JP2005504697A - 円筒形ガラス体を製造する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

垂直引出しプロセスで、円筒形ガラス体を製造する公知の方法において、ガラスブランクは、加熱ゾーンで軟化され、引出し装置により、制御された引出し速度でガラスストランドとして引き出され、該引出し装置は、該ガラスストランド上で回転し、該ガラスストランドの周囲に配置され、かつ基準回転体及び少なくとも１つの補助回転体によって形成されている回転体を有する第１の引出しユニットを備え、該引出し速度は、該基準回転体の速度によって制御される。そこから始めて、引出し装置によって生じる該ガラスストランドの表面に対する損傷を低減するため、および該ガラスストランドの現存する湾曲により引き起こされる変形を避けるために、本発明に従って、基準回転体３のトルクについての値を、引出しガラスストランド５の重量に基づいて決定し、該決定した値を、少なくとも１つの補助回転体４；７；８におけるトルクを設定するための設定トルクとして用いることが提案される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形ガラス体、特に、石英ガラス体を垂直引出しプロセスで製造する方法及び装置であって、ガラスブランクが加熱ゾーンに供給され、該ゾーンでゾーン方向に軟化されて、引出し装置によって、ガラスストランドが、制御された引出し速度で該軟化領域から引き出される方法工程であって、前記引出し装置が、該ガラスストランド上で回転し、該ガラスストランドの周囲に配置され、かつ基準回転体及び少なくとも１つの補助回転体によって形成されている回転体を有する第１の引出しユニットを備え、該引出し速度が、該基準回転体の速度を介して制御される方法工程を備える方法及び装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、ガラスブランクを加熱して軟化させる環状加熱体を備え、該ガラスストランド上で回転し、その周囲に配置され、かつ基準回転体及び少なくとも１つの補助回転体によって形成された回転体を有する第１の引出しユニットをその上に保持するフレームを含む引出し装置を備え、該基準回転体が、該引出し速度を設定する速度制御部に接続されている装置であって、垂直引出しプロセスにおいて、円筒形ガラス体、特に、石英ガラス体を製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
このような方法及び装置は、円筒形構成要素、特に、石英ガラスからなるチューブ及びロッド、あるいは、光ファイバ用プリフォームを製造するように機能する。独国特許出願公開第１９５ ３６ ９６０号明細書は、上述の方法及び装置について記載している。垂直引出しプロセスにおいて、石英ガラスチューブを製造する場合、石英ガラスからなる中空シリンダが、下端部から環状炉に供給されて、その中で加熱され、該領域で軟化される。石英ガラスチューブストランドは、引出しバルブの形成中に、該軟化領域から下方に連続的に引き出される。このため、垂直方向に固定された位置に、逆の状態でかつ反対の方向に、上記引出しチューブストランド上で回転する２つのロールを備える引出し装置が設けられている。
【０００４】
上記チューブストランドの外径及び壁厚は、所定の設定値に設定される。前記制御部のために操作される変数は、引出し速度と送風圧力であり、該引出し速度は、上記ロールの回転速度を制御することにより調節される。チューブ片は、上記引出しチューブストランドから適宜、所望の長さで分離される。
【０００５】
上記引出し装置の上記領域内の石英ガラスは、完全には冷却されないので、上記ロールは、インプレッションを形成することがある。特に、上記ガラスストランドが湾曲している場合、大きな力が、該ガラスストランドに作用して、上記引出しバルブの領域内でのレバーの作用により、該ストランドのさらなる変形を生じることがある。また、反対側のロールの不規則な摩耗により、経路または連動の差が生じて、応力痕及びその他の表面損傷が生じる。所定長さへの切断中の上記ガラスストランドの重量の急激な変化も、上記引出し装置の領域内での上記表面に対する損傷の一因となる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記引出し装置によって引き起こされる上記ガラスストランドの表面への損傷を低減し、その場合、該ガラスストランドの現存する湾曲によって生じる変形が回避される方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、上記表面に実質的にいかなる損傷も与えることなく、垂直引出しプロセスにおいて、円筒形石英ガラス体を製造できる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明に従って上記方法に関して、上記基準回転体のトルクの値が、上記引出しガラスストランドの重量によって決められ、所定の値が、上記少なくとも１つの補助回転体におけるトルクを設定するための設定値トルクとして用いられる上述したタイプの方法を始めることにより実現される。
【０００８】
最も簡単な場合においては、上記回転体は、円筒形被覆の形態のロール面を有するロール（ローラ）である。上記ガラスストランドの周囲には、上記回転体により該ガラスストランドに対して径方向に作用する接触圧力が、互いに相互に補正するように、いくつかの回転体が配置されている。最も簡単な場合においては、必ずしも必要ではないが、第１の引出しユニットの回転体が、上記ガラスストランド上の接合水平面内にある。
