JP2001139335A - 円筒形石英ガラス部品の製造方法およびその方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石英ガラス塊を軟化温度まで加熱して出口か
ら引き出すことにより製造する円筒形部品またはロッド
の表面品質を改善することである。 【解決手段】 石英ガラス塊（３）から円筒形部品
（２）を製造する方法において、加熱装置（４）内で加
熱されて出口（５）から現れる円筒形部品は、製品が寸
法的に安定する出口から、距離（Ｇ）を置いた位置で円
筒形部品を把持する案内装置（６）で案内される。案内
装置は、互いに向き合わせて配置されて対応軸線（７）
回りに回転する幾つかの案内体（８、９）を有する。円
筒形部品の引き出し時に自己発生した回転を相殺するた
めに、案内装置は、円筒形部品の長手方向軸線（Ｌ）回
りに回動する。これによって、円筒形部品と案内装置と
の間の相対回転移動、およびそれに伴って円筒形部品の
表面に生じる損傷がまったく発生しないようにすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、主にロッドまたはチューブな
どの円筒形石英ガラス部品を製造するために、第１段階
で石英ガラス塊を加熱装置内で加熱し、次に円筒形部品
として出口から外へ引き出して、案内装置で案内する方
法に関する。さらに、本発明は、その方法を実施する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日では、上記形式の方法および装置
は、例えば、石英ガラスロッドおよび石英ガラスチュー
ブの製造に使用されている。このために、最初に比較的
大径の石英ガラスシリンダまたは石英ガラスチューブ
を、加熱装置に上部からほぼ鉛直に導入する。加熱装置
内で、石英ガラスシリンダまたは石英ガラスチューブ
は、石英ガラスの軟化温度まで加熱される。次に、軟化
した石英ガラス塊を出口からロッドまたはチューブの形
で下方に引き出す。ここで、出口自体を工具として使用
して輪郭を与えることができるが、ほとんどの場合、工
具を使用しないで形状が得られる。形状は、送り速度お
よび引き出し速度、温度、そして、チューブに適用する
場合には内圧、などの処理パラメータのみで決定するこ
とができる。しかし、実際には、軟化温度まで加熱され
て出口から現れる部品が外部影響を受けることによって
問題が発生し、現れる部品の温度が高いほど、処理の問
題が多くなる。しかしながら、目標状態、とりわけ断面
積の設定寸法および表面状態からの既在の僅かな狂いで
も有用性を大きく制限するので、形状の狂いを最小限に
抑えるために案内装置が必要である。従って、一般的に
限定範囲だけの石英ガラスロッドの製造を行う上記方法
は、特に光学導波管用の母材として使用されるロッドの
高品質要求を満たす。

【０００３】以上のことを考慮して、本発明は、石英ガ
ラス塊から製造された円筒形部品またはロッドの表面品
質が相当に改善される上記形式の方法を提供しようとす
る課題に基づいている。さらに、その方法を実現する装
置も提供しようとしている。

【０００４】

【発明の概要】本発明によれば、最初に述べた問題は、
円筒形部品および案内装置を円筒形部品の長手方向軸線
回りに同期回転させ、円筒形部品の最高温度が１０００
゜Ｃ〜１３００゜Ｃである出口から距離を置いた位置
で、案内装置が円筒形部品を把持することによって解決
される。出口から距離を置いて据え付けられた案内装置
の把持点で、軟化温度まで加熱されて出口から現れる円
筒形部品は、その時点ではすでに寸法的に安定している
ため、設定寸法からの狂いをもたらすようないかなる変
形からも効果的に保護される。円筒形部品の曲がりの原
因になる理想的引き出し経路からのずれを回避し、その
結果として部品の心出しを行い、円筒形部品の目標表面
状態のいかなる狂いも防止するようにして、円筒形部品
の案内が行われる。引き出し工程中、出口から現れる円
筒形部品は、長手方向軸線回りに回転し、これによって
円筒形部品の品質が相当に改善される。ここで、例え
ば、それに対応した回転移動を行うように駆動すること
ができる案内装置は、円筒形部品と案内装置との間のい
かなる相対移動も防止する。螺旋状の圧力痕として完成
品に見られる円筒形部品の表面のいかなる損傷も、確実
に回避される。同時に、円筒形部品の心出しおよび潜在
的な形状の狂いの大幅な減少も、簡単な方法で達成され
る。

