JP2006021979A

JP2006021979A - ガラス管の製造方法

Info

Publication number: JP2006021979A
Application number: JP2004203742A
Authority: JP
Inventors: Koji Kusunoki; 浩二楠; Hideichiro Kato; 秀一郎加藤; Tadashi Enomoto; 正榎本; Yuichi Oga; 裕一大賀
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】ガラス母材の偏肉の影響を最小限に抑えて偏肉が極力抑えられたガラス管を製造する。
【解決手段】本発明のガラス管の製造方法は、円筒状のガラス母材Ｇをヒータ１５により加熱して軟化させて、ガラス母材Ｇを支持する送り出し側のスピンドルの回転に対して引き取り側のスピンドルの回転を相対的に速くして、ガラス母材Ｇの軟化領域に捻り力を付与しながら延伸して、ガラス管Ｇ１を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒状のガラス母材を延伸してガラス管を製造するガラス管の製造方法に関する。

従来、各種の用途に応じて、円筒状のガラス母材を延伸して細径化させたガラス管を製造することが行われている。
このように、ガラス母材を延伸してガラス管を製造する方法としては、ガラス母材の両端をチャックに把持させて回転させながら、ガラス母材をヒータによって加熱することで軟化させて、軟化した領域に張力をかけることにより延伸させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
また、延伸したガラス管に所定径の内孔を確保するために、ガラス母材内に窒素ガスを吹き込んで内圧を付加しながら延伸する内圧付加延伸方法も知られている。

特公平４−７５８５３号公報

ところで、延伸するガラス母材に肉厚の偏りである偏肉があると、延伸後のガラス管にも同様の偏肉が生じてしまい、得られるガラス管の品質低下を招いてしまう。
特に、内圧付加延伸では、延伸するガラス母材の偏肉による薄肉部分に大きな拡径力が生じるため、均等に変形せずに延伸後のガラス管の偏肉が延伸前のガラス母材の偏肉よりも大きくなってしまうおそれがある。

本発明は、ガラス母材の偏肉の影響を最小限に抑えて偏肉が極力抑えられたガラス管を製造することができるガラス管の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成することのできる本発明に係るガラス管の製造方法は、円筒状のガラス母材を加熱して軟化させて、前記ガラス母材の軟化領域に捻り力を付与しながら延伸してガラス管とするものである。

また、本発明に係るガラス管の製造方法において、前記ガラス母材を加熱する領域へ前記ガラス母材を送り出し、前記加熱する領域で前記ガラス母材を加熱して軟化させ、前記加熱する領域から前記ガラス管を引き取り、その際、前記軟化領域を挟んで送り出し側と引き取り側とで前記ガラス母材を把持して、それぞれ把持した箇所を異なる回転速度で回転させて、前記捻り力を付与することが好ましい。
さらには、前記送り出し側に対して前記引き取り側の回転を相対的に速くすることが好ましい。

本発明のガラス管の製造方法によれば、捻り力によりガラス管の偏肉を確実に抑制することができる。そのため、偏肉のない高品質なガラス管を製造することができ、ガラス母材の外周研削工程の簡略化、内孔を形成する作業の容易化による歩留まりの向上を図ることができる。

以下、本発明に係るガラス管の製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のガラス管の製造方法を実施することのできる製造装置の概略構成図である。
図１に示すように、このガラス管の製造装置１０は、横型の延伸装置であり、基台１１の上部に一対の支持部１２ａ，１２ｂを備えている。これらの支持部１２ａ，１２ｂは、それぞれ基台１１上で、基台１１の長手方向（図中左右方向）へ移動可能である。支持部１２ａ，１２ｂは、それぞれ回転手段であるスピンドル１３ａ，１３ｂを有し、これらのスピンドル１３ａ，１３ｂは、それぞれチャック１４ａ，１４ｂを備えている。

本実施形態では、図中左側に配置された支持部１２ａをガラス母材Ｇの送り出し側とし、図中右側に配置された支持部１２ｂをガラス母材Ｇの引き取り側とする。支持部１２ａのチャック１４ａは、ガラス母材Ｇの送り出し側の端部に連結されたダミー部材Ｇ２を把持し、支持部１２ｂのチャック１４ｂは、ガラス母材Ｇの引き取り側の端部に連結されたダミー部材Ｇ３を把持する。
そして、チャック１４ａ、１４ｂにダミー部材Ｇ２及びダミー部材Ｇ３を把持させることにより、円筒状のガラス母材Ｇが、支持部１２ａ，１２ｂ間にほぼ水平に支持される。

また、ガラス管の製造装置１０は、支持部１２ａ，１２ｂ間でガラス母材Ｇを加熱するヒータ１５を備えている。このヒータ１５によってガラス母材Ｇが加熱され、軟化される。なお、ヒータ１５としては、発熱体の周りにコイルを設けてコイルから誘導式に発熱体を加熱する誘導加熱炉や、電圧の印加により発熱体を発熱させる抵抗加熱炉などがある。

