CN107735373B - 管状玻璃的切断方法及切断装置、以及管状玻璃产品的制造方法 - Google Patents

管状玻璃的切断方法及切断装置、以及管状玻璃产品的制造方法 Download PDF

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Abstract

管状玻璃(G2)的切断方法具备裂纹形成工序，在所述裂纹形成工序中，将焦点对准到管状玻璃(G2)的内部照射激光(L)，通过在激光(L)的照射区域产生的多光子吸收，来在管状玻璃(G2)的内部形成裂纹。在裂纹形成工序中，使激光(L)的焦点的位置在管状玻璃(G2)的内部从内表面(G2b)侧朝外表面(G2a)侧移动，由此使裂纹(C)在管状玻璃(G2)的内部扩展。

Description

管状玻璃的切断方法及切断装置、以及管状玻璃产品的制造 方法
技术领域
本发明涉及管状玻璃的切断方法及切断装置、以及管状玻璃产品的制造方法。
背景技术
例如医疗用的安瓿、注射器或者照明用的荧光管等中使用的管状玻璃产品通过丹纳法、下拉法等各种方法而成形。以下，以丹纳法为例对其概要进行说明。
在通过丹纳法制造管状玻璃产品的情况下，首先向配置于马弗炉内的能够旋转的套筒供给熔融玻璃。所供给的熔融玻璃卷绕于套筒并同时形成为管状。利用拉管装置(牵引装置)将该呈管状的熔融玻璃从套筒的前端拉出，从而连续地成形管状玻璃(例如参照专利文献1)。
连续地成形的管状玻璃(以下称作“连续管状玻璃”)经由粗切断及再次切断的各工序而成为规定长度的管状玻璃产品。在粗切断工序中，利用粗切断装置切断搬运的连续管状玻璃，得到规定长度的管状玻璃(例如参照专利文献2、0003)。
在再次切断工序中，将通过粗切断工序而得到的管状玻璃利用输送机一边旋转一边搬运，并利用燃烧器对其切断预定部位进行加热。接着，使该管状玻璃旋转，并同时利用再次切断装置中的切断刃(金刚石砂轮等)在加热的部分形成划伤。具体而言，使该切断刃在通过水等冷却了的状态下与管状玻璃接触，借助由此产生的热冲击而在管状玻璃的外周面产生以划伤为起源的裂纹(龟裂)。通过该裂纹的扩展将管状玻璃的两端部切断。之后，在管状玻璃的端部实施基于烧口(口烷き)处理的精加工，通过以上方式，完成规定长度的管状玻璃产品(参照该文献的0005)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-159532号公报
专利文献2：日本特开2013-147405号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的再次切断工序中，利用切断刃在管状玻璃的外周面形成划伤，通过热冲击使该划伤作为裂纹而扩展，从而切断管状玻璃，因此，断裂面的切断精度低，用于对断裂面进行精加工的烧口加工需要较长的时间，由此导致生产效率的降低。另外，在管状玻璃的外周面形成划伤的方法中，不可避免地产生玻璃粉末，因此还另外需要对附着于切断后的管状玻璃内周面的玻璃粉末进行清洗的工序。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够通过防止切断面上的玻璃微粉的产生来有效地切断管状玻璃的切断方法及切断装置、以及管状玻璃产品的制造方法。
用于解决课题的手段
本发明用于解决上述的课题，提供一种管状玻璃的切断方法，其用于将管状玻璃切断，其中，所述管状玻璃的切断方法具备裂纹形成工序，在所述裂纹形成工序中，将焦点对准到所述管状玻璃的内部照射激光，通过在所述激光的照射区域产生的多光子吸收，来在所述管状玻璃的所述内部产生裂纹。并且，在所述裂纹形成工序中，使所述激光的焦点的位置在所述管状玻璃的所述内部从内表面侧朝外表面侧移动，由此使所述裂纹在所述管状玻璃的内部扩展。
