CN103241936A - 玻璃母材延伸方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种玻璃母材延伸方法，在将虚设牵引棒连接到玻璃母材的端部之后，通过用于握持或放开虚设牵引棒的一对辊握持虚设牵引棒并进行牵引而延伸玻璃母材，使玻璃母材成为细径，且在延伸玻璃母材之前，在虚设牵引棒上形成粗糙面部。在上述玻璃母材延伸方法中，也可通过对虚设牵引棒进行研磨加工而形成粗糙面部。另外，在上述玻璃母材延伸方法中，也可使该虚设牵引棒的表面粗糙度为5μm以上而形成粗糙面部。

Description

玻璃母材延伸方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃母材的延伸方法。

背景技术

光纤预制棒等细径玻璃棒是在制造大型的玻璃母材之后，将玻璃母材延伸而制造成的。玻璃母材通过牵引连接于其端部的虚设牵引棒而延伸。专利文件1中记载有如下方法，即在用水平玻璃车床延伸时,在光纤母材两端的虚设棒的被夹盘握持的部分设置粗糙面部，以防止虚设棒与夹盘之间打滑。专利文献2中记载有如下方法，即通过在牵引辊上卷绕耐热性纺织布来减轻相对于玻璃棒的打滑。

[专利文献1]日本专利第4395061号

[专利文献2]日本专利第4471857号

发明内容

【发明要解决的课题】

在开始进行玻璃母材的延伸的延伸初期,以很大的牵引力牵引虚设牵引棒。因此,在延伸初期,有时产生牵引辊与玻璃母材的滑动。

【解决课题的方法】

在本发明一个方式中提供玻璃母材延伸方法,是在将虚设牵引棒连接到玻璃母材的端部之后,通过用于握持或放开虚设牵引棒的一对辊握持虚设牵引棒,并通过牵引,将玻璃母材延伸并变为细径的玻璃母材延伸方法,在延伸玻璃母材之前,在虚设牵引棒上形成粗糙面部。

上述发明的概要,并未列举出本发明的必要的技术特征的全部,这些特征群的子组合也可成为本发明。

附图说明

图1是延伸装置的概略图。

图2是第一种虚设牵引棒6的概略图。

图3是第二种虚设牵引棒6的概略图。

图4是第三种虚设牵引棒6的概略图。

图5是第四种虚设牵引棒6的概略图。

图6是其他延伸装置的概略图。

【符号说明】

1加热炉，2悬吊夹具，3辊，4辊，5玻璃母材，6虚设牵引棒，7进给机构，8前室，9牵引机构，10牵引夹盘，11粗糙面部

具体实施方式

以下,通过发明的实施方式说明本发明,不过,以下的实施方式并不限定权利范围所涉及的发明,另外,在实施方式中说明的特征组合并非全部为发明的解决手段所必需的。

在制造光纤预制棒等的玻璃棒时,首先,制造由石英等形成的大径的玻璃母材5。其次,使用延伸炉将玻璃母材5延伸而形成直径更细的玻璃棒。

图1是能够在如上所述的玻璃母材5的延伸中使用的延伸装置的概略图。延伸装置具有加热炉1、悬吊夹具2、进给机构7、前室8以及牵引机构9。牵引机构9具有多对辊3、4。

进给机构7经由悬吊夹具2将玻璃母材5悬吊在加热炉1的上方。通过使进给机构7工作,使玻璃母材5下降并装入加热炉1。悬吊在进给机构7上的玻璃母材5的周围被前室8覆盖。由此，防止外部气体侵入加热炉1内而损耗内部的炉材。

在加热炉1的下方配置牵引机构9。牵引机构9具有分别成对的辊3、4。成对的辊3、4沿图中的上下方向，即沿玻璃母材5的延伸方向排列。另外，分别成对的辊3、4单独地接近或离开来握持或放开虚设牵引棒6。

由此，既可以用辊3、4中任何一组握持虚设牵引棒6，也可以用辊3、4中两组同时握持虚设牵引棒6。另外，在因延伸而使得玻璃母材5的下端下降时，能打开辊3的间隔而使玻璃母材5通过。