また、それぞれの支持部１２ａ，１２ｂのスピンドル１３ａ，１３ｂには、制御部１６が接続されており、この制御部１６は、各スピンドル１３ａ，１３ｂの駆動を制御して、ガラス母材Ｇの回転速度を制御する。

さらに、ガラス管の製造装置１０は、ヒータ１５より引き取り側に外径測定器１７を備えている。この外径測定器１７は、ヒータ１５によって軟化されたガラス母材Ｇから延伸されて形成されたガラス管Ｇ１の外径を測定し、その測定データを外径調節器１８に出力する。

送り側の支持部１２ａに支持されたガラス母材Ｇには、加圧ガス導入路２１が接続されており、この加圧ガス導入路２１によってガラス母材Ｇの内孔Ｈ内に窒素ガス等の加圧ガスが導入される。
加圧ガス導入路２１は、ポンプ２２に接続されており、このポンプ２２から加圧ガスが供給される。また、この加圧ガス導入路２１は、差圧計２３を有している。この差圧計２３は、ガラス母材Ｇの内孔Ｈ内へ導入される加圧ガスの圧力を検出し、その検出信号を差圧調節器２４へ出力する。
差圧調節器２４には、外径調節器１７からガラス管Ｇ１の外径測定データが送信され、この外径測定データ及び差圧計２３からの検出信号に基づいて、ポンプ２２を駆動させる駆動モータ２５へ制御信号を出力する。これにより、ポンプ２２によるガラス母材Ｇの内孔Ｈ内への加圧ガスの供給量が制御され、ガラス管Ｇ１の外径調整が行われる。

次に、上記ガラス管の製造装置１０によりガラス管Ｇ１を製造する方法について説明する。
まず、ガラス管の製造装置１０の支持部１２ａ，１２ｂのチャック１４ａ，１４ｂに、それぞれダミー部材Ｇ２及びダミー部材Ｇ３を把持させ、円筒状のガラス母材Ｇを、支持部１２ａ，１２ｂ間にほぼ水平に支持させる。

次いで、加圧ガス導入路２１を介してガラス母材Ｇの内孔Ｈ内に加圧ガスを導入し、内圧を付加する。ここで、内圧の値は、延伸前後の径の変化率にもよるが、１０〜１５０ｍｍＨ_２Ｏ程度が好ましい。また、１０〜５０ｍｍＨ_２Ｏ程度がさらに好ましい。
さらに、送り出し側のダミー部材Ｇ２をスピンドル１３ａによって回転させるとともに、引き取り側のダミー部材Ｇ３をスピンドル１３ｂによって回転させ、ガラス母材Ｇに対してヒータ１５による加熱を行う。

この状態において、送り出し側の支持部１２ａをヒータ１５へ向けて移動させて、ガラス母材Ｇをヒータ１５の内側へ送り込みつつ、引き取り側の支持部１２ｂをヒータ１５から離反する方向へ支持部１２ａより速い速度で移動させて、ガラス母材Ｇに張力をかける。
これにより、ガラス母材Ｇは、ヒータ１５によって加熱されて軟化されるとともに、軟化した軟化領域が支持部１２ａと支持部１２ｂとの相対移動により引き延ばされて延伸され、ガラス母材Ｇより外径が細径化されたガラス管Ｇ１となる。

その際、制御部１６は、各スピンドル１３ａ，１３ｂの駆動を制御することにより、ガラス母材Ｇの送り出し側に対してガラス管Ｇ１の引き取り側の回転を速くする。
これにより、ガラス母材Ｇには、ヒータ１５の加熱により軟化された軟化領域に、所定の捻り力が付与される。すると、ガラス母材Ｇの軟化領域では、捻り力の付与により内部で捻り応力が発生する。そして、延伸されて得られるガラス管Ｇ１の偏肉が抑制または改善される。

また、軟化領域に捻り力を付与するにあたり、送り出し側と引き取り側との間の回転速度差は、ガラス母材の径や得ようとするガラス管の径及び延伸速度によって適宜調節して決定する。

このように、上記の実施形態のガラス管の製造方法によれば、ガラス母材Ｇの軟化領域に捻り力を付与しながら延伸してガラス管を製造するため、得られるガラス管Ｇ１の真円度を高めて偏肉を確実に抑制することができ、偏肉の極めて小さい高品質のガラス管Ｇ１を製造することができる。
これにより、ガラス管Ｇ１の製造に際してガラス母材Ｇの偏肉の影響を極力少なくすることができ、ガラス母材Ｇの外周研削工程の簡略化を図ることができる。

なお、上記の実施形態では、ガラス母材Ｇの内孔Ｈ内に加圧ガスを導入して内圧を付加する内圧付加延伸を例にとって説明したが、内圧を付加せずに延伸する場合にも、上記のように軟化領域に捻り力を付与することは、得られるガラス管の偏肉を抑制または改善することに有効である。