根据上述那样的管状玻璃的切断方法，通过在照射了激光时产生的多光子吸收来在管状玻璃的内部形成裂纹，使该裂纹在管状玻璃的内部扩展，由此能够将管状玻璃切断。当使裂纹扩展时，使激光的焦点的位置在管状玻璃的内部从该管状玻璃的内表面侧朝外表面侧移动。假设欲使焦点的位置从外表面侧朝内表面侧移动而使裂纹扩展，则先形成于外表面侧的位置的裂纹之后欲在内表面侧的位置形成裂纹时会阻碍激光的透过，难以使裂纹扩展。与此相对，在本发明中，使激光的焦点的位置从内表面侧朝外表面侧移动，因此，能够使裂纹在管状玻璃的厚度方向上适宜地扩展，能够可靠地切断管状玻璃。另外，在本方法中，裂纹产生于管状玻璃的内部，因此，即便不像以往那样在其外表面形成划伤，也能够切断管状玻璃。因而，能够可靠地防止在管状玻璃的切断时产生玻璃粉末这样的现有状况。由此，能够节省通过清洗除去玻璃粉末的时间和劳力，从而减少必要的工序数。另外，如果像这样形成切断面，则与通过割断等而强制性地产生裂纹并使其扩展的情况相比，能够尽量地防止破裂、缺损等的产生而相对高精度地控制切断面的性状，能够稳定地得到良好的切断面。因而，能够抑制因破裂、缺损而引起的不良的产生，并且能够大幅度缩短管状玻璃的端部的烧口处理所需的时间，能够有效地制造管状玻璃产品。
另外，在本发明所涉及的管状玻璃的切断方法中，优选一边使所述管状玻璃绕其轴心旋转，一边使所述激光的焦点的位置在所述管状玻璃的所述内部从所述内表面侧朝所述外表面侧移动，由此使所述裂纹在所述管状玻璃的内部扩展。通过一边使管状玻璃绕轴心旋转一边形成基于激光得到的裂纹，能够在管状玻璃的整周上形成均匀的裂纹。由此，能够高精度地切断管状玻璃。
另外，在本发明所涉及的管状玻璃的切断方法中，优选所述激光是脉冲激光。由此，能够在管状玻璃的内部有效地产生多光子吸收现象。
另外，在本发明所涉及的管状玻璃的切断方法中，优选所述裂纹伴随所述管状玻璃的旋转而形成为环状。这样，通过与管状玻璃的旋转相应地呈环状形成通过多光子吸收而产生的裂纹，能够在管状玻璃的整周上形成均匀的裂纹，能够高精度地切断管状玻璃。
另外，在本发明所涉及的管状玻璃的切断方法中，优选所述裂纹沿着所述管状玻璃的厚度方向形成为直线状。如果一边使管状玻璃旋转一边依次形成该直线状的裂纹，则能够在管状玻璃的整周上形成该直线状的裂纹。由此，仅使管状玻璃旋转至少一圈就能够将其切断，因此，能够实现管状玻璃的高速切断。
本发明用于解决上述的课题，提供一种管状玻璃的切断装置，其用于将管状玻璃切断，其中，所述管状玻璃的切断装置具备裂纹形成装置，该裂纹形成装置将焦点对准到所述管状玻璃的内部照射激光，通过在所述激光的照射区域产生的多光子吸收，来在所述管状玻璃的所述内部产生裂纹。并且，所述裂纹形成装置使所述激光的焦点的位置在所述管状玻璃的所述内部从内表面侧朝外表面侧移动，由此使所述裂纹在所述管状玻璃的内部扩展。
根据上述的管状玻璃的切断装置，通过从裂纹形成装置照射了激光时产生的多光子吸收来在管状玻璃的内部形成裂纹，使该裂纹在管状玻璃的内部扩展，由此能够切断管状玻璃。当使裂纹扩展时，使激光的焦点的位置在管状玻璃的内部从该管状玻璃的内表面侧朝外表面侧移动。假设欲使焦点的位置从外表面侧朝内表面侧移动而使裂纹扩展，则先形成于外表面侧的位置的裂纹之后欲在内表面侧的位置形成裂纹时会阻碍激光的透过，不容易使裂纹扩展。与此相对，在本发明中，使激光的焦点的位置从内表面侧朝外表面侧移动，因此，能够使裂纹在管状玻璃的厚度方向上适宜地扩展，能够可靠地切断管状玻璃。另外，裂纹产生于管状玻璃的内部，因此，即便不像以往那样在其外表面形成划伤，也能够切断管状玻璃。因而，能够可靠地防止在管状玻璃的切断时产生玻璃粉末这样的现有状况。由此，能够节省通过清洗除去玻璃粉末的时间和劳力，从而减少必要的工序数。另外，如果像这样形成切断面，则与通过割断等而强制性地产生裂纹并使其扩展的情况相比，能够尽量地防止破裂、缺损等的产生而相对高精度地控制切断面的性状，能够稳定地得到良好的切断面。因而，能够抑制因破裂、缺损而引起的不良的产生，并且能够大幅度缩短管状玻璃的端部的烧口处理所需的时间，能够有效地制造管状玻璃产品。
另外，优选本发明所涉及的管状玻璃的切断装置还具备旋转驱动装置，该旋转驱动装置用于使所述管状玻璃旋转。一边利用旋转驱动装置使管状玻璃绕轴心旋转一边形成基于激光得到的裂纹，由此能够在管状玻璃的整周上形成均匀的裂纹。由此，该切断装置能够高精度地切断管状玻璃。
另外，在本发明所涉及的管状玻璃的切断装置中，优选所述激光是脉冲激光。由此，能够在管状玻璃的内部有效地产生多光子吸收现象。
