JPS62162632A

JPS62162632A - ガラスパイプの加工方法

Info

Publication number: JPS62162632A
Application number: JP433186A
Authority: JP
Inventors: Akira Urano; 章浦野; Ryuji Tono; 東野　隆二; Nagatsugu Fujiwara; 藤原　永嗣
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1987-07-18
Also published as: JPH0475853B2

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Ｐｊｒ望の外径・内径・断面８１）を有するガ
ラスパイプを効率的にかつ、清浄な状態で精度工く製造
する新規な方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来エフガラスパイプのサイズをｌ、ｌ！！整するため
の手段として該ガラスパイプの外径全調整する目的で行
う拡径法と、該ガラスパイプの断面積を１）！ｌ！Ｉ！
する目的で行う延伸法が知られており、これら二つの方
法全分離して何（ロ）か繰り返し実施することに工っで
、所望のサイズを有するガラスパイプ金得ていた。

ここで拡径法と延伸法について詳述すると、いずれの方
法においてもまず、出発材となるガラスパイプを旋盤で
保持し、該ガラスパイプの周囲に熱源を配し、熱源にエ
フガラスパイプを部分的に加熱しつつ、該ガラスパイプ
をそれ自身の軸を中心として回転させることにエフ該ガ
ラスパイプの外周方向の温度分布を均一化させる。

拡径法においては該ガラスパイプの内部の圧力をその外
部の圧力りり高くして、該ガラスパイプの加熱溶融部分
の断面積を一定に保ちながら外径を拡げ、その拡径部分
付近の外径をモニターしながら、制御され几速度で熱源
金該ガラスパイプの軸と平行な方向に移動させることに
１って、該ガラスパイプの長手方向に連続的に拡径操作
を行い、均一な拡大された外径と一定の断面積を有する
ガラスパイプを得る。

一方、延伸法においては、該ガラスパイプの一端ｔ−該
ガラスパイプを伸ばす方向に制御され九速度で移動させ
る、この操作の前後で該ガラスパイプの加熱溶融部分の
体積は一定に保友れるが長さが伸びるため、その部分の
断面積は小さくなることになり、表面張力の効果が働い
て外径が収縮する。そして、その加熱溶融部分付近をモ
ニターしながら、制御された速度で熱源を該ガラスパイ
プの軸と平行な方向に移動させることに工って、該ガラ
スパイプの長手方向に連続的に延伸操作を行い、均一な
収縮し次外径と断面積を有するガラスパイプを得るもの
である。

〔発明が解決しＬうとする問題点〕

しかしながら、従来の技術では、前述し次ように、拡径
法と延伸法を分離して何度か繰り返し実施することに工
って１．目的とするサイズを有するガラスバイ１を得る
ため、カロエに要する手間と時間は膨大であった。ま友
、工程の合間にガラスパイプが雰囲気に１って汚染され
たり、余熱と自重によると考えられる変形破損などの前
書も稀に発生した。特に重要な問題点としては、繰り返
し加工を行うことに１って各加工工程での誤差が積み重
って、最終目的であるガラスパイプの精度が悪くなると
いうことが挙げられる。

本発明は従来法の欠点を解消し、簡単な工程で精度良く
効率的に所定サイズのガラスパイプを得る加工法を意図
するものである。

〔問題点を解決する友めの手段〕

本発明は以上列挙した如き問題に鑑み、所開廷伸法と拡
径法を制御しつつ同時進行的に実施することにエフ、所
望の外径・内径・断面積を有するガラスパイプを効率的
にかつ、清浄な状態で精度よく製造するものである。

すなわち本発明はガラスパイプを回転させつつ加熱溶融
し所定サイズに加工する方法において、延伸法および拡
径法を制御しつつ同時に行う、ことを特徴とするガラス
パイプの加工方法である。

本発明に用いる出発材たるガラス管の材質としては、特
に好ましくは純粋石英ガラス又は石英ガラスに少なくと
％Ｉｆｉ類以上の金属酸化物を添加したガラス等が挙げ
られるが、勿論これ以外のガラスも使用できる。

ま九本発明に用いる熱源として特に好ましくは、酸水素
火炎、熱プラズマま友は電気抵抗炉が挙げられるが、こ
れらのみに限定されるものではない。

本発明におけるガラス管内部の圧力の制御は、窒素ガス
・不活性ガス等をガラス管内部に導入して、大気圧に対
しガラス管内を高圧にして拡径効果を得ても工いし、パ
イプを含有する外部閉空間を真空ポンプ等にエフ減圧し
て同様の効果を得ることによっても工い。