また、本発明は縦方向の延伸に対しても有効である。
図２は、縦型の延伸を行うガラス管の製造装置の概略構成図である。
図２に示すように、このガラス管の製造装置２０は、図１に示したガラス管の製造装置１０とほぼ同様の構成であり、スピンドル（図示せず）を有する支持部３１ａ，３１ｂを上下に配置させたものである。このガラス管の製造装置２０では、上方の支持部３１ａのチャック（図示せず）に、ガラス母材Ｇの一端に接続された送り出し側のダミー部材が支持され、下方の支持部３１ｂのチャック（図示せず）に、ガラス母材Ｇの他端に接続された引き取り側のダミー部材が支持される。また、送り出し側のダミー部材には加圧ガス導入路２１が設けられている。

そして、この製造装置２０によれば、ガラス母材Ｇが、ヒータ１５によって加熱されて軟化されるとともに支持部３１ａと支持部３１ｂとの相対移動により、軟化領域で引き延ばされて延伸され、外径が細径化されたガラス管Ｇ１となる。
また、このとき、制御部１６が、各支持部３１ａ，３１ｂのスピンドルの駆動を制御することにより、ガラス母材Ｇの送り出し側に対して引き取り側の回転を速くする。
これにより、ガラス母材Ｇには、ヒータ１５により軟化された軟化領域に、所定の捻り力が付与され、内部に発生する捻り応力により、延伸されて得られるガラス管Ｇ１の偏肉が抑制される。

なお、上記の実施形態では、送り出し側に対して引き取り側の回転速度を相対的に速くしたが、本発明においては、どちら側を相対的に早くしても良い。ただし、引き取り側の相対回転速度を速くする場合には、送り出し側を速くする場合と比べて、回転速度差を大きくすることができるため、回転速度差を設定するための分解能を精度良く得ることができる。そのため、引き取り側の回転速度を相対的に速くすることが好ましい。

次に、本発明に係る実施例について説明する。
ガラス母材Ｇからガラス管Ｇ１を内圧付加延伸によって製造した場合において、軟化領域に捻り力を付与して延伸を行う場合（実施例）と、捻り力を付与しない場合（従来例）について比較する。
なお、実施例では、捻り力を付与するために、引き取り側の回転速度を送り出し側より速くして、その回転速度差Δωを０.４ｒｐｍとした。

実施例と比較例において共通する製造条件は次のとおりである。
ガラス母材：外径＝φ１４０ｍｍ、内径＝φ８５ｍｍ
延伸後のガラス管：外径＝φ４２ｍｍ、内径＝φ３６ｍｍ
送り出し速度：２０ｍｍ／分
引き取り速度：５３０ｍｍ／分

延伸前のガラス母材の偏肉率と、実施例と比較例の製造方法によって得られたそれぞれのガラス管の偏肉率を、図３のグラフに示す。
図３に示すように、従来例では、ガラス管Ｇ１ではガラス母材Ｇよりも大きな偏肉が生じた。これに対して、実施例では、比較例に比べてガラス管Ｇ１における偏肉を大幅に抑制することができた。また、上記の製造条件では、回転速度差Δω＝０.４ｒｐｍ程度の捻りで偏肉の抑制効果が十分に得られることがわかった。ここで、偏肉率は、ガラス管の軸に垂直な断面における最大肉厚及び最小肉厚から、次式（１）により求めた。
偏肉率＝（最大肉厚−最小肉厚）／肉厚平均・・・（１）
ここで、式（１）の肉厚平均とは、最大肉厚と最小肉厚との和を２で除した値である。

なお、上記の製造条件では、ガラス管Ｇに捻りによる螺旋状の模様を発生させないためには、回転速度差Δωを０.６ｒｐｍよりも小さくすることが望ましい。

本発明に係るガラス管の製造方法を実施できる横型のガラス管の製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。本発明に係るガラス管の製造方法を実施できる縦型のガラス管の製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。実施例と比較例におけるガラス管の偏肉率の傾向を示すグラフである。

符号の説明

１０，２０ガラス管の製造装置
１２ａ，１２ｂ支持部
１３ａ，１３ｂスピンドル
１６制御部
Ｇガラス母材
Ｇ１ガラス管

Claims

円筒状のガラス母材を加熱して軟化させて、前記ガラス母材の軟化領域に捻り力を付与しながら延伸してガラス管とするガラス管の製造方法。
請求項１に記載のガラス管の製造方法であって、
前記ガラス母材を加熱する領域へ前記ガラス母材を送り出し、前記加熱する領域で前記ガラス母材を加熱して軟化させ、前記加熱する領域から前記ガラス管を引き取り、
その際、前記軟化領域を挟んで送り出し側と引き取り側とで前記ガラス母材を把持して、それぞれ把持した箇所を異なる回転速度で回転させて、前記捻り力を付与するガラス管の製造方法。
請求項２に記載のガラス管の製造方法であって、
前記送り出し側に対して前記引き取り側の回転を相対的に速くするガラス管の製造方法。