを作り出すことができる。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明を実施するための石英ガラス製シリンダ
ー製造装置の一例の概要を示した図であり、この図にお
いて、１は入り口側ベツド、３は出口側ベツドを示し、
これらの間に誘導加熱方式の加熱炉２が配置されている
。

４は上記入り口側ベツド上の上に図の左右方向の移動が
可能に設けられた第１の主軸送りテーブルであり、該テ
ーブルの一側に設けられたチャック６に、被加工物であ
る長尺の石英ガラス製ロッド１０をチャッキングして、
図示しない回転駆動機構により図の２３回りに石英ガラ
ス製ロッドｌＯを回転させるようになっている。なお長
尺の石英ガラス製ロッドの姿勢安定のために、入り口側
ベツド１の上には、サポートローラ１７が設けられてい
る。なお本例におけるこのサポートローラ１７は図の符
号２１．２２の方向にその位置が調整できるようになっ
ている。

またこの第１の主軸送りテーブル４は、図示しない移動
機構によって図の符号１９方向に所定の速度で送り移動
されるようになっている。

上記のようにして第１の主軸送りテーブル４及びサポー
トローラ１７により支持された石英ガラス製ロッドｌＯ
の先端（図の右端）は、図示の如く加熱炉２の内部に置
かれ、コイル２ａに所定の交流が通電されることで発熱
体（黒鉛）１２ａが発熱して石英ガラス製ロッドを軟化
点まで加熱（約２０００℃）するようになっている。

他方、出口側ベツド３の上にはもう一つの第２の主軸送
りテーブル７が設けられていて、その両端のチャック８
．９の一方である加熱炉例の回転駆動チャック８には、
石英ガラス製のダミーシリンダー１１が組み付は支持さ
れ、図の符号２４方向に駆動回転されるようになってい
る。

またこの石英ガラス製のダミーシリンダー１１の先端は
、加熱炉２の発熱体１２ａと一体に設けられている引き
抜き用のダイス１２ｂに外周嵌合すると共に、その先端
（図の左端）は上記被加工物である石英ガラス製ロッド
１０の先端面に同心的に融着するようになっている。な
おこの第２の主軸送りテーブル７は、図示しない移動機
構によって図の符号２０方向に所定の速度で送り移動さ
れるようになっている。

１６は出口側ベツド３の上に固定された固定台であり、
これに一端が支持された固定軸１４は、上記第２の主軸
送りテーブル７に回転自在に支持されている他端側チャ
ック９に二つ割りカラー１５を介して固定され、上記シ
リンダー１１の筒内を通して、先端の穿孔用駒（プラグ
）　１３が、被加工物である石英ガラス製ロッドの先端
面に係合するように設けられている。上記穿孔用駒１３
の部分は石英ガラス製ロッドが軟化温度まで加熱される
ことから、上記固定軸１４は二重管構造に設けることで
適当な水冷構造とすることが好ましい。

なお本例においては上記穿孔用駒１３を石英ガラス製ロ
ッド１０の先端面軸心に調心的に係合させるように、第
２図で説明するようにダミーシリンダー１１内に嵌装し
た振れ止め具（調心手段）１８を設けている。この振れ
止め具１８の嵌装組み付けは、例えば固定軸１４の先端
側から二つ割りのカラーを嵌装係合させた後、固定軸１
４の先端に穿孔用駒１３を組みつけることで所定位置に
配置させることができる。ここで上記固定軸１４を片持
ちした場合の先端のたわみは理論的にはえ＝ＷＪ２”　
／３　Ｅ　Ｉで与えられ、このたわみがあるとロッドを
穿孔する初期的な段階で駒１３が該ロッドの中心に定ま
らずにシリンダーの端部で肉厚の一定しない部分を生ず
ることがあるが、上記のように振れ止め具１８を組み付
けることで、良好な形寸法精度、肉厚の平均化が得られ
る利点がある。

以上のような構成の石英ガラス製シリンダーの製造装置
を用いて、ロッドからシリンダーを製造する場合につい
て説明する。

まず、入り口側ベツド１上の第１の主軸送りテーブル４
及び出口側ベツド３上の第２の主軸送りテーブル７を図
の左右方向についての移動を拘束したまま、石英ガラス
製ロッド１０とダミーシリンダー１１の端部を同心的な
状態で突き合わせ、回転させながら加熱炉２で両者を軟
化点まで加熱して融着させる。

またこの際、穿孔用駒１３を有する固定軸はダミーシリ
ンダー１１の内部に予め嵌装しておき、該穿孔用駒１３
の先鋭端をロッドの先端中心に係合させる。

次に、ロッドが引き抜き成形が可能な加熱状態になって
いることを確認して、第１の主軸送りテーブル４及び第
２の主軸送りテーブル７を予め定めた送り速度で、ロッ
ド及びダミーシリンダーの回転を継続させながら移動を
開始させる。このような工程により、第３図に示すごと
（ロッドｌＯ及びダミーシリンダー１１の送りの相対的
速度差、及び回転の速度差に従って、いわゆる引き抜き
成形と同様の状態で、ロッド１０からシリンダー１１が
成形される。

