CN104817258A - 玻璃棒的加工方法及加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻璃棒的加工方法及加工装置，防止由拉拔加工引起的玻璃棒的利用效率下降。该拉拔加工方法中包括：软化阶段，加热并软化玻璃棒的一部分；以及拉拔阶段，在以作为张力而作用于玻璃棒的拉拔荷重不超过预定范围为条件的拉拔速度下，使玻璃棒的一端相对于另一端移动，在玻璃棒上形成拉拔形状。在上述加工方法中，在拉拔阶段中可以具有当拉拔速度上升了的情况下进行调整以使玻璃棒的加热温度下降的阶段。另外，在上述加工方法中可以具有参照预先保存有拉拔速度所对应的加热温度的加热温度表来确定拉拔阶段中的玻璃棒的加热温度的阶段。

Description

玻璃棒的加工方法及加工装置

技术领域

本发明涉及一种玻璃棒的加工方法及加工装置。

背景技术

在光纤制造中，在拉丝工序之前有在玻璃棒的端部形成具有成纺锤形拉拔形状的拉拔部的加工阶段，称为“拉拔”或“引出”。

专利文献1：日本特开平5-024877号公报

发明内容

发明要解决的问题

在玻璃棒上形成拉拔部的过程中有时会发生假体棒的断裂、装置的过负荷、拉拔部的整形不良等，从而造成玻璃棒的利用效率低下。

用于解决问题的方案

在本发明的第一形态中提供一种玻璃棒的加工方法，包括：软化阶段，加热并软化玻璃棒的一部分；以及拉拔阶段，在以作为张力而作用于玻璃棒的拉拔荷重不超过预定范围为条件的拉拔速度下，使玻璃棒的一端相对于另一端移动，在玻璃棒上形成拉拔形状。

在本发明的第二形态中提供一种玻璃棒的加工装置，包括：软化部，加热并软化玻璃棒的一部分；以及拉拔部，在以作用于玻璃棒的拉拔荷重不超过预定范围为条件的拉拔速度下，使玻璃棒的一端相对于另一端移动，在玻璃棒上形成拉拔形状。

另外，上述发明内容并未列举出本发明的全部可能特征，所述特征组的子组合也有可能构成发明。

附图说明

图1为表示由拉拔加工装置100进行的拉拔加工的一阶段的示意图。

图2为表示由拉拔加工装置100进行的拉拔加工的另一阶段的示意图。

图3为表示由拉拔加工装置100进行的拉拔加工的又一阶段的示意图。

图4为表示由拉拔加工装置100进行的拉拔加工的再一阶段的示意图。

图5为表示拉伸部21的驱动状态与称重传感器18的指示值变化的关系图。

图6为表示拉伸部21的驱动状态与称重传感器18的指示值变化的关系图。

图7为加热装置7的设定温度与拉伸部21的驱动速度的关系图。

图8为表示拉拔部中心线的偏移量的示意图。

图9为表示由拉拔加工装置100进行的另一拉拔加工的一阶段的示意图。

图10为表示由拉拔加工装置100进行的另一拉拔加工的另一阶段的示意图。

图11为承运体4的上升速度与步进编号的关系图。

附图标记说明

1柱体、2导轨、3滚珠丝杠、4承运体、5悬挂轴、6玻璃棒、7加热装置、8加热器、9隔热材料、10炉体、11顶腔、12顶腔悬挂机构、13挡板、14引导辊、15拉伸辊(上)、16拉伸辊(下)、17架台、18称重传感器、19拉伸假体、20拉拔部、21拉伸部、100拉拔加工装置

具体实施方式

以下通过发明实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定。并且，实施方式中说明的特征组合也并非全部为本发明的必要特征。

[实施例1]

图1是表示在玻璃棒6的下端形成拉拔部20的拉拔加工时所使用的拉拔加工装置100的构造以及使用该拉拔加工装置100的拉拔加工的一阶段的示意图。拉拔加工装置100包括：柱体1、承运体4、顶腔11、加热装置7及架台17。

柱体1具有导轨2及滚珠丝杠3。导轨2沿重力方向延伸，引导承运体4的移动方向。滚珠丝杠3沿导轨2驱动承运体4。承运体4的下部安装有悬挂轴5。玻璃棒6在悬挂轴5垂下。

在柱体1的下部设置有加热装置7。图示的加热装置7形成为电炉，该电炉除了加热器8、隔热材料9及炉体10以外，还具有向加热器8供应电力的电极等。作为加热装置7的热源，可以使用气体燃烧器等代替加热器8。

当以碳作为加热器8、隔热材料9等的材料时，如果在炉内混入有大气则会造成炉料损耗。因此，最好至少在炉体10的内部形成非活性气体气氛。在图示的拉拔加工装置100中，出于防止从炉体10上部混入大气的目的，覆盖玻璃棒6的顶腔11通过顶腔悬挂机构12安装于承运体4上。而且，出于防止从炉体10下部混入大气的目的，在加热装置7的底部设置有调整炉体10底面的开口径的挡板13。

