JP2015140266A - ガラス材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス材を溶断する際に、溶断した端部が糸状のガラスになって製品に付着することを防ぐことができるガラス材の製造方法を提供する。
【解決手段】外径が２０ｍｍ以上のガラス材６の端部６ａ，６ｂをチャック機構３，４で把持し、バーナ５で加熱するガラス旋盤装置１を用いてガラス材６を加熱溶断するガラス材の製造方法であって、ガラス材６の溶断予定部６ｃをバーナ５の火炎により加熱溶融する工程１と、チャック機構４を移動させて溶断予定部６ｃをガラス材６の軸方向に引き伸ばしながら、溶断予定部６ｃの最小外径Ｍを２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ長さＬを１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下となるように調整した後、チャック機構の位置を固定する工程２と、チャック機構の位置を固定した状態で溶断予定部６ｃを加熱して溶融させることで前記ガラス材６を溶断する工程３，４と、溶断予定部６ｃを溶断した後、溶断した部分が互いに離れる方向にチャック機構４ｃの位置を移動させる工程５と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス材の製造方法に関する。

ガラス材の製造方法において、ガラス材の端部をチャックで把持し、バーナで加熱するガラス旋盤装置を用いて、ガラス材を溶断する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０００−１４３２６８号公報 特開２０００−２０３８６４号公報

上記のような、ガラス材を溶断する方法では、バーナによる酸水素火炎でガラス材を加熱しながら移動チャックを移動させてガラス材に張力を掛け、ガラス材が溶融しガラス旋盤装置の移動チャックに負荷が無くなった時、移動チャックを一気に移動させてガラス材を引き延ばし、ガラス材を引きちぎるように溶断していた。
ところが、上記のように移動チャックの移動によりガラス材を引きちぎると、ガラス材の溶融部が急激に細くなって溶断した端部が糸状のガラスとなり、製品部側に付着する場合がある。このような糸状のガラスが製品に付着すると、その付着した部分を廃却する必要が生じる。

そこで、本発明の目的は、ガラス材を溶断する際に、溶断した端部が糸状のガラスになって製品に付着することを防ぐことができるガラス材の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明のガラス材の製造方法は、外径が２０ｍｍ以上のガラス材の端部をチャック機構で把持し、バーナで加熱するガラス旋盤装置を用いてガラス材を加熱溶断するガラス材の製造方法であって、前記ガラス材の溶断予定部を前記バーナの火炎により加熱溶融する工程と、前記チャック機構を移動させて前記溶断予定部をガラス材の軸方向に引き伸ばしながら、前記溶断予定部の最小外径を２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ長さを１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下となるように調整した後、前記チャック機構の位置を固定する工程と、前記チャック機構の位置を固定した状態で前記溶断予定部を加熱して溶融させることで前記ガラス材を溶断する工程と、前記溶断予定部を溶断した後、溶断した部分が互いに離れる方向に前記チャック機構の位置を移動させる工程と、を有する。

本発明によれば、ガラス材を溶断する際に、溶断した端部が糸状のガラスになって製品に付着することを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係るガラス材の製造方法で使用するガラス旋盤装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るガラス材の製造方法を工程順に説明する概略説明図である。

［本願発明の実施形態の説明］
本願発明の実施形態に係るガラス材の製造方法は、
（１） 外径が２０ｍｍ以上のガラス材の端部をチャック機構で把持し、バーナで加熱するガラス旋盤装置を用いてガラス材を加熱溶断するガラス材の製造方法であって、
前記ガラス材の溶断予定部を前記バーナの火炎により加熱溶融する工程と、
前記チャック機構を移動させて前記溶断予定部をガラス材の軸方向に引き伸ばしながら、前記溶断予定部の最小外径を２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ長さを１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下となるように調整した後、前記チャック機構の位置を固定する工程と、
前記チャック機構の位置を固定した状態で前記溶断予定部を加熱して溶融させることで前記ガラス材を溶断する工程と、
前記溶断予定部を溶断した後、溶断した部分が互いに離れる方向に前記チャック機構の位置を移動させる工程と、
を有する。
溶断予定部の最小外径を２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ長さを１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とした後、チャック機構の位置を固定して溶断予定部を加熱して溶融させることで溶断するので、溶断後の端部は糸状にならず、製品（溶断後のガラス材）に糸状のガラスが付着することもない。

（２） 前記溶断予定部を溶断した後、前記ガラス材の溶断端部を前記バーナで加熱しつづけて、前記溶断端部を丸める。
溶断端部をバーナの火炎によりさらに丸めるので、溶断端部の角部が除去された丸い形状に加工することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るガラス材の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