此外，还可以沿玻璃母材5的牵引方向排列更多的成对且单独地握持或放开玻璃母材5的辊3、4。这样,能够进一步加大延伸量。另外,也能以保持延伸后的玻璃棒的铅直度为目的而设置引导玻璃母材5的延伸的引导棍。以引导玻璃母材5为目的而配置的辊可以是无驱动地被玻璃母材5带着旋转的辊。

在用上述延伸装置延伸玻璃母材5的情况下,首先,在进给机构7上悬吊玻璃母材5。其次,通过使辊反转而使由牵引机构9的辊3、4握持的虚设牵引棒6上升,接触到玻璃母材5的下端,进而,使虚设牵引棒6加热熔接在玻璃母材5的下端。

继而,一面通过进给机构7使玻璃母材下降,一面再通过使处于握持着虚设牵引棒6的状态的辊3、辊4旋转并向下方牵引,由此使玻璃母材5延伸。此处,通过使利用牵引机构9来下降的虚设牵引棒6的下降速度(牵引速度)快于利用进给机构7来下降的玻璃母材5的下降速度(进给速度),从而制作比玻璃母材5的直径还细的玻璃棒。另外,进给机构7的进给速度和牵引机构9的牵引速度的调整也有助于玻璃棒的外径稳定。

此处，被牵引机构9牵引的虚设牵引棒6的表面性状将影响到玻璃母材5的延伸结果。如果虚设牵引棒6出现翘曲、直径变动，这些情况将反映在玻璃母材5的延伸结果中。另外，如果在虚设牵引棒6上存在伤痕、畸变，有时则因虚设棒自身的断裂而不得不中止延伸。因此，虚设牵引棒6在通过玻璃车床高精度地调整尺寸的基础上,还可通过火焰研磨等去除其表面的微小伤痕与残留畸变。

然而，通过上述调整而变得光滑的虚设牵引棒6有时会容易打滑。例如，在施加较大的牵引力的牵引初期,有时在辊3、辊4与虚设牵引棒6之间产生打滑。如果在辊3、4与虚设牵引棒6之间产生打滑，则牵引速度会降低,进而产生玻璃棒的直径变大的变动，玻璃棒的成品合格率降低。

另外，以防止辊3、4与虚设牵引棒6的滑动为目的而降低施加到虚设牵引棒6的牵引力时,代替防止打滑而使延伸速度变慢。这样又导致了玻璃棒的生产率降低。

图2是单独表示第一种虚设牵引棒6的概略图。如图所示，虚设牵引棒6在长度方向的表面的一部分上具有粗糙面部11。虚设牵引棒6例如可以由石英玻璃棒形成。

在图2中，在用斜线表示的部分配置粗糙面部11。如图所示，在虚设牵引棒6中，沿图中所示长度方向的下端侧，即在玻璃母材5的延伸初期接触到辊3、辊4的部分上配置部分粗糙面部11。在围绕虚设牵引棒6的周方向上,也可以沿全周设置粗糙面部11。这样,即便在开始牵引玻璃母材5的时间点施加较大的牵引力的情况下,也可以防止虚设牵引棒6与辊3、4之间的打滑。

在虚设牵引棒6上形成粗糙面部11时,可以对虚设牵引棒6的表面进行研磨加工。进一步,在沿虚设牵引棒6表面的周方向上全体形成粗糙面部11时,可以对虚设牵引棒6的周面全体进行研磨加工。例如,通过使用#100左右的金刚石砂轮进行圆筒研磨,能够在虚设牵引棒6的表面形成平均表面粗糙度为50μm左右的粗糙面部11。

图3是单独表示的第二种虚设牵引棒6的概略图。如图所示,虚设牵引棒6在与辊3、辊4接触的表面中,在周方向的一部分上具有粗糙面部11。因此，可增大相对于辊3、4的摩擦力而防止防滑,并且能够削减为在虚设牵引棒6上形成粗糙面部11的加工量，从而可缩短作业时间。另外，当仅限于在与辊3、4的接触部分形成粗糙面部11时,例如,可以通过使用盘式研磨机以#60号左右的金刚石砂轮对表面进行研磨而形成粗糙面部11。