本发明用于解决上述的课题，提供一种管状玻璃产品的制造方法，其制造管状玻璃产品，其中，所述管状玻璃产品的制造方法具备：第一切断工序，在该第一切断工序中，将拉管成形的连续管状玻璃切断；以及第二切断工序，在该第二切断工序中，将在所述第一切断工序后形成的管状玻璃的端部切断。所述第二切断工序具备裂纹形成工序，在所述裂纹形成工序中，将焦点对准到所述管状玻璃的内部照射激光，通过在所述激光的照射区域产生的多光子吸收，来在所述管状玻璃的所述内部产生裂纹。在所述裂纹形成工序中，一边使所述管状玻璃绕其轴心旋转，一边使所述激光的所述焦点的位置在所述管状玻璃的所述内部从内表面侧朝外表面侧移动，由此使所述裂纹在所述管状玻璃的内部扩展。
根据上述的管状玻璃产品的制造方法，通过第一切断工序将连续管状玻璃切断而形成管状玻璃，通过在照射了激光时产生的多光子吸收来在管状玻璃的内部形成裂纹，使该裂纹在管状玻璃的内部扩展而将管状玻璃的端部切断，由此能够制造规定长度的管状玻璃产品。当使裂纹扩展时，使激光的焦点的位置在管状玻璃的内部从该管状玻璃的内表面侧朝外表面侧移动。假设欲使焦点的位置从外表面侧朝内表面侧移动而使裂纹扩展，则先形成于外表面侧的位置的裂纹之后欲在内表面侧的位置形成裂纹时会阻碍激光的透过，难以使裂纹扩展。与此相对，在本发明中，使激光的焦点的位置从内表面侧朝外表面侧移动，因此，能够使裂纹在管状玻璃的厚度方向上适宜地扩展。而且，一边使管状玻璃旋转一边使裂纹扩展，因此，能够在管状玻璃的整周上形成均匀的裂纹。另外，裂纹产生于管状玻璃的内部，因此，即便不像以往那样在其外表面形成划伤，也能够切断管状玻璃。因而，能够可靠地防止在管状玻璃的切断时产生玻璃粉末这样的现有状况。由此，能够节省通过清洗除去玻璃粉末的时间和劳力，从而减少必要的工序数。另外，如果像这样形成切断面，则与通过割断等而强制性地产生裂纹并使其扩展的情况相比，能够尽量地防止破裂、缺损等的产生而相对高精度地控制切断面的性状，能够稳定地得到良好的切断面。因而，能够抑制因破裂、缺损而引起的不良的产生，并且能够大幅度缩短管状玻璃的端部的烧口处理所需的时间，能够有效地制造管状玻璃产品。
发明效果
根据本发明，能够通过防止玻璃微粉的产生而有效地切断管状玻璃。
附图说明
图1是示出管状玻璃产品的制造装置的侧视图。
图2是示出管状玻璃的制造装置中的第一切断装置的俯视图。
图3是用于对第一切断装置中的激光的扫描方式进行说明的连续管状玻璃的主要部分放大立体图。
图4是用于对第一切断装置中的激光的照射方式进行说明的连续管状玻璃的主要部分放大俯视图。
图5是刚形成内部裂纹区域后的连续管状玻璃的主要部分剖视图。
图6是内部裂纹区域中的裂纹沿连续管状玻璃的圆周方向刚开始扩展后的连续管状玻璃的主要部分剖视图。
图7是示出内部裂纹区域中的裂纹沿连续管状玻璃的圆周方向扩展的中途的状态的连续管状玻璃的主要部分剖视图。
图8是从正面观察示出内部裂纹区域中的裂纹在连续管状玻璃的整周扩展后的状态的连续管状玻璃的端面的图。
图9是图1所示的制造装置的主要部分俯视图，且是示出刚将连续管状玻璃切断后的状态的图。
图10是示出图1所示的制造装置所涉及的第二切断装置的概要的侧视图。
图11是示出第二切断装置的概要俯视图。
图12是示出切断开始时的管状玻璃的剖视图。
图13是示出切断进行中的管状玻璃的剖视图。
图14是示出切断进行中的管状玻璃的剖视图。
图15是示出切断进行中的管状玻璃的剖视图。
图16是示出切断开始时的管状玻璃的剖视图。
图17是示出切断进行中的管状玻璃的剖视图。
图18是示出切断进行中的管状玻璃的剖视图。
图19是示出切断结束时的管状玻璃的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对具体实施方式进行说明。图1至图19示出本发明所涉及的管状玻璃的切断方法、切断装置以及管状玻璃产品的制造方法的第一实施方式。
图1示出能够实施本发明的管状玻璃产品的制造装置10的一例。制造装置10通过丹纳法成形连续管状玻璃G1，主要具备玻璃熔融炉11、套筒12、驱动套筒12旋转的驱动装置13、收容套筒12的马弗炉14、退火炉15、拉管成形连续管状玻璃G1的拉管装置16、将连续管状玻璃G1切断的切断装置(以下称作“第一切断装置”)17、以及对将连续管状玻璃G1切断而得到的管状玻璃G2的端部进行切断的装置(以下称作“第二切断装置”)。