【０００９】
上記回転体のうちの少なくとも１つにおいては、回転速度及びそれに伴って上記引出し装置の引出し速度が制御される。以下の説明において、上記第１の引出しユニットの前記回転体は、「基準回転体」あるいは、「基準ロール」とも示されている。該基準ロールの径及び上記ガラスストランドとの接触の摩擦係数により、上記設定速度における該基準ロールに対する特定のトルクが、上記引出しガラスストランドの重量に基づいて得られる。
【００１０】
回転可能に支持された回転体のトルク「Ｄ」は、力「Ｋ」とレバーアーム「Ｉ」との積として定義される。
Ｄ＝ＫｘＩ
【００１１】
本垂直引出しプロセスにおいては、力「Ｋ」は、上記ガラスストランドと接触する上記回転体の静止摩擦と共に、該引出しガラスストランドの重量に追従する。該静止摩擦は、上記ガラスストランド上で回転する回転体の周辺速度に影響される。
【００１２】
本発明による方法においては、上記基準ロールのトルク、あるいは、前記トルクに相互に関連させることができる値が決められ、該決められた値は、上記第１の引出しユニットの残りの回転体のトルクの設定を予め決定する「設定トルク」として用いられる。従って、該ロールのトルクは、該所定の設定トルクを参照して調整される。上記補助回転体（１以上）のトルクは、多くの理由により上記基準回転体のトルクと異なっていてもよい。ここで示す実施例は、異なる速度及び外径、あるいは、非円形性または円形以外の回転体である。異なる外径及び非円形性の１つの理由は、摩耗である。
【００１３】
上記基準ロールのトルクの値は、測定によって、または計算によっても決めることができる。最も簡単な場合においては、該値は、上記基準ロールについて直接測定される。いわゆる「歪みゲージセンサ」、あるいは、トルク計測軸等の該センサに備えられた測定デバイスが、該測定に適している。上記トルクは、正確な重量を知る必要がないように、上記引出しガラスストランドの実際に作動する重量に基づいて設定される。しかし、上記トルクまたは該トルクの経時変化は、上記基準ロールの実際の外径、回転中の摩擦抵抗及び上記引出しガラスストランドの重量（またはその体積）等の上記技術プロセス及び装置の具体的な状態に基づいて計算することもできる。
【００１４】
上記トルクは、上記基準ロールのトルクに基づいて、上記引出しユニットの回転体の回転中に調節されるため、該引出しユニットの回転体が、同じまたは同等の周辺速度を有することが保証される。理論的には、上記引出しユニットの全ての回転体は、上記ガラスストランドに対して同じ力を及ぼす。それにより、上記回転体間の連動の差、およびそれによって該ガラスストランドの表面上に生じる損傷は回避される。
【００１５】
上記設定トルクの決定、および該設定トルクに基づく上記補助回転体のトルクの調節は、共に、上記引出しプロセス中に、繰り返し、好ましくは連続的に実行される。故に、上記設定トルクの変化は、例えば、上記ガラスストランドの重量の変化または上記基準ロールの非円形性のため、恒久的に考慮され、またそれによって上記回転体間で生じる連動の差を回避することができる。理論的には、上記補助回転体（１以上）のトルクは、上記基準ロールのトルクに正確に対応する。該基準ロールの設定トルクは、恒久的に（繰り返し、好ましくは連続的に）改めて決定される。これにより、可変設定トルクが、上記少なくとも１つの補助回転体についての所定値として生じる。好ましくは、該少なくとも１つの補助回転体のトルクは、この可変設定トルクに調節される。
【００１６】
複数の回転体を含む少なくとも１つの第２の引出しユニットを備える引出し装置を用いると有利であることが分かってきている。
【００１７】
上記ガラスストランドの長手方向軸の方向で見た場合、上記第２の引出しユニットは、上記第１の引出しユニットの上または下に配置されている。複数の軸方向に離間した補助引出しユニットを用いてもよい。ここでは、および以後の説明において、「第２の引出しユニット」は、第２、第３、第４等の全ての引出しユニットを意味する。上記第２の引出しユニットの回転体は、一方が他方の上に配置され、あるいは、軸方向で見た場合、互いに対してずれている。
【００１８】
上記第２の引出しユニットは、少なくとも２つの回転体を備える。上記第１及び第２の引出しユニットの回転体の数、構造または配置は、同一である必要はない。また、上記ガラスストランド上の第２の及び更なる引出しユニットの回転体の構造及び配置に関して、上記第１の引出しユニットの回転体に対して先になされた観察を、類推によって適用する。
【００１９】
上記ガラスストランド上に軸方向に配置されているいくつかの引出しユニットの使用は、該ガラスストランドを保持しかつ案内するのに必要な力のより均一な配分、およびそれに伴って、個々の回転体の接触圧力の低減を可能にする。それにより、上記表面への損傷は、回避されるか、または低減される。
【００２０】
この点においては、上記少なくとも１つの第２の引出しユニットの回転体が、上記ガラスストランドの長手方向軸に直角な方向に移動可能である場合が特に有利であることが分かっている。故に、これらの回転体は、（上記ガラスストランドの長手方向軸に直角な方向で見た）それらの「径方向の位置」が、上記引出しプロセス中に固定されておらず、可変であることを特徴としている。従って、湾曲したガラスストランドの場合、上記回転体は、該湾曲に追従するように径方向に調節することができる。これにより、上記ガラスストランドの長手方向軸に直角な方向に作用しない力が発生する状況が防止される。さもなければ、そのような力は、上記軟化ゾーンの領域で、レバーの作用による影響を有して、上記ガラスストランドの寸法精度のさらなる低下を生じる可能性がある。径方向の調節は、例えば、上記ガラスストランド上のモータによって上記回転体を調節（位置決め）することにより、および、特に有利には、ほとんど摩擦抵抗がない、上記回転体（または該回転体の取付け部）の径方向の滑動を可能にする「フロートクッション」によって実現される。