【０００５】第２の問題、すなわち、主にロッドまたは
チューブなどの円筒形石英ガラス部品を製造するため
に、石英ガラス塊を加熱する加熱装置と、所定断面積表
面を設けて製造すべき円筒形部品が現れる出口とを備え
た装置を提供するという問題は、本発明によれば、案内
装置に、円筒形部品の最高温度が１０００゜Ｃ〜１３０
０゜Ｃである円筒部品用の出口から距離を置いた位置に
少なくとも２つの軟質の案内体を設けることによって解
決される。出口から現れる円筒形部品は、案内装置によ
って心出しされ、成形影響をまったく受けずに案内され
る。このようにして、所定表面状態からの狂いは、完全
に回避される。このように、外部作用によるロッドの制
御不能の変形、特に円筒形部品の曲がりが、案内装置に
よって防止されるので、加熱装置内の石英ガラス塊の温
度を高くすることができる。案内体は、前進中の円筒形
部品に対して最小限の抵抗しか加えないような性質を有
する。この方法によって達成できる製造品質により、円
筒形部品を光学導波管用の母材として無制限的に使用す
ることができる。

【０００６】案内装置が円筒形部品の長手方向軸線回り
に回動することによって、引き出し工程でそれ自体の長
手方向軸線回りに回転する円筒形部品においても、最適
な案内を行って製造品質を向上させることができる。こ
こで、この回転に合わせた案内装置の回転移動により、
円筒形部品と案内装置との間の相対回転移動を回避する
ことができるため、ロッドなどの円筒形部品の螺旋状圧
力痕として見られる表面傷が防止される。このために、
案内装置は、駆動装置によってそれぞれの場合に設定さ
れた回転に合わせることができるため、案内装置とは独
立して処理パラメータを設定することができる。伸縮式
ボールベアリングガイドを備えた案内体の場合、円筒形
部品の長手方向軸線回りの回転移動および円筒形部品の
前進送りを相殺することができる一方、同時に摩擦抵抗
が大幅に減少する。このために、伸縮式ボールベアリン
グガイドは、円筒形部品の近傍に配置される。従って、
追加部品の多くが不必要であるため、製造に伴う作業が
相当に減少する。

【０００７】案内体は、低摩擦率であることによって摩
擦抵抗を減少させる被膜でコーティングすることもでき
る。本発明の特に好適な実施形態では、案内体は、回動
式の回転体である。これによって、円筒形部品の引き出
し中の前進送りに対する抵抗をさらに減少させると同時
に、圧力痕などによる表面損傷を防止することができ
る。このため、製造品質がさらに改善される。

【０００８】本発明の別の好適な実施形態では、ロッド
などの円筒形部品の回転を相殺するために、案内体は、
円筒形部品（すなわちロッド）に対して垂直方向に傾斜
した軸線回りに回動する。円筒形部品の回転および前進
送りの重畳移動に合わせたこの軸線の傾きにより、案内
体は、円筒形部品の表面で転動することができ、円筒形
部品（すなわちロッド）の表面に圧力痕を付ける危険性
がない。

【０００９】一般的に、案内体は、いずれの形式の回転
体として設けることもできる。しかし、本発明による装
置の特に好適な実施形態では、案内体は、円筒形部品の
断面積の形状に合わせた窪み部を備えた回転ロールを有
する。そのような窪み部は、例えば、回転ロールおよび
円筒形部品間の接触領域のＶ字形切込みまたはアーチ状
凹部として構成され、円筒形部品の外周に１点だけでな
く少なくとも幾つかの接触点で、さらにはその領域全体
で接触する接触領域を形成する。このため、回転ロール
が円筒形部品の表面から滑り落ちることがなく、案内装
置による心出しの正確度が相当に向上する。

【００１０】本発明の別の特に有用な実施形態では、案
内体は、前進装置によって異なった断面積の様々な円筒
形部品に合わせることができる。この場合、様々な断面
積に対して、または円筒形部材の長手方向軸線全体に亙
って変化する断面積に対して、案内装置による十分な案
内を保証する一定で確実な接触面積が得られる。また、
円形だけでなく、矩形、楕円形または他のいずれの断面
にも合わせることができる前進装置を実現することによ
って、様々な形状の部品に個別に合わせることができ
る。同時に、前進装置を初期応力で円筒形部品の表面に
近接配置することができるために、一定の力を達成する
ことができる。

【００１１】実務上の理由によってのみ制限されるが、
いくつの案内体でも円筒形部品の周囲に等間隔に配置す
ることができる。しかし、少なくとも２つの案内体を互
いに向き合わせて配置した時、本発明の簡単な実施形態
が実現される。この目的のために、互いに向き合わせて
配置された案内体によって円筒形部品が包囲され、これ
によって円筒形部品に作用する不均衡な力が回避され
る。この場合、２つの案内体を１つのスライドブロック
に適宜配置することもできるし、それらにそれぞれの案
内体の測定力の差を記録するセンサを装備することもで
きる。このようにして、円筒形部品の心出しが簡略化さ
れ、案内装置の不正確な位置決めから生じる円筒形部品
の曲がりがまったく発生しないであろう。