在如上所述形成的粗糙面部11中,在平均表面粗糙度比5μm还小的情况下,辊3、4与虚设牵引棒6的摩擦力不足，不能完全防止在延伸玻璃母材5时产生的打滑。因此，虚设牵引棒6表面中的粗糙面部11的平均表面粗糙度可以是5μm以上，优选10μm以上，更优选30μm以上。这样,能稳定地延伸光纤母材5。

图4是单独表示的第三种虚设牵引棒6的概略图。如图所示,虚设牵引棒6在表面具有粗糙面部11，所述粗糙面部11表面包含有在虚设牵引棒6的长度方向排列形成的与虚设牵引棒6的长度方向交差延伸的多个高度差，且为梳齿状高度差。这样，虚设牵引棒6相对于辊3、辊4的摩擦较大，能够防止打滑。

图5是单独表示的第四种虚设牵引棒6的概略图。如图所示,虚设牵引棒6在表面具有粗糙面部11，所述粗糙面部11表面由在虚设牵引棒6的长度方向的剖面中，沿虚设牵引棒6的长度方向的波浪状高度差形成。这样，牵引虚设部6相对于辊3、辊4的摩擦较大，能够防止打滑。

这样，通过在虚设牵引棒6上形成粗糙面部11，从而使虚设牵引棒6与牵引辊3、4之间不易发生打滑，能够抑制需要强力时的延伸初期的直径变动。由此，获得的玻璃棒的直径变动变小，从而提高成品率以及质量。另外，因为防止了打滑的发生，所以能够提升牵引速度，使缩短工程时间成为可能。

另外，在上述例子中，针对将虚设牵引棒6连接在玻璃母材5的下端并向下方延伸玻璃母材5的情况进行了说明。但是，在玻璃母材5的上端连接虚设牵引棒6并向上牵引的情况下，也可以通过在虚设牵引棒6设置粗糙面部11而防止打滑。

(制作例)

使用图1所示的延伸装置并改变条件来延伸多个玻璃母材5。将延伸条件和延伸结果在下表1中示出。准备直体部长度为2000mm、平均外径为180mm的玻璃母材5。延伸后的目标直径设为120mm，4分割后分别进行延伸。

延伸径的控制通过基于事先测定的形状数据的前馈控制进行。在牵引辊上设置负载传感器，在加热炉1的出口设置外径测量器，延伸中，实时监视牵引负荷及延伸后外径。

在上述装置上设置玻璃母材5，加热至规定的温度后，将外径50mm、长度1500mm且从下端至1000mm的位置形成有粗糙面部的虚设牵引棒在炉内熔接在玻璃母材5的下端部，并以预先确定的进给速度以及牵引速度进行玻璃母材5的延伸。

(制作例1)

使用具有图2所示形状的粗糙面部11的虚设牵引棒6延伸玻璃母材5。粗糙面部11通过使用金刚石砂轮进行圆筒研磨而形成，平均表面粗糙度为50μm。

(制作例2)

使用具有图2所示形状的粗糙面部11的虚设牵引棒6延伸玻璃母材5。粗糙面部11通过使用金刚石砂轮进行圆筒研磨而形成，平均表面粗糙度为30μm。

(制作例3)

如图4所示,使用具有梳齿状高度差的粗糙面部11的虚设牵引棒6延伸玻璃母材5。

(制作例4)

如图5所示,使用具有波浪形状的粗糙面部11的虚设牵引棒6来延伸玻璃母材5。

上述制作例1-4中，在平均进给速度为30毫米/分钟下，不会产生虚设牵引棒6的滑动，能够始终稳定地延伸玻璃母材5。延伸后的有效部直径变动是0.9-1.1mm，处在延伸径的1%以内。

(比较例1)

除了使用没有粗糙面部11的虚设牵引棒6以外，以与制作例1相同的条件延伸玻璃母材5。但是，在延伸开始初期虚设牵引棒6打滑，延伸被中断。

(比较例2)

除了使用没有粗糙面部11的虚设牵引棒6、及使进给机构7输送玻璃母材5的进给速度降低至制作例1的三分之一(10毫米/分钟)以外,以与制作例1相同的条件延伸玻璃母材5。虽然不产生虚设牵引棒6的打滑便可完成延伸,但是玻璃母材5的进给速度变慢，因而作业时间增加至3倍。