ガラス材の製造方法において、ガラス材の端部をチャックで把持し、バーナで加熱するガラス旋盤装置を用いて、ガラス材を溶断する方法が知られている。
なお、上記溶断するガラス材は、例えば光ファイバ母材となる石英ガラス母材などである。

図１は、本発明の実施形態に係るガラス材の製造方法で使用するガラス旋盤装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示すガラス旋盤装置１は、ベース２、チャック機構３，４、支持部３ａ，４ａ、バーナ５を備えている。

ガラス旋盤装置１は、ベース２の両端部にガラス材６を把持するためのチャック機構３，４を備えている。
チャック機構３，４は、支持部３ａ，４ａによりベース２上に設けられ、支持部３ａ，４ａの少なくとも一方は移動可能に設けられている。例えば図１では、支持部４ａは移動可能に設けられ、支持部３ａは固定されている。
また、バーナ５は、ベース２上を移動可能に設けられており、加熱位置を変えることができる。

次に、図１のガラス旋盤装置１を用いてガラス材を溶断する方法について、図１および図２を参照して工程順に説明する。なお、ガラス材は、外径が２０ｍｍ以上のガラス材である。
図１に示すガラス旋盤装置１のチャック機構３，４に、ガラス材６の両端部６ａ，６ｂを把持する。そして、以下のように、図２に示す工程１〜５の順でガラス材の製造を行う。図２においては、ガラス材６の溶断予定部６ｃとその近傍のみを図示する。

［工程１］
バーナ５をガラス材６の溶断予定部６ｃの直下の位置に移動させる。そして、ガラス材６の溶断予定部６ｃをバーナ５の火炎により加熱溶融する。

［工程２］
次に、支持部４ａをＡ方向に移動させる。この際、両端部６ａ，６ｂをチャック機構３，４に把持されたガラス材６には、その軸方向にテンションがかかる。よって、溶断予定部６ｃが溶融されて柔らかくなった状態で、支持部４ａをＡ方向に移動させることにより、ガラス材６を引き伸ばすことができる。このようにして、溶断予定部６ｃをガラス材６の軸方向に引き伸ばす。そして、溶断予定部６ｃの最小外径Ｍが２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ溶断予定部６ｃの長さＬが１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下となるように調整した後、チャック機構４の位置を固定する。なお、溶断予定部６ｃの長さＬは、元のガラス材料の径の９０％以下となる箇所の長さである。

［工程３］
上記工程２の後、チャック機構４の位置を固定する。なお製品（製品となるガラス材）と非製品（製品とならないガラス材）とに溶断する場合は、非製品側にバーナ５を僅かに少しずらしておくと良い（図２は図に向かって左側が非製品、右側が製品となるケース）。

［工程４］
そして、チャック機構４の位置を固定した状態で、ガラス材６が溶断されるまで、バーナ５で溶断予定部６ｃを加熱し続ける。ガラス材６が溶断されると、ガラス材６は第１のガラス材１６（非製品）と第２のガラス材２６（製品）とに分離される。

［工程５］
次に、第１のガラス材１６と第２のガラス材２６とが離れる方向Ｃに向かって、チャック機構４を移動させる。また、バーナ５を方向Ｄに向かって移動させ、第２のガラス材２６（製品）の溶断端部２６ａの直下の位置に固定する。そして、バーナ５の火炎により溶断端部２６ａを丸めるように加熱する。

従来のガラス材の製造方法では、チャックを移動させることでガラス材を引きちぎるように溶断するため、ガラス材の溶断端部で糸状のガラスが発生する場合があるが、上記実施形態では発生しない。
すなわち、上記実施形態によれば、溶断予定部６ｃの最小外径Ｍを２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ溶断予定部６ｃの長さＬを１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とした後、チャック機構４の位置を固定して、溶断予定部６ｃを加熱して溶融させることで溶断する。これにより、ガラス材６はガラス製品として第１のガラス材１６と第２のガラス材２６とに分離されるが、これらの端部は糸状にならず、第１のガラス材１６および第２のガラス材２６に糸状のガラスが付着することもない。

また、上記実施形態の工程５では、第２のガラス材２６の溶断端部２６ａをバーナ５の火炎によりさらに丸めるので、溶断端部２６ａの角部が除去された丸い形状に加工することができる。
端部を丸い形状にすることにより、端部同士を再度溶着する際などに気泡が発生しないようにすることができる。このため、例えば第２のガラス材２６を光ファイバ母材と溶着する場合などに、良好な光ファイバ母材とすることができる。