需要说明的是，图1所示的XYZ坐标系是固定侧的坐标系，在本实施方式中，将含有X轴以及Y轴的平面设为水平面，将沿着Z轴的方向设为铅垂方向(将Z轴的正侧设为天，将负侧设为地)。另外，图3所示的xyz坐标系是移动侧的坐标系(连续管状玻璃G1上的坐标系)，与图1等所示的XYZ坐标系同样地，将包括x轴以及y轴的平面设为水平面，将沿着z轴的方向设为铅垂方向。
玻璃熔融炉11是用于使玻璃原料熔融而生成熔融玻璃M的炉。在玻璃熔融炉11中生成的熔融玻璃M供给至马弗炉14内的套筒12。
套筒12由耐火物形成为圆筒状。套筒12局部呈锥状，以使锥状部分的小径侧端部12a朝向斜下方的方式配置。该套筒12经由轴19与驱动装置13连结。在本实施方式中，通过由驱动装置13驱动套筒12旋转，来将供给至套筒12的熔融玻璃M卷绕成圆筒状，从而能够从小径侧端部12a的一侧呈管形状进行拉出成形。
这样，呈管形状拉出成形后的熔融玻璃M作为连续管状玻璃G1而向马弗炉14外被连续地拉出，并且向退火炉15导入。
拉管装置16配置在退火炉15的下游侧，能够以恒定的速度牵引通过了退火炉15的连续管状玻璃G1，并将其朝向第一切断装置17搬运。具体而言，通过未图示的一对搬运带夹持连续管状玻璃G1的上部和下部并向同时下游方向牵引而进行拉管，能够向第一切断装置17供给调整为规定的外径尺寸的连续管状玻璃G1。
如图2所示，第一切断装置17用于切断连续管状玻璃G1而得到具有规定的长度尺寸的管状玻璃G2。需要说明的是，本实施方式的管状玻璃G2的厚度例如为0.5mm～2.0mm，但并不限定于此。第一切断装置17具备：内部裂纹区域形成装置20，其用于在连续管状玻璃G1的圆周方向的一部分形成内部裂纹区域C1；裂纹扩展装置21，其在连续管状玻璃G1中产生对内部裂纹区域C1中的裂纹扩展进行促进的应力，来使裂纹在整周上扩展；以及支承部22，其支承连续管状玻璃G1(参照图1)。
内部裂纹区域形成装置20具有能够使规定的激光(例如皮秒脉冲激光或者亚皮秒脉冲激光)L振荡的激光振荡器23、以及用于使从激光振荡器23振荡的激光L向连续管状玻璃G1的内部会聚入射的光学系统24。另外，在本实施方式中，内部裂纹区域形成装置20还具有：扫描部25，其配置在光学系统24的路径上，如图2所示用于使激光L以规定的方式扫描；以及焦点调整部26，其能够对激光L的在连续管状玻璃G1的内部的焦点F的位置进行调整。
在本实施方式中，光学系统24具有多个反射镜27、以及将经由上述多个反射镜27而传递的激光L向连续管状玻璃G1的内部会聚的物镜28。
扫描部25例如如图2所示由检流计镜(galvanometer mirror)构成。该扫描部25构成为能够使被反射镜27反射后的激光L以规定的轨迹扫描，例如在本实施方式中构成为，如图3所示，能够以使焦点F包含于与连续管状玻璃G1的中心线X1正交的假想剖面X2的方式，沿着连续管状玻璃G1的圆周方向直线地扫描。
上述的扫描轨迹是在以移动的连续管状玻璃G1为基准的坐标系(图3所示的xyz坐标系)中观察时的形态，若在以固定侧为基准的坐标系中观察时，如图4所示，以如下方式设定焦点F的扫描方式：在连续管状玻璃G1向沿着中心线X1的方向移动规定距离d的期间，焦点F在沿着圆周方向的方向上移动图3中的箭头所示的距离，并且在沿着中心线X1的方向上移动与连续管状玻璃G1的移动距离d相同的距离。
焦点调整部26例如由空间光相位调制器构成。具体而言，焦点调整部26能够根据预先制作的相位全息图对激光L的空间相位分布进行调制，以便与由扫描部25控制的激光L的照射方向相应地调整焦点F的位置(准确而言是连续管状玻璃G1的厚度方向位置)。在本实施方式中，如图3所示，对激光L的焦点F的位置进行调整，以使得焦点F处于在连续管状玻璃G1的厚度方向外周侧、即接近连续管状玻璃G1的外表面(外周面)G1a的一侧沿看连续管状玻璃G1的圆周方向的位置。
在本实施方式中，如图2所示，裂纹扩展装置21具有：拉力施加部29，其在沿着连续管状玻璃G1的中心线X1的方向上施加拉力f1；以及弯曲力施加部30，其向连续管状玻璃G1施加弯曲力f2，以使连续管状玻璃G1的中心线X1以规定的曲率弯曲。
在此，例如拉力施加部29包括把持连续管状玻璃G1的下游侧端部的把持部31、以及使把持部31在沿着中心线X1的方向上移动的滑动驱动部32。也可以将滑动驱动部32构成为能够与连续管状玻璃G1同步地使把持部31移动。在该情况下，能够在一定期间(一定距离的期间)维持对沿着中心线X1移动中的连续管状玻璃G1施加拉力f1的状态。
