JP3522057B2 - ガラス製長尺構成品の製造方法及び装置 - Google Patents
ガラス製長尺構成品の製造方法及び装置Info
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス製の長尺構
成品を製造するために、ガラス母材を加熱装置に送り、
そこで該ガラス母材を一領域づつ加熱して軟化させ、該
軟化領域から制御された仕方で連続的に構成品を延伸し
て“括れ部”を形成し、少なくとも１つの被制御変数に
ついてムダ時間なしに推定値を予測し、更に、前記被制
御変数と相関性を有することができる前記構成品の少な
くとも１つの形状寸法変数を連続的に測定し、このよう
にして得られた測定値を用いて前記予測された推定値を
調整し、このように調整された前記予測された推定値に
基づいて前記被制御変数の公称値及び実際値間の偏差を
求め、該偏差を制御変数の変化に変換する方法に関する
ものである。このような方法は、例えば、チューブ、中
空ファイバ、中実ファイバ等を製造するために適当な方
法である。
成品を製造するために、ガラス母材を加熱装置に送り、
そこで該ガラス母材を一領域づつ加熱して軟化させ、該
軟化領域から制御された仕方で連続的に構成品を延伸し
て“括れ部”を形成し、少なくとも１つの被制御変数に
ついてムダ時間なしに推定値を予測し、更に、前記被制
御変数と相関性を有することができる前記構成品の少な
くとも１つの形状寸法変数を連続的に測定し、このよう
にして得られた測定値を用いて前記予測された推定値を
調整し、このように調整された前記予測された推定値に
基づいて前記被制御変数の公称値及び実際値間の偏差を
求め、該偏差を制御変数の変化に変換する方法に関する
ものである。このような方法は、例えば、チューブ、中
空ファイバ、中実ファイバ等を製造するために適当な方
法である。
【０００２】構成品の形状寸法は、これ等の構成品が使
用される多くの適用例において決定的な役割を果たす。
例えば、中空ファイバはクロマトグラフィーで用いら
れ、また、チューブは、光導波のためのプリフォームを
製造するための中仕上材料或は導波管自体のための中仕
上材料として用いられる。従って、構成品の寸法精度に
ついては非常に高い要求がなされており、これは、対応
する製造方法も複雑な制御プロセスと複雑な制御ユニッ
トとを必要とすることを意味している。
用される多くの適用例において決定的な役割を果たす。
例えば、中空ファイバはクロマトグラフィーで用いら
れ、また、チューブは、光導波のためのプリフォームを
製造するための中仕上材料或は導波管自体のための中仕
上材料として用いられる。従って、構成品の寸法精度に
ついては非常に高い要求がなされており、これは、対応
する製造方法も複雑な制御プロセスと複雑な制御ユニッ
トとを必要とすることを意味している。
【０００３】最も簡単な場合、ガラス母材から延伸もし
くは線引きされた構成品の外径は、直径測定装置により
連続的に測定される。このようにして得られた測定値
は、外径の寸法精度を監視するために用いられると同時
に、制御ユニットに送られ、そこで実際の外径と公称値
の偏差を求めて、この偏差を線引き速度の変化に変換す
る。この場合、いわゆる“被制御変数”は外径であり、
いわゆる“制御変数”は線引き速度である。しかし、こ
のように簡単な制御システムであっても、構成品の寸法
精度に課せられた高い要求を満たすことは不可能であ
る。その主な理由の１つは、測定プロセスに固有のムダ
時間にある。これは、外径を測定できるのは、外径の実
際の形成後、ある時間が経過した後に限られるという事
実に基づいている。従って、外径に関する延伸パラメー
タの変化の影響は、ある遅延の後にのみ、即ち直径測定
装置による測定から生ずる遅延の後にのみ明らかにな
る。
くは線引きされた構成品の外径は、直径測定装置により
連続的に測定される。このようにして得られた測定値