架台17设置于加热装置7的下方。架台17具有引导辊14、拉伸部21及称重传感器18。引导辊14包含针对是否夹持拉伸假体19或玻璃棒6而自由开闭的两个以上的辊。当夹持拉伸假体19等时，引导辊14随着拉伸假体19的升降而自由转动。引导辊14通过把持拉伸假体19等来将拉伸假体19及拉伸假体19上所连接的玻璃棒6在图中水平方向上进行定位。

拉伸部21具有拉伸辊(上)15及拉伸辊(下)16。拉伸辊(上)15及拉伸辊(下)16的每一个单独地包含针对是否夹持拉伸假体19及玻璃棒6的至少之一而自由开闭的两个以上的辊。据此，当玻璃棒6及拉伸假体19的外径不连续等时，分开使用多个拉伸辊，从而能够连续地控制玻璃棒6的拉伸速度。另外，通过将多个拉伸辊排列在玻璃棒6的拉伸方向上，作为整个拉伸部21，延长了从开始拉伸玻璃棒6到结束拉伸为止的期间，从而能够对玻璃棒6的端到端进行持续控制。

另外，拉伸辊(上)15及拉伸辊(下)16的每一个由电机等进行转动驱动，将所把持的拉伸假体19或玻璃棒6在图中水平方向上进行定位，并使其在图中上下方向上移动。另外，在以下说明中当记载为拉伸部21时，是指拉伸辊(上)15及拉伸辊(下)16的至少之一。

称重传感器18结合于架台17的图中下部，从下方支撑架台17，对作用于架台17的正负荷重进行测量。称重传感器18的荷重测量值将拉伸部21什么都未把持的状态时作为零荷重扣除皮重。因此，当承运体4及拉伸部21的至少之一使玻璃棒6升降时，能够对拉伸假体19及玻璃棒6上的荷重进行测量。另外，当驱动承运体4及拉伸部21的至少之一并在玻璃棒6上形成拉拔部时，基于称重传感器18的测量值以及位于加热装置7下方的玻璃棒6的重量计算作用于玻璃棒6的拉拔荷重。

另外，当采用玻璃棒6作为光纤母材时，不能用作光纤的非有效部分存在于玻璃棒6的端部。非有效部在拉丝工序之前通过加热溶断而被去除。另外，在去掉了非有效部的玻璃棒6的有效部的端部通过拉拔加工形成纺锤形的拉拔形状。从而能够顺畅地从玻璃棒6拉丝光纤。

当使用拉拔加工装置100执行玻璃棒6的拉拔加工时，首先，将玻璃棒6的上端结合于悬挂轴5的下端，在顶腔11的内部使玻璃棒6垂下。此处，承运体4通过滚珠丝杠3沿柱体1上升，顶腔11在图中上下方向上延伸。另外，玻璃棒6的下端附近位于加热装置7的加热器8的内部。

图2为表示使用拉拔加工装置100的拉拔加工的另一阶段的示意图。如图所示，连接着玻璃棒6，拉伸假体19被装填到拉拔加工装置100上。拉伸假体19一边被引导辊14引导，一边由拉伸部21驱动，从图中下侧进入加热装置7。

在加热装置7中，玻璃棒6的下端通过由加热器8进行加热而被软化。进入了加热装置7的拉伸假体19的上端与软化的玻璃棒6的下端相抵接，连接于玻璃棒6上。这样一来，玻璃棒6与拉伸假体19一体化。在至此的阶段中，挡板13与拉伸假体19的外径相配合缩小开口。

图3为表示使用拉拔加工装置100的拉拔加工的又一阶段的示意图。然后，通过滚珠丝杠3使承运体4下降，从而使玻璃棒6与拉伸假体19的连接部从加热器8朝下方移动。在此状态下使加热器8工作，从而对玻璃棒6自身下端附近的位置进行加热，形成将玻璃棒6的一部分部分软化的软化部。

图4为表示使用拉拔加工装置100的拉拔加工的再一阶段的示意图。接下来，在固定承运体4的状态下，由拉伸部21对拉伸假体19进行拉伸，使玻璃棒6的另一端相对于一端移动，从而在玻璃棒6上作用拉拔荷重作为张力。据此，在通过加热器8的加热而软化的软化部处将玻璃棒6拉长，在玻璃棒6上形成外径逐渐减小的的拉拔部20。

另外，在玻璃棒6上作用拉拔荷重的状态下，例如，当拉拔荷重相对于玻璃棒6的软化程度变得过大时，被拉伸辊(上)15及拉伸辊(下)16的任一所把持的拉伸假体19或玻璃棒6发生滑动，使拉伸速度的控制精度下降。因此，作用于玻璃棒6上的拉拔荷重可以设定为比把持玻璃棒6或拉伸假体19的拉伸辊开始滑动时的拉拔荷重更低。

另外，当在玻璃棒6上作用了拉拔荷重的状态下，例如，当拉拔荷重相对于玻璃棒6的软化程度变得过低时，无论拉伸部21的拉伸速度如何，产生软化的玻璃棒6由于自重而熔落、在拉拔部20产生弯曲的拉拔部20的形状与平常不同等现象。因此，作用于玻璃棒6的拉拔荷重可以被设定为使称重传感器18的指示值所示的拉拔荷重不超过拉伸假体19的重量与从拉拔部20去除前端侧的部分重量的合计。