另外，弯曲力施加部30由夹持连续管状玻璃G1的水平方向两侧的多个辊33构成。上述多个辊33对连续管状玻璃G1的支承(夹持)位置设定为：使连续管状玻璃G1的中心线X1随着趋向下游侧而以规定的曲率弯曲。
支承部22可以是沿着连续管状玻璃G1的长边方向以规定的间隔配置的多个辊，但并不限定于此。支承部22以将连续管状玻璃G1沿着其长边方向进行引导的方式支承该连续管状玻璃G1的下部。
如图10及如图11所示，第二切断装置18具备：裂纹形成装置34，其在将连续管状玻璃G1切断而得到的管状玻璃G2的内部形成裂纹；以及搬运装置35，其搬运管状玻璃G2。
如图10所示，裂纹形成装置34具有与第一切断装置17的内部裂纹区域形成装置20大致相同的结构。即，裂纹形成装置34具有：激光振荡器36，其能够使规定的激光(例如皮秒脉冲激光或者亚皮秒脉冲激光)L振荡；光学系统37，其用于使从激光振荡器36振荡的激光L向管状玻璃G2的内部会聚入射；以及焦点调整部38，其能够调整激光L的在管状玻璃G2的内部处的焦点的位置。需要说明的是，在本实施方式中，裂纹形成装置34不具有内部裂纹区域形成装置20中的扫描部25，但并不限定于此，当然也可以具备该扫描部25。需要说明的是，如图11所示，第二切断装置18为了切断管状玻璃G2的两端部而具备两个裂纹形成装置34。
光学系统37与第一切断装置17的光学系统24同样地，具有多个反射镜39、以及将经由上述多个反射镜39而传递的激光L向管状玻璃G2的内部会聚的物镜40。
焦点调整部38与第一切断装置17的焦点调整部26同样地，例如由空间光相位调制器构成。焦点调整部38能够根据预先制作的相位全息图对激光L的空间相位分布进行调制，以便与激光L的照射方向相应地调整焦点的位置(管状玻璃G2的厚度方向位置)。
搬运装置35除了将管状玻璃G2朝规定的方向搬运之外，也作为使该管状玻璃G2绕其轴心(相当于连续管状玻璃G1的中心线X1)旋转(自转)的旋转驱动装置发挥功能。搬运装置35包括一对环状的辊链复合体41。搬运装置35将架设于上述一对辊链复合体41的管状玻璃G2朝与其轴心正交的方向(横向)搬运。
如图10所示，各辊链复合体41具有：一对环状的辊链43，其在导轨42上分别行走；多个圆盘状的搬运盘44，其在上述一对辊链43间以从动旋转自如的方式轴支承于其辊轴；链轮45，其相对于各搬运盘44呈同心状固定；以及环状的驱动链46，其与全部的链轮45啮合而循环行走。
各搬运盘44的直径形成为大于辊链43的间距，以侧视观察时彼此的外周部局部重叠的方式彼此错开地配设。由此，在相邻的搬运盘44彼此之间在侧视观察时形成凹部，在该凹部稳定地载置管状玻璃G2。搬运装置35通过未图示的驱动源使辊链43循环行走，由此，使各搬运盘44行走移动，将各管状玻璃G2朝与其轴心方向正交的方向(参照箭头D1所示的方向)搬运。
另外，搬运装置35相对于辊链43独立地通过未图示的其他驱动源使驱动链46循环行走，由此经由链轮45使各搬运盘44自转，使各管状玻璃G2绕其轴心(参照图10的箭头D2所示的方向)旋转。由此，搬运装置35能够一边使并排的多个管状玻璃G2绕其轴心连续旋转一边朝与该轴心正交的方向连续地搬运该多个管状玻璃G2。
在再次切断管状玻璃G2的端部的情况下，第二切断装置18将管状玻璃G2搬运至裂纹形成装置34的下方位置(切断位置)。此时，第二切断装置18停止搬运装置35对管状玻璃G2的朝横向的搬运，并且，一边通过搬运盘44的自转使管状玻璃G2旋转，一边利用裂纹形成装置34在该管状玻璃G2的内部产生裂纹C。通过使裂纹C在管状玻璃G2的内部扩展来切断其端部(参照图11)。
以下，对使用了上述结构的制造装置10的管状玻璃产品(G3)的制造方法进行说明。
首先，如图2所示，利用第一切断装置17的支承部22(参照图1)从下方支承从拉管装置16送出的连续管状玻璃G1，并将其进一步向下游侧搬运。在此，在拉管装置16的下游侧配设有用于将连续管状玻璃G1切断成规定的长度尺寸的第一切断装置17，执行基于该第一切断装置17的粗切断工序(第一切断工序)。