【００２１】
更なる改良は、上記トルクが、上記基準回転体のトルクに基づいて設定される場合に、上記少なくとも１つの第２の引出しユニットの回転体が、補助回転体として用いられるという事実により実現される。ここで調節されるのは、上記第１の引出しユニットの補助回転体のトルクだけではなく、上記第２の（または更なる）引出しユニットの回転体のトルクもである。既に上記第１の引出しユニットの少なくとも１つの補助回転体について詳細に説明したように、上記設定トルクは、上記ガラスストランドと係合する全ての補助回転体に対して、上記基準ロールのトルクの値から追従する。該補助回転体のトルクは、上記設定トルクに設定され、あるいは、該設定トルクに基づいて調節される。上記ガラスストランドと係合する多くの回転体のため、一方では、該ガラスストランドを保持しかつ案内するのに要する力をより均一に配分し、それにより、上記個々の回転体の各々を介して局所的に作用する接触圧力を小さく保ち、他方において、該トルクを調節することにより、個々の回転体間の連動の差を低減または防ぐことが可能である。特に好適な事例においては、上記ガラスストランドと係合する各回転体のトルクは、別々に制御される。
【００２２】
上記回転体が、調節可能な接触圧力で上記ガラスストランドを押圧する時に特に有用であることが分かっている。該接触圧力は、上記回転体の各々に対して個別に設定すること、あるいは、引出しユニットの全ての回転体について同じ値に設定すること、または、概して上記引出し装置の全ての回転体について同じ値に設定することが可能である。該設定操作は、制御部または調節部によって実行される。上記接触圧力は、制御されたまたは調節された調整により、上記個々の回転体に対して選択的な方法で配分することができ、またそれにより、局所的に高い接触圧力を避けることができる。上記接触圧力を生じる、上記回転体の前方への動きは、液圧、空気式またはモータで行ってもよい。
【００２３】
上記接触圧力が、上記引出しガラスストランドの重量に基づいて設定される場合が特に有利であることが分かっている。垂直方向下方に作用する重量は、上記回転体の接触圧力及びそれによって生じる静止摩擦によって低減される。それ以下で、上記ガラスストランドの滑動が生じる一定の静止摩擦を観測しなければならない。該ガラスストランドの重量は、所望の長さで各片に分離されるまで、連続的に増加する。そのため、最も簡単な事例においては、上記回転体は、最初から、該ガラスストランドに対して、予想される最大重量を低減するのに十分な接触圧力で押圧される。別法として、該接触圧力は、増加する重量に伴って連続的あるいは徐々に増加される。上記表面への損傷は、上記方法の最後に述べた変形によってさらに最少化することができる。
【００２４】
この点においては、上記第１の引出しユニットの回転体において、所定の最大接触圧力を超えた時、上記第２の引出しユニットの回転体が、補助的に上記ガラスストランドと係合する時、または、別法として、該第２の引出しユニットの回転体が既に該ガラスストランドと係合している場合において上記接触圧力が増加する時が特に有利であることが分かっている。このプロセスにおいて、最大許容値（以後、「最大値」と呼ぶ）は、回転体の接触圧力について予め決められる。上記重量を低減するために適用される上記静止摩擦は、まず、上記第１の引出しユニットの小数の回転体によって（小さな重量で）形成される。これらは、最初から（最大値以下の）所定の接触圧力で上記ガラスストランドに対して押圧され、あるいは、該接触圧力は、上記ガラスストランドの増加する重量に伴って増加する。上記第１の引出しユニットの回転体によって適用される静止摩擦が、上記ガラスストランドの重量を低減するのにもはや十分でなくなるとすぐに、更なる回転体は、該ガラスストランドと係合して、それにより接触圧力及びそれによって生じた静止摩擦により、該ガラスストランドの重量の一部が奪われるか、あるいは、該接触圧力は、所定の最大値より下の接触圧力で既に該ガラスストランドと係合している回転体内で増加するかのいずれかである。追加的な静止摩擦が、上記第２の（及びさらに別の）引出しユニットの回転体により与えられているとすぐに、上記第１の引出しユニットの回転体の接触圧力は、再び低減され得る。理論的には、上記ガラスストランドと係合する全ての回転体は、同じ接触圧力を与えられ、後者は、該ガラスストランドと共に、それぞれの重量で該ガラスストランドの滑動を防ぐ静止摩擦を生成する高さになるように設定される。
【００２５】
上記接触圧力の制御部が、緩衝部材を備えるという更なる改良が実現される。該緩衝部材は、その固有振動を減衰させるように、上記引出し装置の機構よりも小さなばね定数を有する。このことは、オーバーシュートを防ぎ、特に、重量の変化が速い場合に、例えば、ガラスストランド片の分離中に、上記接触圧力の制御部に対して特に有利であることが分かる。本発明の好適な実施の形態における該緩衝部材は、機械的ばね要素、例えば、ねじりばねとして設計される。
【００２６】