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

纂１図は本発明の実施態様を説明する図でらり、同図中
１は出発材となるガラスパイプ、２はガラス旋盤を示す
。ガラス旋盤２は固定された主軸台５とその主軸台３に
覗りつけられたチャック４、及び可動式の主軸台５とそ
の主軸台５に取りつけられたチャック６を備えており、
また、主軸台５と主軸台５の間に、熱源である酸水素バ
ーナ７と、ガラスパイプ１の外径を測定する外径モニタ
ー装置８を、主軸台３と主軸台５０間で移動できる工う
に装備しである。また同図中９は例えば窒素ガス又は不
活性ガス等の加圧用ガス供給管である。

ガラスパイプ１の一端を加圧用ガス供給ｔ９に接続し、
他熾を密封してチャック４とチャック６に工って保持し
、該ガラスパイプ１の軸を中心に該チャック４とチャッ
ク６を同期して回転させる。それと同時に酸水素バーナ
７に水素及び酸素を導入し酸水素火炎を形成させ、これ
に工つてガラスパイプ１を部分的に加熱する。

チャック６および酸水素バーナ７をあらかじめ設定した
速度ＶおよびＶで各々第１図中の矢印で示す方向に移動
させる。この操作に１って、延伸効果を得る。また、酸
水素バーナ７と同期して外径モニター装置８も移動させ
ながらガラスパイプ１の外径を連続的に測定する。外径
モニター装置８の出力信号は外径制御装置（図示せず］
に入力され、あらかじめ設定された外径との公差を最小
とするように、加圧用カス供給管９を経てガラスパイプ
１の内部に導入される例えば窒素ガス等の加圧用ガス量
を制御し、ガラスパイプ１の内圧をｌ！１）１ｉシ、こ
れにエフ極めて高精度の拡径効果を得る。

これら一連の操作を行うにあたってろらかしめ設定すべ
き、Ｖ及びＶは以下の工うにして決定する。まず、出発
材でめるガラスパイプ１の断面積を８０．長さｔ−Ｌと
し、加工後のガラスパイプの断面積を８１とすれば、下
記（１）式％式％なる関係がＨＤ立つ。従って、下記（２）式ｓ、／ｓ１
＝　（１＋ｖ／Ｖ）　　　　−ｓｏ　　（２１と７！り
、Ｂｏ／Ｂ、からＶとＶの比が決定される。

次にＶ及びＶ各々の値については、ガラスパイプ１の断
面積及び材質、酸水素火炎の能力等を考慮し、該ガラス
パイプ１に過大な張力がかからず、かつ外径制御可能な
範囲から選択される。一般にＶ、及びＶが大きい程、ガ
ラスパイプ１にかかる張力は大きくなり、ｖ及びＶが小
さい程、ガラスパイプの粘性が小さくなり、外径制御が
困難になる。本発明者らが鋭意検討した結果得た、これ
らＶ、及びＶの最適条件の一例を下記の表１に示す。こ
のようにして、所望の外径、内径、断面８ｔｔ−有する
ガラスパイプを得る。

表１　ｖ及びＶの最適条件の一例（出発材：ガス：１８
ｔ／分、の場合］第２図は本発明の別の実施態様を示す図である。同図中
１は出発材となるガラスパイプを示し、１０は架台を示
す。架台１０は可動式の主軸台１）及び１２とそれら主
軸台に取りつけられたチャック４及び６を備えており、
主軸台１）と１２の間に、熱源である電気抵抗炉１３と
ガラスパイプ１の外径を測定する外径モニタ装置８′ｔ
−固定しである。また同図中９は例えば窒素ガス又は不
活性ガス等の加圧用ガス供給管である。ガラスパイプ１
の片端を加圧用ガス供給管９に接続し、他端全密封して
チャック４および６によって電気抵抗炉１３と同心状に
保持し、電気抵抗炉１３によってガラスパイプ１）に部
分的に加熱する。チャック４および６をあらかじめ設定
した速＃Ｖ及びｖ（Ｖ（ｖ）で第２図中の矢印で示す方
向に移動させ、これにエフ延伸効果を得る。この場合の
Ｖ及びマは次式（３）及び第１図の場合同様の最適条件
の検討から求める。

ｓｏ７’ｓｌ＝　ｖ／７　　　　　””　　（３）ただ
しＳｏ：出発材パイプの断面積Ｓ１：加工後のパイプ断面積以下は前記第１図の場合と同様にして拡径効果を得るこ
とによって、所望の外径、内径、断面８ｔヲ有するガラ
スパイプを得ることができる。