【００１２】本発明の別の実施形態は、対にして配置さ
れた幾つかの案内体が、円筒形部品の周囲に互いに一定
角度だけずらして等間隔に配置されている。これによ
り、周囲に等間隔に配置された案内体は、確実に心出し
され、また、実質的に円筒形の案内体も同様に使用する
ことができる。ここで、いずれの場合にも、円筒形部品
の理想的前進送りからのいかなる狂いも、この狂いと釣
り合う案内体の少なくとも１つによって相殺される。

【００１３】本発明の別の特に好適な実施形態では、円
筒形部品の長手方向軸線の方向に据え付けられた幾つか
の案内体が、互いに間隔を置いて配置されている。この
ようにして円筒形部品の長手方向軸線の方向に間隔を置
いて形成された接触点または接触領域は、円筒形部品の
望ましくない曲がりを防止する。同時に、力が円筒形部
品の長手方向軸線に沿って分散して導入され、出口に対
する案内装置の誤った心出しの可能性を防止することが
できる。

【００１４】本装置の別の好適な実施形態では、装置の
出口が加熱装置の垂直方向下方に設けられている。この
場合、重力の影響を好都合に利用して、案内装置による
円筒形部品の心出しを簡単に行うことができる。円筒形
部品自体の重量によって発生する円筒形部品の望ましく
ない曲がりが発生する可能性がない。

【００１５】

【発明に実施の形態】本発明には、様々な実施形態が考
えられる。本発明の基本原理を説明するために、これら
の１つを図面に示し、以下に詳細に説明する。

【００１６】図１は、円筒形部品２として細い石英ガラ
スロッドを製造するための本発明に従った装置１の部分
的に断面で示す端面図を示している。この目的のため
に、石英ガラス塊３を装置１の加熱装置４内で軟化温度
まで加熱する。続いて、石英ガラスロッドになる円筒形
部品２を出口５から下方に引き出す。出口５の下方に案
内装置６が設けられている。引き出された円筒形部品２
の十分な寸法安定性を保証するために、案内体８及び９
を備えた案内装置６は、出口５から約３４０ｍｍの距離
Ｇを置いた位置に配置されている。この距離Ｇで、円筒
形部品２は、約６００゜Ｃまで冷却される。約３４０ｍ
ｍの（出口からの）距離で円筒形部品２を把持する案内
装置６は、互いに向き合わせた対にして配置されて円筒
形部品２を包囲して対応軸線７回りに回動する幾つかの
ロール形案内体８及び９を備えている。接触領域を改善
するために、案内体８及び９は、円筒形部品２の横断表
面に合わせた凹状窪み部１０を備えており、そのような
凹状窪み部は、同時に、案内体８及び９が望ましくない
滑りで円筒形部品２から離脱することを防止する。案内
装置６において、対にして据え付けられた案内体８及び
９は、円筒形部品２の長手方向軸線Ｌの方向に互いに間
隔Ｓを置いて配置されて、さらに円筒形部品２の曲がり
を防止している。同時に、案内体８及び９は、角度
（α）だけずらして円筒形部品２の周囲に等間隔に配置
されているため、石英ガラスロッドになる円筒形部品２
の非理想的前進送りを案内体８及び９の少なくとも１つ
で相殺することができる。円筒形部品２の様々な断面積
に合わせるために、案内体８及び９の各々は、円筒形部
品２に向かって前進移動を与える前進装置１１に連結さ
れている。ベアリング１２によって、案内装置６は、支
持部１３で回転する。このため、使用する製造方法に応
じて起きる、円筒形部品２の引き出し中に発生する回転
は、円筒形部品２の長手方向軸線Ｌ回りに対応の回転移
動で案内装置６を回転させることによって相殺すること
ができる。これによって、円筒形部品２と案内装置６と
の間の相対回転移動、並びにそれに伴って円筒形部品２
の表面に生じる損傷、特に圧力痕がまったく発生しない
ようにすることができる。

【００１７】さらに説明するために、案内装置６が図２
に上面図で示されている。ここでは、互いに向き合わせ
た対にして配置されたロール形案内体８及び９は、それ
ぞれ前進装置１１によって案内装置６に各々固定されて
いる。案内体８及び９は、角度（α）だけずらして円筒
形部品２の外周全体に等間隔に配置されている。これに
よって、円筒形部品２は、表面品質を低下させることな
く、最適に心出しされる。円筒形部品２と接触する領域
に位置する対応の案内体８及び９の凹状窪み部１０は、
さらにいかなる滑り落ちも防止する。円筒形部品２を容
易に包囲するために、案内装置６を後方に移動させるこ
とができる。さらに、案内装置６は、ベアリング１２に
よって支持部１３で回動し、円筒形部品２の回転に対応
している駆動装置１４によって駆動することができるた
め、円筒形部品２と案内装置６との間に相対回転移動が
まったく発生しえない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 案内装置を備えた本発明に従った装置の、部
分的に断面で示す端面図である。