进一步地，在图示状态中，玻璃棒6的下端附近的一部从加热装置7的图中下端穿出。出于防止干扰此状态的玻璃棒6的目的，可以与玻璃棒6的外径相配合地将挡板13的开口打开。

图5为表示直到上述拉拔加工开始的拉拔加工装置100的动作的图。图中所示图的横轴表示经过时间。另外，图中的上段图中的纵轴表示拉伸部21的动作方向及动作速度。另外，图示的下段图中的纵轴表示称重传感器18的指示值。

如图1所示，一开始，在与拉伸假体19连接之前的玻璃棒6的下端位于加热装置7的内部。另一方面，在被称重传感器18支撑的架台17中，由拉伸辊(上)15对上端位于加热装置7内部的拉伸假体19进行保持。因此，称重传感器18表示相当于拉伸假体19的重量的指示值。在图示的例子中，如图5的区间a所示，称重传感器18的指示值变为10kgf。

以下，在上述状态下使加热装置7的温度上升到例如2000℃，使玻璃棒6的下端与拉伸假体19的上端软化。接下来，如图5的区间b所示，驱动拉伸辊(上)15使拉伸假体19上升。据此，如图2所示，拉伸假体19的上端抵接于玻璃棒6的下端。在此时刻，如图5的时刻c所示的峰值，称重传感器18的指示值比拉伸假体19的重量更大。

此后，调整拉伸假体19的上升速度，使得称重传感器18的指示值不至于过大。这种控制可以通过例如将称重传感器18的指示值作为目标值(例如15kgf)对拉伸辊(上)15的驱动速度进行PID控制来实现。或者，如图5的区间d所示，可以预先确定拉伸假体19的上升速度图案，驱动拉伸辊(上)15从而追随该上升速度图案。然后，在上升量达到所定值的时刻停止拉伸假体19的上升，从而如图2所示将拉伸假体19与玻璃棒6相熔接。

然后，使加热装置7的温度下降到例如1300℃左右，使拉伸假体19与玻璃棒6的熔接部固化。此时，软化的玻璃进行固化的同时进行热收缩，因此如图5的区间e所示，称重传感器18的指示值下降。

然后，在打开拉伸辊(上)15释放拉伸假体19的状态下，通过滚珠丝杠3使承运体4下降。据此，使玻璃棒6和拉伸假体19下降，如图3所示，使在玻璃棒6上进行拉拔加工的部分与加热装置7的加热器8的位置对准。然后，关闭拉伸辊(上)15，使其把持连接于玻璃棒6上的拉伸假体19。在此期间，如图5的区间f所示，称重传感器18的指示值变为零。

这样一来，由于预备了连接了拉伸假体19的玻璃棒6，因此成为能够开始玻璃棒6的拉拔加工的状态。此处，使加热装置7的加热器8工作，开始加热玻璃棒6，进一步地，使拉伸辊(上)15进行驱动，使拉伸假体19在图中朝下降方向移动。拉伸辊(上)15的驱动如图5的区间g所示在称重传感器18的指示值到达预定的驱动停止阈值(图示的例子中为-40kgf)的时刻停止。

在图5所示区间g的末期，拉伸辊(上)15停止的时刻，拉伸力作用于玻璃棒6上。当在玻璃棒6上形成拉拔部20时，例如将玻璃棒6加热到2100℃进行拉拔加工。然而，当玻璃棒6的温度未达到拉拔加工温度时，玻璃棒6在未软化的固体状态下发生热膨张。因此，如图5的区间h1所示，作用于玻璃棒6的拉伸力一度减弱，称重传感器18的指示值增加。

然后，当增加了的称重传感器18的指示值达到预定的驱动开始阈值(图示的例子中为10kgf)时，拉伸辊(上)15再次驱动，使拉伸假体19在图中沿下降方向移动。拉伸辊(上)15的驱动如图5的区间k1所示一直持续，直到称重传感器18的指示值到达上述驱动停止阈值(图示的例子中为-40kgf)。从而使称重传感器18的指示值再次上升。

以后，如图5的区间h1～h7及区间k2～k6所示，当称重传感器18的指示值到达驱动开始阈值时使拉伸辊(上)15驱动，在称重传感器18的指示值到达驱动停止阈值的时刻使拉伸辊(上)15停止驱动，反复执行这样的动作。如此，在以称重传感器18的指示值为基准反复进行拉伸辊(上)15的驱动和停止时，玻璃棒6的温度上升，玻璃棒6软化。

据此，拉伸辊(上)15使拉伸假体19下降的驱动时间变得相对较长，等着玻璃棒6的延伸，拉伸辊(上)15停止的时间变得相对较短。因此，如图5的区间k7所示，在虽然拉伸辊(上)15使拉伸假体19下降的驱动时间超过了预定阈值时间(例如1分钟)，但是处于称重传感器18的指示值未达到驱动停止阈值的情况下，则判断为玻璃棒充分软化，拉拔加工装置100的动作移动到图4所示的拉拔加工。这样一来，在拉拔加工装置100中，开始玻璃棒6的拉拔加工。