在该粗切断工序中，当连续管状玻璃G1的下游侧端部到达规定位置时(或者即将到达规定位置时)，利用把持部31把持连续管状玻璃G1的下游侧端部，利用滑动驱动部32使把持部31朝向长边方向的下游侧移动，对连续管状玻璃G1施加沿着其中心线X1的方向的拉力f1。
另外，在比把持部31靠上游侧的位置配设有构成弯曲力施加部30的多个辊33，在上述多个辊33之间通过的连续管状玻璃G1被施加规定的弯曲力f2，以使其中心线X1以规定的曲率弯曲。在本实施方式中，以后述的激光L的照射侧(在图2中为右上侧)凸出的方式，使连续管状玻璃G1以规定的曲率弯曲。由此，在上述的状态下，成为在连续管状玻璃G1中在整周上产生有沿着中心线X1而彼此远离的方向的拉拽应力的状态。特别是，在连续管状玻璃G1的弯曲部分的大径侧，成为主要分布沿着中心线X1而彼此远离的方向的拉拽应力的状态。
接着，在维持上述的应力分布的状态下，向连续管状玻璃G1的内部照射激光L。此时，通过调整激光L的照射条件(例如脉冲宽度、输出等)，从而在照射有激光L的区域因激光L的多光子吸收而形成含有一个或多个裂纹的内部裂纹区域C1。
另外，此时，由扫描部25使激光L以规定的轨迹(例如从图3中的焦点F至焦点F’的位置为止的区间)扫描，并且通过焦点调整部26将激光L的焦点F的位置调整为使激光L的焦点F的位置随着时间的经过而变化。由此，使焦点F在连续管状玻璃G1的厚度方向规定位置沿着圆周方向移动，形成具有规定的圆周方向尺寸的内部裂纹区域C1(参照图5)。在图5所示的例子中，在绕中心线X1旋转45°以上且小于90°的范围内形成有带状的内部裂纹区域C1。
然后，使内部裂纹区域C1中的裂纹沿着圆周方向扩展，从而将连续管状玻璃G1切断。在本实施方式中，在激光L的照射时刻就已经处于在连续管状玻璃G1的内部产生有规定的应力的状态，因此通过如上述那样形成内部裂纹区域C1，从而裂纹自然地从内部裂纹区域C1的圆周方向两端部在沿着圆周方向而彼此远离的方向上扩展，裂纹扩展区域C2沿着圆周方向扩大(参照图6)。
此时，在通过裂纹扩展装置21(拉力施加部29与弯曲力施加部30)而向连续管状玻璃G1施加了上述的应力的情况下，裂纹扩展区域C2如图6所示那样从内部裂纹区域C1的圆周方向两侧开始向彼此远离的方向扩大，且如图7所示那样之后也沿着圆周方向以相同的速度继续扩大。这样，通过以可以说是对称的方式使裂纹持续扩展(裂纹扩展区域C2扩大)，从而左右的裂纹扩展区域C2同时到达规定的圆周方向位置(例如在图8中为隔着中心线X1与内部裂纹区域C1的圆周方向中央位置正对的位置)。
其结果是，如图8所示，内部裂纹区域C1中的裂纹在整周上扩展，且从连续管状玻璃G1的外表面(外周面)G1a扩展到内表面(内周面)G1b，连续管状玻璃G1被切断。另外，通过该切断，如图9所示，能够得到具有规定的长度尺寸的管状玻璃G2。
其次，利用第二切断装置18对管状玻璃G2的端部执行再次切断工序(第二切断工序)。在该再次切断工序中，利用搬运装置35接受由第一切断装置17切断后的管状玻璃G2，并朝裂纹形成装置34的下方位置搬运。搬运装置35当将管状玻璃G2朝裂纹形成装置34的下方位置(物镜40的下方位置)搬运时，暂时停止该搬运，利用搬运盘44使管状玻璃G2旋转并同时使之在该位置处待机。
图12至图15示出再次切断工序(第二切断工序)的一例。第二切断装置18使裂纹形成装置34的激光L的焦点的位置从管状玻璃G2的内部的内表面G2b侧的位置朝向外表面G2a侧的位置移动，并同时切断管状玻璃G2的端部。
例如，如图12所示，在切断开始时，裂纹形成装置34将激光L的焦点设定于管状玻璃G2的切断预定部位的内部且该管状玻璃G2的内表面2b侧的位置(以下称作“第一焦点位置”)FP1。如图12所示，该第一焦点位置FP1位于管状玻璃G2的厚度方向(或者半径方向)上的中心线X3与管状玻璃G2的内表面G2b之间。更优选为，希望将第一焦点位置FP1设定于比管状玻璃G2的中心线X3尽量接近管状玻璃G2的内表面G2b的位置。
利用搬运装置35使管状玻璃G2旋转，由此管状玻璃G2朝图13中箭头所示的方向旋转。通过该旋转，由照射到第一焦点位置FP1的激光L产生的裂纹C沿着管状玻璃G2的圆周方向扩展。在使管状玻璃G2旋转一圈的期间，第二切断装置18使激光L会聚于该第一焦点位置FP1，进行基于多光子吸收的裂纹C的形成。由此，如图14所示，与激光L的焦点的位置对应地形成环状的裂纹(以下称作“第一裂纹”)CA。