【図２】 図１に示されている案内装置の上面図であ
る。

【符号の説明】

１…石英ガラスロッド製造装置、２…円筒形部品、３…
石英ガラス塊、４…加熱装置、５…出口、６…案内装
置、７…対応軸線、８，９…案内体、１０…凹状窪み
部、１１…前進装置、１２…ベアリング、１３…支持
部、１４…駆動装置、Ｇ…距離、Ｌ…長手方向軸線、Ｓ
…間隔、α…角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599089712 ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャ フト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツ ング・ウント・コンパニー・コマンディッ ト・ゲゼルシャフト Ｈｅｒａｅｕｓ Ｑｕａｒｚｇｌａｓ Ｇ ｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ ドイツ連邦共和国、63450 ハナウ、クア ルツシュトラーセ Ｑｕａｒｚｓｔｒａｓｓｅ， 63450 Ｈ ａｎａｕ， Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 クレメンス・シュミット ドイツ連邦共和国、63825 ブランケンバ ッハ、ヴィンゲルトスヴェーク ３ (72)発明者 カルステン・ブロイヤー ドイツ連邦共和国、63486 ブルッフケー ベル、ケ−ニッヒスベルガー・ストラーセ 24 (72)発明者 ヴォルフラム・ローベック ドイツ連邦共和国、63486 ブルッフケー ベル、エルレンヴェーク 26

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主にロッドまたはチューブなどの円筒形
   石英ガラス部品を製造するために、第１段階で石英ガラ
   ス塊を加熱装置内で加熱し、次に円筒形部品として出口
   から外へ引き出して、案内装置で案内する方法におい
   て、前記円筒形部品（２）および前記案内装置（６）
   は、該円筒形部品（２）の長手方向軸線（Ｌ）回りに同
   期回転し、前記案内装置（６）は、前記円筒形部品
   （２）の最高温度が１０００゜Ｃ〜１３００゜Ｃである
   前記出口（５）から距離（Ｇ）を置いた位置で前記円筒
   形部品（２）を把持することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 主にロッドまたはチューブなどの円筒形
   石英ガラス部品を製造するために、石英ガラス塊を加熱
   する加熱装置と、必要断面積に製造すべき円筒形部品が
   現れる出口とを備えた装置において、前記案内装置
   （６）は、前記円筒形部品（２）の最高温度が１０００
   ゜Ｃ〜１３００゜Ｃである前記円筒部品（２）用の前記
   出口（５）から距離（Ｇ）を置いた位置に配置された少
   なくとも２つの軟質の案内体（８、９）を備えているこ
   とを特徴とする装置。
3. 【請求項３】 前記案内体（８、９）は、回動式の回転
   体であることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記案内体は、前記円筒形部品（２）の
   回転を相殺するために、前記円筒形部品（２）の長手方
   向軸線（Ｌ）に対して垂直に傾斜した軸線（７）回りに
   回動式に設けられていることを特徴とする請求項３記載
   の装置。
5. 【請求項５】 前記案内体（８、９）は、前記円筒形部
   品（２）の断面積の形状に合った窪み部（１０）を設け
   た回動式ロールを有することを特徴とする請求項４記載
   の装置。
6. 【請求項６】 前記案内体（８、９）は、前進装置（１
   １）によって異なった断面積の様々な前記円筒形部品
   （２）に合わせることができることを特徴とする請求項
   ２乃至５の内の少なくとも１項記載の装置。
7. 【請求項７】 前記少なくとも２つの案内体（８、９）
   は、互いに向き合わせて配置されていることを特徴とす
   る請求項２乃至６の内の少なくとも１項記載の装置。
8. 【請求項８】 対にして配置された前記案内体（８、
   ９）の幾つかは、前記円筒形部品（２）の周囲に角度
   （α）だけずらして等距離に配置されていることを特徴
   とする請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 前記案内体（８、９）は、前記円筒形部
   品（２）の前記長手方向軸線（Ｌ）の方向に互いに距離
   （ｓ）を置いて配置されていることを特徴とする請求項
   ７または８記載の装置。
10. 【請求項１０】 装置（１）の前記出口（５）は、前記
    加熱装置（４）の垂直方向下方に配置されていることを
    特徴とする請求項２乃至９の内の少なくとも１項記載の
    装置。