如此，当使用拉拔加工装置100进行拉拔加工时，在加热的玻璃棒6上施加持续的拉拔荷重而进行拉拔加工之前，在对玻璃棒仅作用少量拉伸张力的状态下停止拉伸操作，可以设置通过检测此后的拉拔荷重的变化来判断玻璃棒软化状态的阶段。据此，能够防止在玻璃棒的软化不足时开始拉拔加工的情况下，少量拉伸操作产生过大的拉拔荷重，从而在悬挂轴5和悬挂假体等上产生的机械损伤。

图6表示接着图5所示的阶段对玻璃棒6进行拉拔加工的拉拔加工装置100的动作图。图示的图中横轴表示经过时间。图示的上段图的纵轴表示加热装置7中的加热器8的设定温度变化。图示的中段图的纵轴表示合并了拉伸辊(上)15及拉伸辊(下)16的拉伸部21的动作方向及动作速度。图示的下段图中的纵轴表示称重传感器18的指示值。

在拉拔加工装置100中，当玻璃棒6的拉拔加工开始时，由拉伸部21驱动的拉伸假体19及玻璃棒6的下端附近的移动速度为拉拔速度，该拉拔速度通过被设定为针对玻璃棒6而言的拉拔荷重的值的目标值进行PID(Proportional-Integral-Derivative Controller，比例-积分-微分控制器)控制。此处，玻璃棒6的拉拔荷重能够作为称重传感器18的指示值进行检测。

据此，控制拉拔速度，使得在玻璃棒6上形成的拉拔部20上施加的张力(拉拔荷重)大致一定。此处所说的拉拔速度是指由拉伸部21引起的玻璃棒6端部的牵引速度，也可以为玻璃棒6两端间的离开速度。如此，通过将相对于玻璃棒6的拉拔荷重控制为大致一定，能够防止由于拉拔部20的过度软化而引起的拉拔部20的弯曲和下垂。

在拉拔加工装置100中的拉拔速度的PID控制中，可以在开始拉拔加工的初始期间，以及在玻璃棒6上施加持续的拉拔荷重的拉拔加工中期间改变PID参数。在开始拉拔加工的初始期间有时由于玻璃棒6的加热不充分而使玻璃棒6的粘度高，在此情形中，当使用相对于拉拔荷重的略微变化而言拉拔速度变化较大的敏锐的PID参数时，控制不容易稳定。因此，在开始拉拔加工的初始期间如图6所示期间m所示，比例增益较低，能够通过使用灵敏度迟钝的PID参数以稳定的拉拔荷重执行拉拔加工。

另外，当玻璃棒6被充分加热时，拉伸部21的拉伸假体19的驱动速度逐渐增大，在玻璃棒6上施加持续的拉拔荷重从而成为能够进行拉拔加工的状态。在此期间，如图6所示期间n所示，利用与拉拔加工的开始初始期间相比，比例增益更高灵敏度敏锐的PID参数，能够进行使拉拔速度比拉拔荷重的变化更大地变化的高精度的PID控制。在图示的例子中，拉伸部21的驱动速度被进行PID控制，从而使称重传感器的指示值大致一定(例如30kgf)。

另外，PID参数的切换时刻可以在例如拉伸部21的拉伸假体19的驱动速度超过预定阈值时进行。另外，称重传感器的指示值也可以在比控制值大大致预定值(例如20kgf)时(图示的例子中为-10kgf)进行。

另外，在拉拔加工的开始初始期间与持续地拉拔加工之间切换PID参数的时刻例如能够以拉拔加工装置100的拉拔速度为基准。即，当通过由拉拔荷重确定的目标值对拉拔速度进行PID控制时，随着加热而使玻璃棒6的软化，拉拔速度上升，因此，在拉拔速度达到预定阈值的时刻切换PID参数，从而能够持续进行拉拔操作而不引起控制的过大振荡。

另外，由于玻璃充分软化，当拉拔加工中的PID参数使用比拉拔开始时增强了比例增益的敏锐的PID参数时，称重传感器指示值易于稳定。另外，如果使拉拔加工进行下去，玻璃棒6的被加热部的外径会变小，为使称重传感器18的指示值保持一定，拉伸部21的驱动速度上升。此处，如图6的区间n所示，可以根据拉伸部21的驱动速度使加热装置7的温度缓慢下降，使玻璃的粘度上升，从而能够防止拉伸部21的拉伸假体19的驱动速度过度变大。据此，能够防止玻璃棒6的拉拔部20的长度控制变得困难。

在上述拉拔加工中，可以根据所控制的拉拔速度调整玻璃棒6的加热量。例如，在拉拔加工中，当拉动玻璃棒6一端的拉拔速度上升时，调整使得玻璃棒6的加热温度下降，从而能够抑制拉拔速度。另外，当玻璃棒6的拉拔速度下降时，通过调节使得玻璃棒6的加热温度上升，从而能够使拉拔速度上升。

加热量的调整例如通过函数或表格等预先设定拉拔速度与加热量的关系，参照此调整加热量，从而能够迅速确定对应于拉拔速度增减的加热量。例如，当加热装置为电加热器时，通过设定温度和电流、电压、电力值而进行加热量的调整，当加热装置为燃烧器时，通过燃烧气体或助燃气体的流量和流路的选择而进行加热量的调整。据此，当随着拉拔加工的进行而使拉拔部的径缩小时，通过加热量调整上升的拉拔速度，从而抑制拉拔速度的过度上升。