之后，如图15所示，裂纹形成装置34使激光L的焦点朝比第一焦点位置FP1靠外表面G2a侧的位置(以下称作“第二焦点位置”)FP2移动。在管状玻璃G2进一步旋转一圈的期间，裂纹形成装置34在该第二焦点位置FP2处持续照射激光L，由此，如图15所示那样形成环状的裂纹(以下称作“第二裂纹”)CB。该第二裂纹CB的半径大于第一裂纹CA的半径，位于比第一裂纹CA靠半径方向外侧的位置。在第二裂纹CB的形成后，按照相同的要领依次朝向外表面G2a侧(朝向半径方向外侧)形成如基于第三焦点位置的第三裂纹(未图示)、基于第四焦点位置的第四裂纹(未图示)那样的环状的裂纹，由此，沿着管状玻璃G2的厚度方向使裂纹整体地扩展，由此能够将管状玻璃G2的端部切断。需要说明的是，在本实施方式中，各裂纹CA、CB的宽度例如可以为0.1mm左右，但并不限定于此。如图11所示，利用两个裂纹形成装置34将管状玻璃G2的两端部切断(再次切断)，对管状玻璃G2的端面实施烧口处理(未图示)，由此形成具有规定长度尺寸的管状玻璃产品G3。
图16至图19示出再次切断工序的另一例。在该例子中，基于第二切断装置18的激光L的照射方式与图12至图15的例子不同。如图16至图18所示，在该例子中，一边使管状玻璃G2旋转一边沿着管状玻璃G2的厚度方向(或者半径方向)形成直线状的裂纹C。具体而言，如图16所示，裂纹形成装置34将激光L的焦点对准到管状玻璃G2的内部中的靠近内表面G2b的第一焦点位置FP1，在该第一焦点位置FP1处形成基于多光子吸收的裂纹C。之后，如图16所示，裂纹形成装置34使激光L的焦点朝比第一焦点位置FP1靠管状玻璃G2的外表面G2a侧的第二焦点位置FP2移动，在该第二焦点位置FP2处形成裂纹C。
之后，第二切断装置18使焦点朝比第二焦点位置FP2靠外表面G2a侧的第三焦点位置FP3移动，在该第三焦点位置FP3处形成裂纹C。通过像这样使焦点的位置从第一焦点位置FP1朝外表面G2a侧的第二焦点位置FP2、第三焦点位置FP3移动，从而在该管状玻璃G2形成图18所示那样的直线状的裂纹C。在管状玻璃G2旋转一圈的期间，裂纹形成装置34反复进行多次该裂纹C的形成。由此，如图19所示，在管状玻璃G2的内部在其整周上形成多个裂纹C。通过以上方式，管状玻璃G2在旋转一圈的期间其端部被切断。因而，在该例子中，能够高速地切断管状玻璃G2。如图11所示，通过切断管状玻璃G2的两端部，完成具有规定长度尺寸的管状玻璃产品G3。
需要说明的是，在图16至图19的例子所涉及的裂纹的形成中，优选利用外部调制器更加细致地分割激光L(脉冲激光)。另外，在该例子中，优选使用焦点深度低的透镜。该例子中的激光L(脉冲激光)的频率为50kHz，但并不限定于此。在本实施方式中，通过调整该激光L的频率以及管状玻璃G2的旋转速度(角速度)，能够在管状玻璃G2的切断预定部位的内部适当地形成多个直线状裂纹C。
在图19中，各裂纹C以隔开间隔设置的方式示出，这不过是为了容易理解而示意性地示出而已。实际上，各裂纹C通过其扩展而彼此相连，并且，到达管状玻璃G2的外表面G2a及内表面G2b，将管状玻璃的端部可靠地切断。
根据以上说明的本实施方式所涉及的制造装置(第二切断装置18)进行的管状玻璃产品G3的制造方法(管状玻璃G2的切断方法)，通过从第二切断装置18的裂纹形成装置34照射激光L时产生的多光子吸收而在管状玻璃G2的内部形成裂纹C(CA、CB)，使激光L的焦点的位置(FP1～FP3)从管状玻璃G2的内表面G2b侧朝外表面G2a侧移动，由此，使该裂纹在管状玻璃G2的内部扩展，能够将管状玻璃G2切断。
假设欲在管状玻璃G2的内部使焦点的位置从外表面G2a侧朝内表面G2b侧移动而使裂纹扩展，则先形成于外表面G2a侧的位置的裂纹之后欲在内表面G2b侧的位置形成裂纹时会阻碍激光的透过，难以使裂纹扩展。与此相对，在本实施方式中，使激光L的焦点的位置(FP1～FP3)从内表面G2b侧朝外表面G2a侧移动，因此，能够使裂纹C(CA、CB)在管状玻璃G2的厚度方向上适宜地扩展。