なお第３図において１２ｂは形成されるシリンダーの外
径を決めることになるダイスを示しているが、この成形
加工においては該ダイス１２ｂの消耗が最も激しいこと
に鑑み、このダイスを、ダイス基部１２ｃと、このダイ
ス基部１２ｃに対し第４図に示した穿孔（引抜き）方向
の反対方向からの嵌装、抜き出しが可能なダイス本体１
２ｂとに分割して設けることも好ましい。成形時にダイ
ス本体１２ｂに作用する軸方向の力は穿孔（引抜き）方
向の力だけであるから、ダイス本体１２ｂの組み付は構
造は一方向の抜は止めを達成することで十分である。し
たがってその交換は容易である。

以上のような手順によって成形される石英ガラス製シリ
ンダーは、従来法のようにドリリングにより中実のロッ
ドを研削するものでないために、石英ガラス製ロッドの
材料の実質的に全てをシリンダー形成に利用でき、製品
の歩留まりに優れる。また研削法によらないためにシリ
ンダーの内部にマイクロクラックが発生せず、その後処
理が不要となるなどの優れた効果がある。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変更した態様で実施できることは言うまでもない。例
えば第５図に示したように、ダイス本体１２ｂを加熱炉
と一体の固定発熱体１２ａから機構的に分離し、炉体２
５のフランジ２６に組み付けたベアリング２７を介して
回転フランジ２９を回転自在に設けると共に、この回転
フランジ２９をチェーン３１を介してモータ３２でダミ
ーシリンダー１１と同期回転させるようにすることもで
きる。このようにすれば、被加工物とダイスの相対的な
摺擦が大幅に低減されるという利点がある。更にまた固
定軸１４を１周方向に関してはダミーシリンダーＩＩと
同期回転させるようにすることもでき、これによって内
周部分における固定部分と回転部分の相対的な摺擦が大
幅に低減される利点がある。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明の石英ガラス製シリンダーの
製造法及び装置によれば、材料の歩留まりがよく、資源
の有効利用が実現でき石英ガラス製シリンダーを提供す
ることができるという効果がある。

また、本発明の製造法及び装置によれば、シリンダー内
表面のマイクロクラックの発生を招（ことがな（、従っ
てこのマイクロクラックに付着した研削オイル、研削屑
の除去工程を不要にできるという効果があり、更にまた
、マイクロクラックの発生を防止することで最終製品の
表面状態の悪化を招くことのない石英ガラス製シリンダ
ーを提供できるという効果もある。

また本発明の製造法及び装置によれば、シリンダーの周
方向に関する肉厚を平均化することで石英ガラス製チュ
ーブの製造に際して肉厚のバラツキの少ない最終製品を
作り出すことに適した石英ガラス製シリンダーを提供で
きるという効果もある。

また本発明装置は、被加工材料をシリンダー部材とすれ
ば、該シリンダ一部材の内部に気体圧力を加えてそのま
ま（但し穿孔用駒、固定軸等は不要）チューブの製造装
置としても併用できるという利点がある。したがって逆
に言えば特にシリンダー製造装置を特別に設備すること
なく、本発明装置によって、石英ガラス製チューブ製造
装置と石英ガラス製シリンダー製造装置とを同時に設備
できることになり、使用時において部分的な変更使用を
行なうのみで足りるという利点がある。このような設備
的な共通性は工業的な規模において極めて高い有用性を
もたらすことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明よりなる石英ガラス製シリンダーの製造
装置の構成概要−例を示した図、第２図は出口側ベツド
及び第２の主軸送りテーブルの部分を拡大して示した図
、第３図は引き抜き穿孔部分の構造を更に拡大して示し
た図、第４図は引き抜き穿孔部分の他の例の構造を示し
た図、第５図は引き抜き穿孔部分の更に他の例の構造を
示した図である。 ：入り口側ベツド　　２：加熱炉 ：出口側ベツド ：第１の主軸送りテーブル ６：チャック 第２の主軸送りテーブル ９：チャック ｌＯ：石英ガラス製ロッド １１：ダミーシリンダー １３：穿孔用駒 １６：固定台 １８：振れ止め具 １４： １７： 固定軸 サポートローラ 外４名 第 ５ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円柱状の石英ガラスロッドをその長尺軸を中心とし
   て回転させながら、その石英ガラスロッドの先端を加熱
   軟化させ、ロッド先端面の中心部に穿孔用部材の先鋭端
   を係合させて該先端の周縁を該穿孔用部材に対して回転
   引き抜きすることを特徴とする石英ガラス製シリンダー
   の製造法。 ２、円柱状の石英ガラスロッドをその長尺軸を中心とし
   て回転させながら支持する回転支持手段と、該石英ガラ
   スの先端を加熱軟化させる加熱手段と、加熱軟化した石
   英ガラスロッドの先端面の周縁に同心的に融着される筒
   状のダミーシリンダー部材と、このダミーシリンダー部
   材を軸心回りに回転させるダミーシリンダー回転手段と
   、該ダミーシリンダーの筒内を通し上記石英ガラスロッ
   ド先端の加熱軟化位置で該ロッド先端面の中心部に係合
   する先鋭端をもった棒状の固定穿孔手段と、上記石英ガ
   ラスロッド及びダミーシリンダー部材を、固定穿孔手段
   に対しそれぞれ予め定めた速度で穿孔方向に移動させる
   移動手段とを備えたことを特徴とする石英ガラス製シリ
   ンダーの製造装置。 ３、請求項２において、筒状のダミーシリンダー部材の
   内部に、棒状の固定穿孔手段を調心させる調心手段を設
   けたことを特徴とする石英ガラス製シリンダーの製造装
   置。