上記ガラスストランドの重量を低減するために必要な静止摩擦は、上記回転体を該ストランドに対して押圧することによって生成される。好ましくは、回転体は、０．２〜０．５の摩擦係数を有するロール面と共に使用される。高い摩擦係数を有するロール面の場合、適切な静止摩擦を生成するには、小さな接触圧力で十分である。しかし、高い摩擦係数は、一般的に、上記ガラスストランドに対して損傷をもたらすかもしれない顕著な表面構造を有するロール面をもたらす。この欠点は、低い摩擦係数を有するロール面によって回避される。しかし、十分な静止摩擦を生成するために高い接触圧力を要し、該十分な静止摩擦も、上記ガラスストランドに対して損傷をもたらす可能性がある。この点において、上述した範囲の摩擦係数を有するロール面は、適切な解決手段であることが分かる。
【００２７】
アスベスト、アスベスト代替物またはＳｉＣを含む物質は、上記ロール面のための物質として特に適切であることが判明している。上記回転体は、前記物質で構成され、または、該回転体は、その回転面の領域がそれらの物質で被覆されている。
【００２８】
前記物質は、グラファイトからなる金属のキャリヤに、例えば、グリッド、格子、織物生地、編成生地等に適用することもできる。高い磨耗抵抗に加えて、高い熱抵抗が重要である。ここでは、珪酸カルシウム及び珪酸アルミニウムをアスベスト代替物の例として述べる。
【００２９】
上記装置に関して、上述した目的は、本発明に従って、一方において、上記基準回転体の回転中のトルクを決定するための手段が設けられている上述したタイプの装置と、上記少なくとも１つの補助回転体のトルクを設定トルクに設定する手段とから始めることにより実現される。
【００３０】
上記回転体の設計及び配置、および以下の説明でも用いられる「基準回転体」及び「補助回転体」の定義に関しては、本発明の上記方法に関する上記の説明で言及した。
【００３１】
本発明による上記装置は、上記基準回転体の回転中のトルクを決定するための手段が設けられていること、および上記少なくとも１つの補助回転体のトルクを設定する手段を特徴とする。上記トルクを決定する手段の補助によって、上記基準ロールのトルク、または前記トルクと関連付けることができる値が決定され、該決定された値は、上記第１の引出しユニットの残りの回転体のトルクの測定値として用いられる。
【００３２】
上記基準ロールのトルクの値は、測定によって、または計算によっても決定することができる。最初に述べた事例においては、該基準ロールに作用するトルクを測定する測定装置が設けられている。いわゆる「歪みゲージセンサ」、または、トルク計測軸等の該センサに備えられた測定デバイスは、例えば、該測定装置に適している。上記基準ロールに上記引出しガラスストランドの方向に作用し、かつ該引出しガラスストランドの実際の重量に追従する力は、上記測定装置の補助によって検知される。
【００３３】
上記第１の引出しユニットの回転体の回転中のトルクは、上記基準ロールのトルクに基づいて調整される。このため、上記少なくとも１つの補助回転体のトルクを上記設定トルクに設定する手段が設けられている。該トルクを設定する手段は、例えば、補正入力と共に速度コントローラに接続されている各回転体の回転運動のためのドライブと、各回転体に作用するトルクを測定する測定装置とを備える。回転中に速度を設定する場合、そのような手段は、実際のトルクの、上記基準ロールのトルクから得られた設定トルクへの制御された調節を可能にする。
【００３４】
上記補助回転体（１以上）のトルクは、上記引出しプロセス中に、繰り返しまたは連続的に設定される。好ましくは、上記設定トルクは、上記基準回転体のトルクの値に連続的に設定すべきである。該基準回転体のトルクの変化は、例えば、上記ガラスストランドの重量の変化、または該基準回転体における摩耗のため、上記設定トルクの対応する適合により考慮される。それにより、上記引出しユニットの回転体が、常に同じまたは同等の周囲速度を有し、また該回転体間の連動の差が避けられることが保証される。
【００３５】
上記引出し装置が、複数の回転体を含む少なくとも１つの第２の引出しユニットを備える、本発明による装置の実施の形態が好適である。上記ガラスストランドの長手方向軸の方向で見た場合、上記第２の引出しユニットは、上記第１の引出しユニットの上または下に配置されている。複数の軸方向に離間した引出しユニットを用いてもよい。「第２の引出しユニット」は、ここでは、および以下においては、第２の、第３の、第４の等の更なる引出しユニットも意味する。
【００３６】
上記第２の引出しユニットは、少なくとも２つの回転体を備える。上記第１及び第２の引出しユニットの回転体の数、構造または配置は、同一である必要はない。上記ガラスストランド上の上記第２の及び更なる引出しユニットの回転体の構造及び配置に関しては、上記第１の引出しユニットの回転体に対して実行された観察を、類推によって適用する。
【００３７】
上記少なくとも１つの第２の引出しユニットは、好ましくは、上記第１の引出しユニットと同じフレーム内に保持され、該第２の引出しユニットの回転体は、該フレーム上で、上記ガラスストランドの長手方向軸に直角な方向に移動可能に支持される。それに伴って、これらの回転体は、（上記ガラスストランドの長手方向軸に直角な方向で見て）それらの「径方向の位置」は、該回転体の上記引出しプロセス中固定されておらず、可変である。故に、湾曲したガラスストランドの場合、上記回転体は、該湾曲に追従する径方向に調節することができる。このことは、上記ガラスストランドの長手方向軸に直角な方向に作用しない力の生成を回避する。この径方向の調節は、例えば、モータ式ドライブ、油圧式ドライブまたは空気式ドライブによって実現される。ほとんどいかなる摩擦抵抗もないエアクッションのように、上記回転体（またはその取付け部）の径方向の滑動を可能にする「フロートクッション」は、特に有利な方法でそのために用いられる。