另外，在本实施方式中，裂纹C(CA、CB)产生于管状玻璃G2的内部，因此，即便不像以往那样形成基于切断刃的划伤也能够切断管状玻璃G2。由此，能够可靠地防止以往那样在管状玻璃G2的切断时产生玻璃粉末这样的现有状况。因而，能够节省通过清洗除去玻璃粉末的时间和劳力，从而减少必要的工序数。另外，如果像这样形成切断面，则与通过割断等而强制性地产生裂纹并使其扩展的情况相比，能够尽量地防止破裂、缺损等的产生而相对高精度地控制切断面的性状，能够稳定地得到良好的切断面。由此，能够抑制因破裂、缺损而引起的不良的产生，并且能够大幅度缩短管状玻璃G2的端部的烧口处理所需的时间，能够有效地制造管状玻璃产品G3。
需要说明的是，本发明并不限定于上述实施方式的结构，也并不限定于上述的作用效果。另外，本发明能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。
在上述的实施方式中，示出了通过使管状玻璃G2旋转而使裂纹C(CA、CB)在其整周上扩展的例子，但并不限定于此。例如，也可以通过使裂纹形成装置34的激光L沿着管状玻璃G2的圆周方向扫描，来使环状的裂纹在管状玻璃G2的内部扩展。
在上述的实施方式中，示出了在再次切断工序中将管状玻璃G2的端部切断的例子，但并不限定于此。也可以在再次切断工序中将管状玻璃G2的中途部切断。
附图标记说明：
18 第二切断装置(切断装置)；
34 裂纹形成装置；
35 搬运装置(旋转驱动装置)；
FP1 焦点的位置；
FP2 焦点的位置；
FP3 焦点的位置；
G2 管状玻璃；
G2a 管状玻璃的外表面；
G2b 管状玻璃的内表面；
G3 管状玻璃产品；
L 激光。

Claims (9)

1.一种管状玻璃的切断方法，其用于将管状玻璃切断，其中，
所述管状玻璃的切断方法具备裂纹形成工序，在所述裂纹形成工序中，将焦点对准到所述管状玻璃的内部照射激光，通过在所述激光的照射区域产生的多光子吸收，来在所述管状玻璃的所述内部产生裂纹，
在所述裂纹形成工序中，使所述激光的焦点的位置在所述管状玻璃的所述内部从内表面侧向外表面侧移动，由此使所述裂纹在所述管状玻璃的内部扩展，从而将管状玻璃切断。
2.根据权利要求1所述的管状玻璃的切断方法，其中，
在所述裂纹形成工序中，一边使所述管状玻璃绕其轴心旋转，一边使所述激光的焦点的位置在所述管状玻璃的所述内部从所述内表面侧向所述外表面侧移动，由此使所述裂纹在所述管状玻璃的内部扩展。
3.根据权利要求1或2所述的管状玻璃的切断方法，其中，
所述激光是脉冲激光。
4.根据权利要求2所述的管状玻璃的切断方法，其中，
所述裂纹伴随所述管状玻璃的旋转而形成为环状。
5.根据权利要求2所述的管状玻璃的切断方法，其中，
所述裂纹沿着所述管状玻璃的厚度方向形成为直线状。
6.一种管状玻璃的切断装置，其用于将管状玻璃切断，其中，
所述管状玻璃的切断装置具备裂纹形成装置，该裂纹形成装置将焦点对准到所述管状玻璃的内部照射激光，通过在所述激光的照射区域产生的多光子吸收，来在所述管状玻璃的所述内部产生裂纹，
所述裂纹形成装置使所述激光的焦点的位置在所述管状玻璃的所述内部从内表面侧向外表面侧移动，由此使所述裂纹在所述管状玻璃的内部扩展，从而将管状玻璃切断。
7.根据权利要求6所述的管状玻璃的切断装置，其中，
所述管状玻璃的切断装置还具备旋转驱动装置，该旋转驱动装置用于使所述管状玻璃旋转。
8.根据权利要求6或7所述的管状玻璃的切断装置，其中，
所述激光是脉冲激光。
9.一种管状玻璃产品的制造方法，其制造管状玻璃产品，其中，
所述管状玻璃产品的制造方法具备：
第一切断工序，在该第一切断工序中，将拉管成形的连续管状玻璃切断；以及
第二切断工序，在该第二切断工序中，将在所述第一切断工序后形成的管状玻璃的端部切断，
所述第二切断工序具备裂纹形成工序，在所述裂纹形成工序中，将焦点对准到所述管状玻璃的内部照射激光，通过在所述激光的照射区域产生的多光子吸收，来在所述管状玻璃的所述内部产生裂纹，
在所述裂纹形成工序中，一边使所述管状玻璃绕其轴心旋转，一边使所述激光的所述焦点的位置在所述管状玻璃的所述内部从内表面侧向外表面侧移动，由此使所述裂纹在所述管状玻璃的内部扩展，从而将管状玻璃切断。
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