また、第２図において電気抵抗炉１３にかえて、熱プラ
ズマを熱源として用いても、同様に操作して所望サイズ
のガラスパイプを得ることができる。

〔実施例〕

実施例１第１図に示した構成・方法に従い、ガラスパイプ１とし
て、外径、内径、断面積が夫々２五９ｍ、、　　１　＆
　９　ｔｒａｍ、　　２２４．５ｗｍ”Ｃ；ｈルＭＪ粋
！　合Ｈ石英管を用いた。加工時に識水素バーナ７に導
入し九水累ガス及び酸素ガスの流量はそれぞれ５５ｔ／
分及び１８ｔ／分であった。またチャック６及び酸水素
バーナ７の移動速度Ｖ及びＶは各々４５．０１）ｍ７分
及び５９．５ｗａ／分であつ九。この結果、加工後に得
たガラスパイプの外径、内径、断面積はそれぞれ２７．
０ｍ、２５．８ｍｍ１２７、７ｗｍ”で、設計値と一致
する非常によい精度で所望の外径及び断面積を実現した
。また、加工後のガラスパイプの長手方向の外径変動も
±１５鱈の範囲内であった。この加工に要し次時間は準
備作業の時間も含めて約３０分であり、従来の方法でこ
のようなガラスパイプを得るための所要時間の１／２以
下であった。

実施例２実施例１と同様に第１図の構成・方法にで石英ガラスパ
イプを加工し次。出発材ガラスパイプ１として弗素ｔ−
ｔ５重量パーセント添加した合成石英管を用いたが、該
石英管は外径、内径、断面積が各々２５．０１ｍ、１５
．０日、５１４．２ｍ”であった。加工時に酸水素バー
ナ７に導入した水素ガス及び酸素ガスの流量は各々５０
ｔ／分。

２０ｔ／分であった。また、チャック６及び酸水素バー
ナ７の移速度Ｖ及びＶは各々４５．ロ瓢／分、２６．８
日／分であった。

この結果、加工後に得たガラスパイプの外径、内径、断
面積は各々５　ＩＩＯａｒｍ、　　２７．４　ｍ、　１
）７．２■８で外径、内径は設計値と一致し、断面積は
−ｃＬ１　ｍ”という非常に工い精度で所望の外径、内
径、断面積全実現した。また、加工後に得たガラスパイ
プの長手方向の外径変動は±０．２簡の範囲内であった
。

実施例３第２図に示したｖＩ７Ｋ・方法に従い、ガラスパイプを
加工した。出発材ガラスパイプとして、外径、内径、断
面積がそれぞれ５１０　瓢、　２１．０ｍ、　　５０　
ａ　９ｓ＋”の合成石英管を用いた。加工時の電気抵抗
炉内の温度を熱電対を用いて測定し九ところ１８５０℃
であった。ま九チャック４及び６の移動速度Ｖ及びＶは
各々２２．　Ｏｖｍ　７分、及び６ａ５．７分であった
。

この結果得られたガラスパイプの外径、内径、断面積は
各々、２ａＯ■、２４０鱈、１６五４−で設計値と一致
する非常によい精度で所望の外径及び断面積を実現した
。また得られたガラスパイプのＯＨ基含有量を赤外分光
法で測定したところ検出限界（１００ｐｐｍ　）以下で
非常に低ＯＨを有量のガラスパイプであることが示され
友。

実施例４本実施例４においては第２図の構成で架台が水平となる
ようにし、熱源として電気抵抗炉１３Ｋかえて熱プラズ
マを使用する以外は、実施例３と同様の操作にて水平に
保持した合成石英パイプを加工した。該石英パイプの外
径、内径、断面積は各々２　＆Ｏｓｍ、　　１　ａｏｍ
、　　２７６．５ｓ＋”であった。又、両端のチャック
の移動速度Ｖ及びｖＶｉ各々３４．０　ｍＩｌ＋／　分
、　　６６．９　ｔｍ／分テ；ｈッた。この結果得られ
九ガラスパイプの外径、内径、断面積は各々２　＆　Ｏ
ｗｓ、　　２４．６　ｍ、　　１４α５ｍ”で設計値と
一致する非常に工い精度で所望の外径及び断面８Ｆを実
現した。また、得られ九ノくイブは実施例３と同様に非
常にＯＨ含有量の少いものでめった。

以上述べた工うに、熱源として電気抵抗炉或は熱プラス
−ｒ（ｉ＝用いることに工っで、ＯＨ含有量の極めて少
いガラスパイプが得られる。尚、実施例３及び４ではガ
ラスパイプの両端を保持するチャックを移動させている
が、これは実施例１の工うに片側のチャックを固定し、
他熾のチャックと熱源を移動させることにＬっても同様
の効果が得られることはいうまでもない。