【００３８】
更なる改良は、上記第２の引出しユニットの回転体を、上記トルクを設定する手段に接続することによって実現される。上記第２の引出しユニットの回転体は、本発明における「補助回転体」としても機能することができる。このことは、該補助回転体のトルクを、上記トルクを設定する各手段の助けを借りて設定することができることを意味する。上記設定トルクは、上記基準ロールのトルクの値から、全ての補助回転体に追従する。一方において、上記第２の（及び更なる）引出しユニットの回転体の場合、上記ガラスストランドと係合する複数の回転体の接触圧力を超えて、該ガラスストランドを保持し案内するのに必要な力を配分すること、即ち、個々の回転体の各々によって局所的に作用する接触圧力を小さく保つこと、他方において、上記トルクを調整することにより、個々の回転体間の連動の差を低減または避けることが可能である。理論的には、上記ガラスストランドと係合する各回転体のために、上記トルクを設定する別々の手段が設けられている。
【００３９】
本発明による上記装置の特に好適な実施の形態においては、接触圧力制御ユニットが設けられ、該ユニットによって、上記ガラスストランドに対して調節可能な接触圧力で上記回転体が押圧される。該接触圧力は、上記回転体の各々に対して個別に設定することができ、または、引出しユニットの全ての回転体について同じ値に設定することができ、あるいは、全体として上記引出し装置の全ての回転体について同じ値に設定することができる。
【００４０】
上記接触圧力は、上記接触圧力制御ユニットによる制御された方法で設定される。制御された調節のため、上記接触圧力は、個々の回転体に関して選択的な方法で配分することができ、そのため局所的に高い接触圧力を避けることができる。また、該接触圧力は、上記引出しガラスストランドの重量に基づいて設定することができる。ここでは、本発明の上記方法に関する上記説明で言及した。
【００４１】
上記接触圧力制御ユニットが緩衝部材を備える場合が、特に有利であることが分かっている。該緩衝部材は、その固有振動を減衰させるように、上記引出し装置の機構よりも小さなばね定数を有する。本発明の好適な実施の形態においては、該緩衝部材は、機械的ばね要素として、例えば、ねじりばねとして設計される。
【００４２】
上記フレームが、それを用いて垂直に対して傾斜角度の旋回が可能である旋回装置が、特に有用であることが分かっている。上記引出しガラスストランドの中心軸が、垂直からそれている場合、各引出しユニットを含む該引出し装置は、上記旋回装置によって、垂直に対して対応する角度だけ傾斜させることができる。
【００４３】
さらに、上述した目的は、上記装置に関し、本発明に従って、上記回転体が、０．２〜０．５の摩擦係数を有するロール面を備えている上述したタイプの装置から始めることにより実現される。
【００４４】
上記回転体の設計及び配置、および以下の説明で用いられる「基準回転体」及び「補助回転体」の定義に関しては、本発明に係る上記方法に関する上記説明で言及した。
【００４５】
本発明による上記装置は、０．２〜０．５の摩擦係数を有するロール面を有する回転体を特徴とする。高い摩擦係数を有するロール面の場合、十分な静止摩擦を生成するには小さな接触圧力で十分である。しかし、高い摩擦係数は、一般に、上記ガラスストランドに対して損傷をもたらす可能性がある顕著な表面構造を有するロール面を要する。前記欠点は、低摩擦係数を有するロール面によって避けられる。しかし、このことは、上記ガラスストランドに対して損傷をもたらす可能性がある十分な静止摩擦を生成するための高い接触圧力を要することになる。この点において、上述した範囲の摩擦係数を有するロール面を有する回転体は、適切な解決手段であることが分かっている。
【００４６】
アスベスト、アスベスト代替物またはＳｉＣを含む物質は、上記ロール面のための物質として特に適切であることが判明している。上記回転体は、前記物質で構成され、または、そのロール面の領域がそれらの物質で被覆されている。前記物質は、金属またはグラファイトからなるキャリヤ、例えば、グリッド、格子、織物生地、編成生地等に適用することもできる。高い磨耗抵抗に加えて、高い熱抵抗が重要である。ここでは、珪酸カルシウム及び珪酸アルミニウムをアスベスト代替物の例として述べる。
【００４７】
ここで、実施の形態及び特許図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１は、垂直方向に向いた長手方向軸１５を有する石英ガラスストランド５を引き出すための引出し装置を示す図であり、該引出し装置は、上方引出しユニット１と下方引出しユニット２とを備える。上方引出しユニット１は、石英ガラスストランド５上の固定された水平位置Ｐ１に対向関係で配置され、かつ前記ストランド上で、対向する回転方向６に回転する２つの引出しロール３、４を備える。同様に、下方引出しユニット２は、Ｐ１とＰ２との間に５５ｃｍの間隔が設定された状態で、石英ガラスストランド５上の固定された水平位置Ｐ２で対向関係で作用する２つの引出しロール７、８を備える。それぞれ対向する引出しロール３；４及び７；８は、石英ガラスストランド５に対して所定の接触圧力で押圧され、該接触圧力は、互いに相互に補正し合う。
【００４９】