在玻璃棒6上形成导出部的拉拔加工中，当通过经过预设加热时间来管理玻璃棒的导出位置附近的加热时，存在由于加热装置7的状态而使加热能力改变，或者，由于玻璃棒6的外径不均而使玻璃棒6的软化不足的情况。如果在软化不充分的状态下拉伸玻璃棒6，有时会发生比玻璃棒6相对更细的假体棒的断裂、拉拔加工装置100的故障等。

另外，当玻璃棒6过于软化时，溶融的玻璃由于重力而下垂，玻璃棒6的拉拔部20前端的导出部会发生弯曲。尤其是，当在玻璃棒6的上部形成了导出部时，对长形尺寸的玻璃棒6的中央进行加热，当沿上下进行2分割并在其两端上形成导出部时，由于过度软化而导致导出部的同心度恶化。

图7为例示由拉伸部21驱动拉伸假体19时的驱动速度与加热装置7的玻璃棒6的加热温度的关系图。通过预先确定图示的关系并准备所记录的表格，参照在拉拔加工装置100中加热玻璃棒6的情形，能够简化加热装置7的控制。但是，加热装置7的温度调整并非是必要的，当对拉拔部20的长度的要求精度较低时，或者当拉拔部20的目标径较粗，拉拔加工刚刚开始后停止加热时，可以省略拉拔工序中的温度调整。

再次参照图6，在使用拉拔加工装置100的拉拔加工中，在拉伸假体19的下拉长度达到所定值的时刻，如图6所示区间p所示，可以停止加热装置7的加热。在此时刻，不停止由拉伸部21驱动拉伸假体19，继续进行以称重传感器18的指示值为目标的PID控制。

当停止加热装置7的加热之后，随着玻璃棒6的温度的下降，玻璃棒6的粘度上升。随着粘度的上升，相对于拉伸辊的驱动速度的小变动，称重传感器18的指示值变化较大，因此在停止加热之后，可以在玻璃棒6的粘度上升了一定程度的时刻将PID参数切换到适于结束拉拔加工的参数。

此处，切换PID参数的时刻也可以在当例如拉伸部21的拉伸假体19的驱动速度低于预定阈值时进行。另外，也可以当称重传感器的指示值的振荡周期小于预定值时，切换PID参数。使拉拔加工结束时设定的PID参数为与拉拔加工中相比降低了比例增益的迟钝的PID参数，从而如图6所示区间q所示，能够使称重传感器18的指示值稳定。

进一步地，在加热装置7的温度下降到预定温度(例如1300℃)的时刻使拉伸部21的驱动完全停止。此时，当玻璃棒6没有完全固化完时，比拉拔部20更靠图中下方的部分的荷重逐渐施加于称重传感器18上，因此，如图6所示区间r所示，使称重传感器18的指示值一度上升。然而，当玻璃棒6固化完之后，随着玻璃棒6的热收缩而产生拉伸部21的上拉力，因此，如图6所示区间s所示，称重传感器18的指示值下降。

这样，使用拉拔加工装置100来完成玻璃棒6的拉拔加工。如上所述，当通过称重传感器18的指示值的降低而确认了玻璃棒6完全固化后，如图6所示区间t所示，通过拉伸部21释放拉伸假体19后，通过承运体4降低玻璃棒6，通过切断或熔断而将拉拔部20从玻璃棒6去除，从而能够成为玻璃棒制品。

[制造例1]

使用拉拔加工装置100，依照参照图1～图7所说明的步骤执行拉拔加工，在玻璃棒6的端部形成拉拔部20。所用的玻璃棒6使用外径大致一定的直胴部的外径为φ150mm、在装填于拉拔加工装置100的状态下下端侧外径为φ120mm的物体。连接于玻璃棒6的拉伸假体19的长度为2314mm、外径为φ50mm、重量为10kgf。另外，在拉伸假体19中，连接于玻璃棒6的上端磨削为略微凸型。

对于拉伸假体19相对于玻璃棒6的熔接，以使加热装置7的设定温度为2000℃，使称重传感器18的指示值为约15kgf的方式进行控制，同时使拉伸假体19上升，直到拉伸假体19接触到玻璃棒6后的上升量达到25mm，此后，使加热装置7的设定温度为1300℃将熔接部分固化。

在拉拔加工装置100中，首先，在打开拉伸辊(上)15后使承运体下降250mm，使玻璃棒6中成为拉拔部20的部分在加热装置7中移动。然后，关闭拉伸辊(下)16，把持拉伸假体19。接下来，使加热装置7的设定温度为2100℃，加热玻璃棒6，在加热装置7的内部使拉伸假体19部分软化。

然后，使称重传感器18指示值的驱动停止阈值为-40kgf，使驱动开始阈值为-10kgf，一边控制给与玻璃棒6的张力，以1mm/分的速度朝下方向间歇驱动拉伸部21地等待玻璃棒6的软化。在虽然由拉伸部21驱动拉伸假体19进行1分钟下拉，但是称重传感器18的指示值未到达驱动停止阈值的时刻，使拉拔加工装置100的动作移动到拉拔阶段。使加热装置7的设定温度为2100℃之后到开始拉拔加工为止的软化等待时间为加热装置7的温度到达2100℃之后15分钟。