なお上記の実施例１〜４において、ガラスパイプ内に導
入する加圧用窒素ガスの流量はいずれも、α６〜２．０
２７分の範囲内にて制御されている。

比較例１本比較例１においては純粋な合成石英パイプを加工する
にあたり、延伸工程と拡径工程と分離して行った。使用
した機械装置は第１図に示すものと概略同様であるが、
どちらの工程においても、外径制御装置に、、ｃり酸水
素バーナ７及びチャック６の移動速度を制御し、拡径工
程において、ガラスパイプ１の内部に導入される窒素ガ
スの流量は一定とじ九。最初に石英ガラスパイプを延伸
法にエフ加工し所望の断面積を得た。この延伸法の操作
について詳述すると、第１図においてまず出発材である
ガラスパイプ１をチャック４及びチャック６で保持し、
該ガラスパイプ１の軸を中心に回転させながら酸水素バ
ーナ７に導入した水素ガス及び酸素ガスにエフ形成され
る酸水素火炎に工って、該ガラスパイプ１を部分的に加
熱溶融させる。そして該ガラスパイプ１の加熱溶融部分
付近の外径を外径測定装置８でモニターしながら、あら
かじめ設定された外径と測定されたガラスパイプ１の外
径との公差が最小になるように制御され比速度で、酸水
素バーナ７とチャック６を第１図に示す矢印の方向へ移
動させる。このようにして、ガラスパイプ１の外径を全
長にわたって制御することに工り断面積を調整し次。次
に拡径法にエフ、加工しガラスパイプ１の外径を調整し
た。

拡径法においては延伸法と概略同様の操作を行うが、チ
ャック６の位置と、ガラスパイプ１内に導入される窒素
ガスの流量は一定とし、酸水素バーナ７の移動速度のみ
を、モニターされたガラスパイプ１の外径と、６らかし
め設定された外径との公差を最小にするように制御した
。

この工うな操作により、ガラスパイプ１の外径を全長に
わたってｖ！４整した。これら一連の加工を行うにあた
り使用した石英ガラスパイプの初期の外径、内径、断面
積は谷々２αＯｘ。

１（１０ｍ１），２５５．．６−であツタ。延伸工ｓ−
”ｃａ水素バーナ７に導入した、水素ガス及び酸素ガス
の流量はそれぞれ、６０ｔ／分、１８４／分であった。

延伸加工後の石英ガラスパイプの外径、内径、断面積は
各々１５．２ｍ、７．６籠。

１５６．１−でめった。この際の石英ガラスパイプの長
手方向の外径変動は±１２ｍの範囲内にあった。拡径工
程において、酸水素バーナ７に導入し九水素ガス及び酸
素ガスの流量は各々５０ｔ／分、１８ｔ／分でメク、加
工後のガラスパイプの外径、内径、断面積は各々２７．
０ｍ。

２１６ｍ、　　１５５．６ｗｘ”Ｃあツタ。まタコノ際
の石英ガラスパイプの長手方向の外径変動は±α７■で
変動幅が若干大きくなった。これら一連の加工に要した
時間は準備作業の時間も含めて、約１時１５分でめつ九
。

〔発明の効果〕以上、述べ九工うに、ガラスパイプを加工する際に、該
ガラスパイプの内部の圧力を制御しながら、延伸加工と
拡径加工を同時進行的に行うことにＬつて、従来エフ、
効率工く短時間で精度のよいガラスパイプを得ることが
可能になつ九。

【図面の簡単な説明】

熱源と固定式主軸台を用いる例、第２図は電気抵抗炉熱
源と可動式主軸台を用いる例を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラスパイプを回転させつつ加熱溶融し所定サイ
ズに加工する方法において、延伸法および拡径法を制御
しつつ同時に行う、ことを特徴とするガラスパイプの加
工方法。
（２）ガラスパイプの外径をモニターしつつ加熱、熱源
及び該ガラスパイプの一端を一定速度で移動させ、それ
と同時に該ガラスパイプ内部の圧力を制御し、それによ
り該ガラスパイプの外径及び断面積を所定サイズとする
特許請求の範囲第（１）項に記載されるガラスパイプの
加工方法。
（３）ガラスパイプの外径をモニターしつつ該ガラスパ
イプの両端を夫々一定速度で移動させ、それと同時に該
ガラスパイプ内部の圧力を制御し、それにより該ガラス
パイプの外径及び断面積を所定サイズとする特許請求の
範囲第（１）項に記載されるガラスパイプの加工方法。
（４）ガラスパイプが純粋石英ガラスである特許請求の
範囲第（１）項ないし第（３）項のいずれかに記載され
るガラスパイプの加工方法。
（５）ガラスパイプが石英ガラスに少くとも１種類以上
の金属酸化物を添加したガラスである特許請求の範囲第
（１）項ないし第（３）項のいずれかに記載されるガラ
スパイプの加工方法。
（６）ガラスパイプが弗素を添加した石英ガラスである
特許請求の範囲第（１）項ないし第（３）項のいずれか
に記載されるガラスパイプの加工方法。
（７）加熱は酸水素炎・電気抵抗炉または熱プラズマに
より行う特許請求の範囲第（１）項ないし第（３）項の
いずれかに記載されるガラスパイプの加工方法。