(比较例3)

除了使用没有粗糙面部11的虚设牵引棒6、及使进给机构7输送玻璃母材的进给速度降低至制作例1的二分之一(15毫米/分钟)以外,以与制作例1相同的条件延伸玻璃母材5。虽然延伸没有中断而连续完成,但是作业时间增加至2倍。另外，在延伸初期发生打滑，延伸后的玻璃棒的直径发生变动。因此，成品率降低。

【表1】

图6是其他的延伸装置的概略图。图6表示的延伸装置具有加热炉1、悬吊夹具2、进给机构7以及前室8。此外，该延伸装置还具有牵引夹盘10来代替图1所示的延伸装置的牵引辊3、4。

在使用该延伸装置延伸玻璃母材5时，通过牵引夹盘10将虚设牵引棒6夹住而进行延伸。牵引夹盘10的握持面具有与虚设牵引棒6的周面大致相同的曲率的曲面。这样，能够增加牵引夹盘10与虚设牵引棒6的接触面积而防滑。

这样，不会损伤虚设牵引棒6的表面，牵引速度的控制性也良好。但是，无法将虚设牵引棒6牵引到牵引夹盘10的行程以上的长度，因此，限制了通过延伸获得的玻璃棒的长度。

另一方面，具有图1所示的辊3、4的牵引机构9，例如一面切除虚设牵引棒6中从其下侧的辊4的下方探出来的部分，一面延伸玻璃母材5，由此使牵引机构9的牵引量不受限制。因此，能够从较大的玻璃母材5制作更长尺寸的玻璃棒。

以上,通过实施方式说明了本发明,但本发明的技术范围不受以上的实施方式记载的范围限定。本领域技术人员明白可对上述实施例进行多种改良和变更。根据权利要求的记载可以明确,实施了这样的变更和改良的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

应该注意的是,在权利要求、说明书及附图中所示的装置、系统、程序、及方法中的动作、顺序、步骤及阶段等各处理的执行顺序,只要没有特别注明“在…之前”、“先于……”等,此外只要不是在后处理中使用前处理的输出,就能以任意的顺序实现。有关权利要求、说明书及附图中的动作流程,为方便起见,说明中使用“首先”、“其次”等字样,但即使这样也并不意味着必须以这个顺序实施。

Claims (9)

1.一种玻璃母材延伸方法,在将虚设牵引棒连接到玻璃母材的端部之后,通过用于握持或放开虚设牵引棒的一对辊握持虚设牵引棒进行牵引来延伸玻璃母材而使之成为细径，其特征在于：

在延伸玻璃母材之前,在所述虚设牵引棒上形成粗糙面部。

2.根据权利要求1所述的玻璃母材延伸方法,其特征在于：

通过对所述虚设牵引棒进行研磨加工而形成所述粗糙面部。

3.根据权利要求1所述的玻璃母材延伸方法,其特征在于：

将所述虚设牵引棒的表面粗糙度设定为5μm以上而形成所述粗糙面部。

4.根据权利要求3所述的玻璃母材延伸方法,其特征在于：

将所述虚设牵引棒的表面粗糙度设定为10μm以上而形成所述粗糙面部。

5.根据权利要求4所述的玻璃母材延伸方法,其特征在于：

将所述虚设牵引棒的表面粗糙度设定为30μm以上而形成所述粗糙面部。

6.根据权利要求1所述的玻璃母材延伸方法,其特征在于：

在所述虚设牵引棒的表面形成与所述虚设牵引棒的长度方向交差、且在所述长度方向排列的多个高度差而形成所述粗糙面部

7.根据权利要求6所述的玻璃母材延伸方法,其特征在于：

将所述虚设牵引棒的表面设置为梳齿状而形成所述粗糙面部。

8.根据权利要求6所述的玻璃母材延伸方法,其特征在于：

将所述虚设牵引棒的表面设置为波浪形状而形成所述粗糙面部。

9.根据权利要求1所述的玻璃母材延伸方法,其特征在于：

在所述虚设牵引棒中由所述一对辊接触的、所述虚设牵引棒中的圆周方向的一部分上形成所述粗糙面部。

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