在拉拔加工装置100中的拉拔工序中，让称重传感器18的指示值的拉拔荷重以-30kg为目标值，对拉伸部21的驱动速度进行PID控制。在拉拔加工开始初始期间，PID参数为，P＝350、I＝15、D＝0。拉拔加工中的PID参数为P＝150、I＝15、D＝0。另外，拉拔加工中的加热装置7的温度设定参照拉伸部21的驱动速度和图7所示对应表来确定。据此来改变加热炉的设定温度。

此后，在拉伸假体的下拉长度变为120mm的时刻停止加热装置7的加热器8，在继续进行拉拔加工的同时，在拉伸部21的驱动速度下降了1mm/分的时刻，将PID控制的PID参数从拉拔加工中的参数切换到拉拔结束的参数。拉拔加工结束的PID参数为P＝800、I＝15、D＝0。从拉拔开始时到拉拔加工中的PID参数切换在拉伸辊的驱动速度超过6mm/分的时刻进行。

在玻璃最终固化的时刻，拉拔部20的长度为220mm。另外，拉拔部20的最细部外径为大致φ25mm。将玻璃棒6从拉拔加工装置100取出，用金刚石刀具切断拉拔部20的最细部，结束拉拔加工。在所得到的玻璃棒6中，作为指示拉拔部20的形状精度的指标，如图8所示，测量玻璃棒6的直胴部的中心线与拉拔部20前端的中心线的偏移量d，为0.6mm，极小。

使用与制造例1相同规格的玻璃棒6及拉伸假体19，对作为比较例1的玻璃棒6进行拉拔加工。直到在玻璃棒6上连接拉伸假体19为止的步骤均与制造例1相同地执行。

在比较例1中，在将拉伸假体19连接到玻璃棒6上之后，将在玻璃棒6中成为拉拔部20的部分设置于加热装置7中。然后，在使加热装置7升温到2100℃之后，对玻璃棒6加热25分钟，然后使拉伸部21以20mm/分的速度朝向下驱动8分钟并停止加热。进一步地，在持续3分钟之后停止拉伸部21的驱动。

如此，在由处理时间进行管理并进行拉拔加工的玻璃棒6中，所形成的拉拔部20最细部的外径为大致φ25mm。将玻璃棒6从拉拔加工装置100取出，用金刚石刀具切断拉拔部20的最细部。测量由该切断而形成的切断面的中心与图8所示玻璃棒6的直胴部中心线的偏移量后发现，拉拔部20的前端的中心的偏移量d为1.8mm，比制造例1更大。

[比较例2]

所使用的玻璃棒6及拉伸假体19的规格采用与制造例1相同的东西，直到将拉伸假体19连接于玻璃棒6为止的阶段也与制造例1相同，尝试进行玻璃棒6的拉拔加工。在将拉伸假体19连接到玻璃棒6上之后，将玻璃棒6中成为拉拔部20的部分设置于加热装置7中，使玻璃棒6升温到2100℃。此后，进行15分钟加热，然后以20mm/分的速度向下驱动拉伸部21后发现，拉伸假体19与玻璃棒6的熔接面剥离，未能在玻璃棒6形成拉拔部20。

[实施例2]

图9为说明使用拉拔加工装置100的另一拉拔加工方法的图。在图示的例子中，对玻璃棒6进行拉拔加工，在玻璃棒6的图中上端形成拉拔部20。

另外，在使玻璃棒6的一端固定，使另一端移动以进行拉拔加工时，相对于在被固定侧上形成的拉拔部20，移动侧的拉拔部有变长的倾向。因此，当在玻璃棒6的图中上端形成拉拔部20时，使玻璃棒6的直胴部侧固定，使玻璃棒6的上端侧移动以形成拉拔部20，从而能够抑制拉拔部20的长度。

首先，在拉拔加工装置100中，将玻璃棒6的图中上端连接于悬挂轴5上。然后，通过滚珠丝杠3驱动承运体4，使玻璃棒6中形成拉拔部20的部分移动到加热装置7的内部，此后通过拉伸辊(下)16保持玻璃棒6，固定玻璃棒6的下端侧。另外，在本实施例的方法中不使用拉伸假体19。

然后，固定着承运体4及拉伸辊(下)16使加热装置7工作，加热玻璃棒6。通过由承运体4或拉伸部21间歇地使张力作用于玻璃棒6上，能够参照图5的说明来确认由加热而引起的玻璃棒6的软化是否充分。

接下来，对加热而软化的玻璃棒6，形成拉拔部20的拉拔加工阶段开始。图10为表示拉拔加工装置100对玻璃棒6的拉拔加工阶段的示意图。在拉拔加工阶段，通过驱动承运体4或拉伸部21而使张力作用于玻璃棒6。在本实施例中，通过使承运体4上升而使张力作用于玻璃棒6，能够在玻璃棒6上形成拉拔部20。

通过上述方法，能够省略在玻璃棒6上熔接拉伸假体19的阶段。因此，能够在缩短拉拔加工所需时间的同时，还能够避免拉伸假体19的消耗。因此，当不需要悬挂假体作为制品时，在成本及生产率的方面有利。