引出しロール３；４；７；８は、２１５ｍｍの初期公称外径及び１００ｍｍの幅を有するロールであり、該ロールは、アルミニウムで構成され、その円筒外側ロール面９は、珪酸カルシウムのコーティングによって形成されている。該石英ガラスストランド５上のロール面の摩擦係数は、約０．３６である。
【００５０】
次に、石英ガラスストランド５に対する回転中に、引出しロール３；４；７；８のトルクを設定する、本発明による方法を、図１を参照してより詳細に説明する。
【００５１】
上記引出し装置の唯一の速度制御引出しロールとしての引出しロール３は、該引出し制御のための「基準ロール」を構成する。速度制御の場合、上記設定速度についての公称値Ｎは、入力矢印１１で示すように、引出しロール３に対して予め決定される。該公称値Ｎは、石英ガラスストランド５の外径に対する制御の操作された変数である必要な引出し速度から追従する。該実施の形態においては、５．９ｒｐｍの上記基準ロールの速度についての公称値Ｎは、９０．１ｍｍの石英ガラスストランドの場合に得られる。
【００５２】
引出しロール３；４；７；８の各々は、別々の速度コントローラ３０に接続されている。基準ロール３の所望速度についての公称値Ｎは、接続ライン１２を介して、速度コントローラ３０の入力に供給される。基準ロール３のトルク及び引出しロール４；７；８のそれぞれのトルクの測定値から追従する補正信号Ｋは、接続ライン１４を介して第２の入力に供給される。
【００５３】
歪みゲージセンサ（湾曲バー）１３は、（双方向矢印Ｆで概略的に示す）上記基準ロールのトルクを測定するために設けられている。基準ロール３に作用するトルクＦは、基準ロール３の静止摩擦及び外径と共に、石英ガラスストランド５の実際の重量から追従する。トルクＦのために測定された値は、上記引出し装置の残りの引出しロール４；７；８のための「設定トルク」としての役割を果たし、それによって、前記補正信号Ｋに対して第１の寄与を実行する。
【００５４】
上記補正信号Ｋに対する第２の寄与は、残りの引出しロール４；７；８のトルクの測定値から追従する。このため、歪みゲージセンサ３３が、引出しロール４；７；８のそれぞれに設けられている。また、石英ガラスストランド５の実際の重量、および各引出しロール４；７；８の静止摩擦及び外径により、トルクＦが引出しロール４；７；８上でも観察される。
【００５５】
上記第１及び第２の寄与の比較は、引出しロール４；７；８上のトルクＦを再調節するのに使用される補正信号Ｋをもたらす。このため、独立した制御経路３１が、各トルクＦを所定の設定トルクに調節するために、各引出しロール４；７；８に対して設けられている。
【００５６】
速度制御とトルク制御の上述した組み合わせは、上記引出し装置の全ての引出しロール３；４；７；８が、同じ周囲速度を有することを保証する。例えば、ガラスストランド５の重量の変化による（基準ロール３の場合の）上記設定トルクの変化は、直ちに検知されて、残りの引出しロール４；７；８に考慮される。各トルクＦの変化をもたらす引出しロール４；７；８の変化、例えば、上記外径の縮小も考慮され、引出しロール４；７；８のトルクＦが、それに応じて再調節される。
【００５７】
それにより、引出しロール３；４；７；８間の連動の差によって引き起こされる、石英ガラスストランド５の表面に対する損傷が回避される。
【００５８】
更に、引出しロール３；４；７；８が、それによって石英ガラスストランド５に対して押圧される上記接触圧力は、継続的に監視されて制御される。ここで、該制御について、図２に示す実施例を参照してより詳細に説明する。
【００５９】
図２は、上方引出しユニット１の１組のロールに関する接触圧力を制御するための制御ユニットを示す。引出しロール３；４は、方向を示す矢印１６で示すように、ここでは図の面に対して直角な方向に伸びる、石英ガラスストランド５の長手方向軸１５と直角な方向に往復運動する引出しロール３；４によって、方向矢印３４で表わされ、かつ１０〜６５ｋｐの調節可能な力で、石英ガラスストランド５に対して押圧される。このため、引出しロール３；４の各々は、キャリヤ１７に固定されている。キャリヤ１７は、滑り軸受３５上に滑動可能に支持されており、該キャリヤは、互いの方向にまたは互いに離れて、２つのローラ１８の周囲で動くベルト１９によって水平面内で移動可能である。該実施の形態において、方向矢印３６で示す方向のローラ１８の回転は、キャリヤ１７及びそれに伴って引出しロール３；４が、互いの方へ移動するという効果を有する。ローラ１８は、モータ２０によって回転される。モータ２０とローラ１８との間には、トルクばね２１が設けられている。
【００６０】
石英ガラスストランド５の重量を奪うのに十分な静止摩擦は、引出しロール３；４の接触圧力３４によって生成される。石英ガラスストランド５がそれより下がると滑動する最少静止摩擦を監視しなければならない。他方において、上記ストランドの表面への損傷を避けるためには、可能な限り小さな接触圧力３４が好ましい。そのため、接触圧力３４は、石英ガラスストランド５が滑動するのを確実に防ぐが、所定の最大値（６５ｋｐ）を超えない静止摩擦を、石英ガラスストランドと共に生成するように高く設定される。該最大値は、コンピュータ２５によって制御回路３７に供給される。
【００６１】
引出しロール３；４は、石英ガラスストランド５に対して、１０ｋｐの初期接触圧力３４で押圧される。石英ガラスストランド５の重量は、一片が所望の長さで切断されるまで増加するので、接触圧力３４は連続的に増加する。このため、石英ガラスストランド５の実際の重量が、コンピュータ２５によって算出される。接触圧力３４は、ロードセル２２によって永続的に測定され、前記測定値の平均値が、コンピュータ２５によって決定された所望の値（ライン２３）と比較され、該平均値は、引出し石英ガラスストランド５の実際の重量に考慮される。結果として生じる比較値は、モータ２０を調節する補正値Ｋとして、制御回路３７のコントローラ３８に供給される。石英ガラスストランド５の重量により、接触圧力３４は、所定の最大力よりも小さい限り、増加され、または低減される。