なお、上記実施形態の工程５では、第２のガラス材２６の溶断端部２６ａをバーナ５の火炎で丸めているが、例えば、棒状の治具等を使用して溶断端部２６ａを丸めてもよい。

なお、上記工程２において、溶断予定部６ｃの最小外径Ｍは、ガラス材の粘度が高い場合は比較的に大きくし、ガラス材の粘度が低い場合は比較的に小さくするとよい。例えば、粘度が高いガラスの場合は最小外径Ｍを５ｍｍ程度とし、粘度が低いガラスの場合は最小外径Ｍを２ｍｍ程度とするのが好ましい。

［実施例］
次に、本発明に係る実施例および比較例について説明する。
本実施例および比較例では、ガラス材として外径が３０ｍｍの光ファイバ用石英ガラス母材を用いた。図１に示したガラス旋盤装置１を使用して、図２に示した実施形態の工程１を実行し、次に、バーナ５の火炎として１６００℃±１００℃の酸水素火炎を使用して工程２を実行した。実施例と比較例１、２とでは、工程２において溶断予定部６ｃの最小外径Ｍおよび長さＬを変えて実行した。
次に、工程３、４を実行してガラス材６を溶断した。なお、工程４では、１〜２分の間、上記バーナ５の火炎で加熱することにより溶断した。
そして、実施例および比較例１、２におけるガラス材６の溶断結果は以下のようになった。

（溶断予定部６ｃの最小外径Ｍを変化させた場合の結果）
比較例１：最小外径Ｍを２ｍｍ未満とした場合。
（結果）溶断端部２６ａが糸状となって、第２のガラス材２６に付着した。
実施例：最小外径Ｍが２ｍｍ以上５ｍｍ以下とした場合。
（結果）溶断端部２６ａが糸状にならずに溶断することができた。
比較例２：最小外径Ｍが５ｍｍより大きい場合。
（結果）ガラス材６の溶断に時間が掛かり、また溶断できずに溶融したガラスが垂れて糸状になる場合もあった。

（溶断予定部６ｃの長さＬについての考察）
バーナ５の火炎により形成される加熱範囲で溶断結果が良好となる溶断予定部６ｃの長さＬは異なり、上記加熱範囲が広いと溶断予定部６ｃの長さＬを長く取る必要があり、逆に上記加熱範囲が狭いと溶断結果が良好となる溶断予定部６ｃの長さＬは短くなる。本願発明者は、溶断結果が良好となる溶断予定部６ｃの長さＬの範囲は１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることを見出した。

以上の結果から、溶断予定部６ｃの最小外径Ｍを２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ長さＬを１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とした場合は、溶断端部が糸状にならず丸みをおびた形状とすることができ、第１のガラス材１６および第２のガラス材２６に糸状のガラスが付着しないという良好な結果が得られた。

１ ガラス旋盤装置
２ ベース
３、４ チャック機構
３ａ，４ａ支持部
５ バーナ
６ ガラス材
６ａ，６ｂ 端部
６ｃ 溶断予定部
１６ 第１のガラス材
２６ 第２のガラス材
２６ａ 溶断端部
Ｍ 溶断予定部６ｃの最小外径
Ｌ 溶断予定部６ｃの長さ

Claims (2)

1. 外径が２０ｍｍ以上のガラス材の端部をチャック機構で把持し、バーナで加熱するガラス旋盤装置を用いてガラス材を加熱溶断するガラス材の製造方法であって、
   前記ガラス材の溶断予定部を前記バーナの火炎により加熱溶融する工程と、
   前記チャック機構を移動させて前記溶断予定部をガラス材の軸方向に引き伸ばしながら、前記溶断予定部の最小外径を２ｍｍ以上５ｍｍ以下、かつ長さを１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下となるように調整した後、前記チャック機構の位置を固定する工程と、
   前記チャック機構の位置を固定した状態で前記溶断予定部を加熱して溶融させることで前記ガラス材を溶断する工程と、
   前記溶断予定部を溶断した後、溶断した部分が互いに離れる方向に前記チャック機構の位置を移動させる工程と、
   を有するガラス材の製造方法。
2. 前記溶断予定部を溶断した後、前記ガラス材の溶断端部を前記バーナで加熱しつづけて、前記溶断端部を丸める、請求項１に記載のガラス材の製造方法。

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