另外，在上述例子中，固定拉伸部21，驱动承运体4而在玻璃棒6上产生拉拔荷重。然而，通过使拉伸部21动作也能够在玻璃棒6上产生拉拔荷重。另外，也能够使承运体4及拉伸部21双方动作，从而在玻璃棒6上产生拉拔荷重的同时，调整加热装置7的加热位置。

进一步地，例如在将一个玻璃棒6沿长度方向进行分割分别形成拉拔部20时，使承运体4与拉伸部21同时动作，使玻璃棒6相对于分割位置沿上下移动从而互相远离。据此，在所分割的玻璃棒6的每一个上形成短的拉拔部20。具有如此形成的短的拉拔部20的玻璃棒6即使是行程短的拉丝机也能进行拉丝，因此易于使用。

在上述方法中，承运体4的上升速度可以如下所说明地进行步进控制。图11为在拉拔加工阶段中当对承运体4的上升速度进行步进控制时相参照的承运体4的上升速度与步进编号的关系图。

在对承运体4的上升速度进行步进控制时，相对于控制对象的上升速度，针对玻璃棒6的拉拔荷重设定低速侧阈值和高速侧阈值。在本实施例，将低速侧阈值设定为-40kgf，将高速侧阈值设定为-10kgf。

在控制上升速度时，首先，以对应于最初步进编号的承运体上升速度使承运体4上升，读取称重传感器18的指示值。此处，如果称重传感器18的指示值大于上述高速侧阈值，则在图11所示图中增加一个步进编号。据此，承运体4的上升速度上升。另一方面，当承运体4上升时，如果称重传感器18的指示值低于低速侧阈值，则在图11所示图中减少一个步进编号。从而使承运体4的上升速度下降。

如上所述当进行步进控制时，称重传感器的指示值，即作为施加于玻璃棒6上的张力的拉拔荷重的变动收敛于预定的低速侧阈值与高速侧阈值之间的范围。如此，能够防止由于产生过大的振荡而导致由拉拔加工而在玻璃棒6上施加过大的拉拔荷重。另外，由于拉拔加工装置100的工作不需要PID调节计，因此降低设备成本。

另外，在上述方法中，称重传感器18的配置并不限于架台17之下。例如，可以在承运体4上安装称重传感器18，通过测量施加在悬挂轴5上的荷重来检测出施加在玻璃棒6上的拉拔荷重。另外，即使是在玻璃棒6的上端形成拉拔部20的上述情形，当然也可以与第一实施形态相同，以称重传感器18的指示值为目标对承运体4的上升速度进行PID控制。

[制造例2]

使用拉拔加工装置100，依照参照图9～图11所说明的实施例2的步骤，在玻璃棒6的上端部形成拉拔部20。进行了拉拔加工的玻璃棒6具有外径φ为180mm的直胴部。

首先，在拉拔加工装置100中，在悬挂轴5的下端连接玻璃棒6。然后，通过滚珠丝杠3使承运体4下降，使成为拉拔部20的部分移动到加热装置7中，使设定温度为2100℃加热玻璃棒6。

然后，使称重传感器18的指示值的驱动停止阈值为-40kgf，使驱动开始阈值为-10kgf，控制施加于玻璃棒6的张力，同时以1mm/分的速度向上间歇驱动承运体而等待玻璃棒6的软化。很快，在虽然以1mm/分的速度持续驱动承运体4一分钟但未到达驱动停止阈值的时刻使拉拔加工装置100的动作移动到拉拔阶段。另外，当加热装置7到达设定温度后直到移动到拉拔加工阶段为止的软化等待时间为19分钟。

在拉拔加工阶段中，将低速侧拉拔荷重阈值设定为-40kgf，将高速侧拉拔荷重阈值设定为-10kgf，依照图11所示的步进编号与承运体4的上升速度的关系来确定承运体4的上升速度。从最初的步进编号的承运体上升速度开始，在称重传感器18的指示值高于高速侧拉拔荷重阈值的时刻使步进编号加1，使承运体4的上升速度上升。而且，在称重传感器18的指示值低于低速侧拉拔荷重阈值的时刻使步进编号减1，降低承运体4的上升速度。据此，称重传感器18的指示值变动收敛于-10～-40kgf的范围。

在进行着玻璃棒6的软化且承运体4的上升量超过60mm的时刻，停止加热装置7。但一边基于称重传感器18的指示值管理拉拔速度，一边使滚珠丝杠3对承运体4的驱动持续。随着玻璃棒6的温度下降，承运体4的上升速度逐渐下降。很快，在承运体4的上升量变为105mm的时刻停止承运体4的上升。

如此，在进行了拉拔加工的玻璃棒6中，拉拔部20的外径为大致φ50mm。将玻璃棒6从拉拔加工装置100取出，用金刚石刀具切断拉拔部20的最细部，用图8所示方法测量的从玻璃棒的中心线开始的拉拔部前端中心线的偏移量d为0.3mm，极小。

[比较例3]