【００６２】
ねじりばね２１は、上記引出し装置の機構よりも小さいばね定数を有する。そのため、特に、制御パラメータの急激な変化の場合、例えば、石英ガラスストランド５が一定の長さに切断されるときに、上記制御のオーバーシュートが防止される。
【００６３】
引出しロール３；４を開閉するための信号は、それによって上記接触圧力の公称値も予め決められる、蓄積プログラム制御（ＳＰＣ）３９によって予め決定される。
【００６４】
上記方法の変形例（図示せず）においては、上記石英ガラスストランドを保持するのに必要な接触圧力は、２つの引出しユニット１；２の引出しロール３；４；７；８に対して、コンピュータで制御された方法（コンピュータ２５）で、均一に配分される。このため、下方引出しユニット２は、図２の上方引出しユニット１に対して示すように、対応する測定、制御及び移動手段を備えている。引出しロール３；４の接触圧力３４が、６５ｋｐの最大接触圧力を超える場合、あるいは、他の原因により、いくつかの引出しロールに対する必要な接触圧力の均一な配分に意味がある場合、引出しユニット２の引出しロール７；８は、単に、石英ガラスストランド５に係合することになる。追加的な静止摩擦が、引出しロール７；８によって与えられるとすぐに、引出しロール３；４の接触圧力は、コンピュータで制御された方法（コンピュータ２５）で、全ての引出しロール３；４；７；８が、同じ接触圧力３４を生じるようなレベルまで再び低下される。また、引出しロール７；８の接触圧力も調節され、制御ユニットは、ここでは図２に示すように用いられる。
【００６５】
また、上記下方引出しユニットの引出しロール７；８も、全体として石英ガラスストランド５の長手方向軸１５と直角な方向に、すなわち、キャリヤ１７、ローラ１８、ベルト１９及びモータ２０を含む手段によって変位可能である。従って、引出しロール７；８の「径方向の位置」は可変である。従って、石英ガラスストランド５の湾曲が生じる場合、前記引出しロール７；８は、前記湾曲に追従することができ、またコンピュータで制御された方法で、径方向に調節することができる。別法として、上記径方向の調節のために、「フロートクッション」が使用され、該クッションは、いかなる摩擦抵抗もほとんど伴うことなく、引出しロール７；８の径方向の滑動を可能にする。このような純粋に機械的な調節は、コンピュータで制御される調節よりも低コストで実現することができ、また、そのため、第３の面の引出しロールに特に適している。
【００６６】
引出しロール３；４；７；８のロール面９は、珪酸カルシウムのコーティングで形成されている。これは、高温度抵抗及び高摩擦係数を特徴とするアスベストの代替物である。石英ガラスストランドに関しては、約０．３６の摩擦係数が測定される。寿命を延ばす場合、引出しロール３；４；７；８は、追加的に冷却される。冷却は、引出しロール３；４；７；８の上の石英ガラスストランド５の表面に、窒素フローが吹き付けられて実行される。
【００６７】
表１は、本発明の垂直引出し法における、速度、保持力及び接触圧力３４の実際の測定値の例を示す。
【００６８】
【表１】

【００６９】
上記保持力は、ここでは、上記各引出しロールのトルクの測定値である。上記引出しプロセスにおける瞬時記録である上記測定値から、本発明の上記方法において、および速度とトルク（保持力）の組み合わせ調節により、これらのパラメータに対して、個々の引出しロールにおいて異なる値が得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明による垂直引出し方法を実行するための引出し装置のトルクを制御するための図である。
【図２】前記方法において、接触圧力を制御するための図である。
【符号の説明】
【００７１】
１：上方引出しユニット、２：下方引出しユニット、３，４，７，８：引出しロール、５：石英ガラスストランド、１２，１４：接続ライン、２５：コンピュータ、３４：接触圧力。

Claims (20)

1. 円筒形ガラス体、特に、石英ガラス体を垂直引出しプロセスで製造する方法であって、ガラスブランクが加熱ゾーンに供給され、該ゾーンでゾーン方向に軟化されて、引出し装置によって、ガラスストランドが、制御された引出し速度で該軟化領域から引き出される方法工程であって、前記引出し装置が、該ガラスストランド上で回転し、該ガラスストランドの周囲に配置され、かつ基準回転体及び少なくとも１つの補助回転体によって形成されている回転体を有する第１の引出しユニットを備え、該引出し速度が、前記基準回転体の速度を介して制御される方法工程を備える方法において、前記基準回転体（３）のトルクに対する値が、引き出されたガラスストランド（５）の重量に基づいて決定され、そして該決定された値が、前記少なくとも１つの補助回転体（４；７；８）におけるトルクを設定するための設定トルクとして用いられることを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも１つの補助回転体（４；７；８）における前記トルクは、前記設定トルクに設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 複数の回転体（７；８）を含む少なくとも１つの第２の引出しユニット（２）を備える引出し装置が用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの第２の引出しユニット（２）の前記回転体（７；８）は、前記ガラスストランド（５）の長手方向軸（１５）に直角な方向に移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの第２の引出しユニットの前記回転体は、補助回転体（７；８）として用いられ、該補助回転体の設定トルクは、前記基準回転体（３）のトルクを参照して設定されることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