对与制造例2相同规格的玻璃棒6进行拉拔加工，制成形成了拉拔部20的比较例3。开始拉拔加工阶段之前的步骤与制造例2相同地执行。

在比较例3中，将玻璃棒6中成为拉拔部20的部分设置在加热装置7中，升温到2100℃后加热40分钟，此后以15mm/分的速度向上驱动承运体4分钟并停止加热。进一步地，使承运体的驱动持续3分钟后停止。在玻璃棒6上形成的拉拔部20的外径为大致φ50mm，但拉拔部20屈曲，弯曲成“く”字形。从拉拔加工装置100将玻璃棒6取出，用金刚石刀具切断拉拔部20的最细部之后，如图8所示，测量从所测量的玻璃棒的中心线开始的拉拔部20的前端中心线的偏移量d，结果为25mm。

如上所述可知，在对玻璃棒6进行拉拔加工时，控制拉拔速度使得在玻璃棒6上形成的拉拔部20所施加的张力(拉拔荷重)大致一定，从而能够抑制拉拔部20的弯曲及中心线的偏移量d。并且能够防止由玻璃棒6的加热不足引起的拉伸假体19、悬挂轴5、悬挂假体等的破损。因此能够稳定地制造具有高精度形成的拉拔部20的玻璃棒6。上述方法也能够适用于通过MCVD法、PCVD法、VAD法、OVD法、管棒(rod-in-tube)法等的任一方法制造的玻璃棒。

以上，使用本发明的实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员应当清楚，在上述实施方式的基础上可加以增加各种变更或改进。由权利要求书的记载可知，这种加以变更或改进的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

应当注意的是，权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、步骤、步进及阶段等各个处理的执行顺序，只要没有特别明示“之前”、“早于”等，或者只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，为方便起见而使用“首先”、“然后”等进行了说明，但并不意味着必须按照这样的顺序实施。

Claims (14)

1.一种玻璃棒的加工方法，包括：

软化阶段，加热并软化玻璃棒的一部分；以及

拉拔阶段，在以作为张力而作用于所述玻璃棒的拉拔荷重不超过预定范围为条件的拉拔速度下，使所述玻璃棒的一端相对于另一端移动，在所述玻璃棒上形成拉拔形状。

2.根据权利要求1所述的玻璃棒的加工方法，其中，

所述拉拔荷重的范围的设定条件为，比把持并移动所述玻璃棒的工具相对于所述玻璃棒开始滑动的拉拔荷重更低，且从所述玻璃棒施加到所述工具的拉拔荷重未达到该玻璃棒中沿重力方向比加热软化的部分更靠下方的部分的重量。

3.根据权利要求1所述的玻璃棒的加工方法，其中，

在所述拉拔阶段中包括：当拉拔速度上升了的情况下进行调整以使所述玻璃棒的加热温度下降的阶段。

4.根据权利要求1所述的玻璃棒的加工方法，其中，

在所述拉拔阶段中包括：当拉拔速度下降了的情况下进行调整以使所述玻璃棒的加热温度上升的阶段。

5.根据权利要求4所述的玻璃棒的加工方法，其中具有：参照预先保存有所述拉拔速度所对应的加热温度的加热温度表来确定所述拉拔阶段中的所述玻璃棒的加热温度的阶段。

6.根据权利要求1所述的玻璃棒的加工方法，其中，

所述拉拔速度以所述拉拔荷重为目标值被进行PID控制。

7.根据权利要求6所述的玻璃棒的加工方法，其中，

所述拉拔速度在直到所述玻璃棒软化的期间内以与所述玻璃棒软化后的期间相比灵敏度迟钝的PID参数被进行PID控制。

8.根据权利要求7所述的玻璃棒的加工方法，其中，

所述PID参数在所述拉拔速度到达预定阈值的时刻进行切换。

9.根据权利要求6所述的玻璃棒的加工方法，其中，

所述拉拔速度在所述玻璃棒的加热结束后的期间内以与所述玻璃棒的加热持续的期间相比灵敏度迟钝的PID参数被进行PID控制。

10.根据权利要求9所述的玻璃棒的加工方法，其中，

所述PID参数在所述拉拔速度到达预定阈值的时刻进行切换。

11.根据权利要求1所述的玻璃棒的加工方法，其中，

进一步包括：分别设定将所述拉拔速度与每个步进编号阶段性对应关联的拉拔速度表、所述拉拔荷重的低速侧阈值、所述拉拔荷重的高速侧阈值的阶段；

在所述拉拔阶段中执行如下的步进控制，当所述拉拔荷重到达所述低速侧阈值时使所述拉拔速度为的所述步进编号减一所对应的速度，当所述拉拔荷重到达所述高速侧阈值时使所述拉拔速度为所述步进编号加一所对应的速度。

12.根据权利要求1所述的玻璃棒的加工方法，其中，

包括：

在将所述玻璃棒的一端从另一端拉开时，测量作用于所述玻璃棒的张力到达预定阈值张力的时间的阶段；以及

当所述张力虽然经过预定阈值时间但仍未到达所述阈值张力时，判断为所述玻璃棒软化的阶段。

13.一种玻璃棒的加工装置，该玻璃棒包括：

软化部，其为将玻璃棒的一部分加热并软化而成；以及

拉拔部，在以作用于所述玻璃棒的拉拔荷重不超过预定范围为条件的拉拔速度下，使所述玻璃棒的一端相对于另一端移动，在所述玻璃棒上形成拉拔形状。

14.根据权利要求13所述的玻璃棒的加工装置，其中，

包括：检测作用于所述玻璃棒的张力的称重传感器。