6. 前記回転体（３；４；７；８）は、調節可能な接触圧力（３４）で、前記ガラスストランド（５）に対して押圧されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記接触圧力（３４）は、引出しガラスストランド（５）の重量に基づいて設定されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 所定の最大接触圧力が、前記第１の引出しユニット（１）の前記回転体（３；４）において超えられた場合、前記第２の引出しユニット（２）の前記回転体（７；８）は、追加的に前記ガラスストランド（５）と係合し、あるいは、前記接触圧力は、前記ガラスストランドと係合している前記第２の引出しユニットの回転体において増加することを特徴とする請求項３、６及び７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記接触圧力（１４）の制御部は、緩衝部材（２１）を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記回転体（３；４；７；８）は、０．２〜０．５の摩擦係数を有するロール面（９）と共に用いられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ロール面（９）は、アスベスト、アスベスト代替物又はＳｉＣを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 円筒形ガラス体、特に、石英ガラス体を垂直引出しプロセスで製造する装置であって、ガラスブランクを加熱して軟化する環状加熱体を備え、前記ガラスストランド上で回転し、該ガラスストランドの周囲に配置され、かつ基準回転体及び少なくとも１つの補助回転体によって形成されている回転体を有する第１の引出しユニットをその上で保持するフレームを含む引出し装置を備え、前記基準回転体が、引出し速度を設定する速度制御部に接続されている装置において、前記基準回転体（３）の回転中に、トルクを決定する手段（１３）と、前記少なくとも１つの補助回転体（４；７；８）におけるトルクを設定トルクに設定する手段（１４）とが設けられていることを特徴とする装置。
13. 前記引出し装置は、複数の回転体（７；８）を備える少なくとも１つの第２の引出しユニット（２）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記第２の引出しユニット（２）は、前記フレーム内に保持され、前記少なくとも１つの第２の引出しユニット（２）の前記回転体（７；８）は、前記フレーム上で、前記ガラスストランド（５）の長手方向軸（１５）に直角な方向に移動可能に保持されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記第２の引出しユニット（２）の前記回転体（７；８）は、前記トルクを設定する手段（１４）に接続されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の装置。
16. 接触圧力制御ユニット（２５；３７；３８）が設けられ、それによって、前記回転体（３；４；７；８）が調節可能な接触圧力（３４）で前記ガラスストランド（５）に対して押圧されるようにしたことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記接触圧力制御ユニット（２５；３７；３８）は、緩衝部材（２１）を備えることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 旋回装置が設けられ、それによって、前記フレームが垂直に対して傾斜した角度で旋回可能であるようにしたことを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 円筒形ガラス体、特に、石英ガラス体を垂直引出しプロセスで製造する装置であって、ガラスブランクを加熱して軟化する環状加熱体を備え、前記ガラスストランド上で回転し、該ガラスストランドの周囲に配置され、かつ基準回転体及び少なくとも１つの補助回転体によって形成されている回転体を有する第１の引出しユニットをその上で保持するフレームを含む引出し装置を備え、前記基準回転体が、引出し速度を設定する速度制御部に接続されている装置において、前記回転体（３；４；７；８）が、０．２〜０．５の摩擦係数を有するロール面を備えていることを特徴とする装置。
20. 前記ロール面（９）は、アスベスト、アスベスト代替物又はＳｉＣを含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。

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