は、外径の寸法精度を監視するために用いられると同時
に、制御ユニットに送られ、そこで実際の外径と公称値
の偏差を求めて、この偏差を線引き速度の変化に変換す
る。この場合、いわゆる“被制御変数”は外径であり、
いわゆる“制御変数”は線引き速度である。しかし、こ
のように簡単な制御システムであっても、構成品の寸法
精度に課せられた高い要求を満たすことは不可能であ
る。その主な理由の１つは、測定プロセスに固有のムダ
時間にある。これは、外径を測定できるのは、外径の実
際の形成後、ある時間が経過した後に限られるという事
実に基づいている。従って、外径に関する延伸パラメー
タの変化の影響は、ある遅延の後にのみ、即ち直径測定
装置による測定から生ずる遅延の後にのみ明らかにな
る。
【０００４】プロセス制御システムのこの測定ムダ時間
をついて補償するために、米国特許第５,３１４,５１７
号明細書においては、“スミス予測子（Smith predicto
r)”として知られる制御概念が一般的形式の当該方法に
ついて提案されている。この方法によれば、光ファイバ
の外径が非接触式に連続的に測定され、また、仮想外径
がプロセスの既定モデルにより実際の測定値及び線引き
速度に基づいて予測される。次に、予測された外径は、
実際に測定外径の代わりに被制御変数として用いられ
る。
をついて補償するために、米国特許第５,３１４,５１７
号明細書においては、“スミス予測子（Smith predicto
r)”として知られる制御概念が一般的形式の当該方法に
ついて提案されている。この方法によれば、光ファイバ
の外径が非接触式に連続的に測定され、また、仮想外径
がプロセスの既定モデルにより実際の測定値及び線引き
速度に基づいて予測される。次に、予測された外径は、
実際に測定外径の代わりに被制御変数として用いられ
る。
【０００５】スミス予測子によりプロセスを制御するた
めには、プロセスの非常に正確なモデルをもつこと、及
び測定ムダ時間だけでなく全ての該当プロセスパラメー
タについての正確な知識をもつことが必要である。しか
し、線引きプロセスの時間変化の、非線形の、動的変形
の挙動は容易には予測することができず、従って、プロ
セスモデルにより十分に規定することはできない。加え
て、プロセスの過程では、製品パラメータ及びムダ時間
が予測不能の仕方で変化し、これは、既知の製造方法で
は、ファイバの外径の変動が避けられないことを意味し
ている。
めには、プロセスの非常に正確なモデルをもつこと、及
び測定ムダ時間だけでなく全ての該当プロセスパラメー
タについての正確な知識をもつことが必要である。しか
し、線引きプロセスの時間変化の、非線形の、動的変形
の挙動は容易には予測することができず、従って、プロ
セスモデルにより十分に規定することはできない。加え
て、プロセスの過程では、製品パラメータ及びムダ時間
が予測不能の仕方で変化し、これは、既知の製造方法で
は、ファイバの外径の変動が避けられないことを意味し
ている。
【０００６】本発明は、ガラス母材からの線引きによっ
てガラス製の長尺構成品を製造するために、ガラス母材
を加熱装置に送り、そこで該ガラス母材を一領域づつ加
熱して軟化させ、該軟化領域から制御された仕方で連続
的に構成品を引き取って括れ部を形成し、プロセス制御
システムの少なくとも１つの被制御変数を連続的に測定
し、該被制御変数の公称値及び実際値の偏差をこのよう
にして得られた測定値から求めて、該偏差を制御変数の
変化に変換する方法に関するものである。上述した形式
のプロセスは、米国特許第５,３１４,５１７号明細書か
ら既知である。この既知の制御方法は、特に、プロセス
の過程で急激な外乱が起きたり、或は線引きプロセスの
過程でプロセスパラメータに変化が起きたりする場合に
不適切であることが分かった。
てガラス製の長尺構成品を製造するために、ガラス母材
を加熱装置に送り、そこで該ガラス母材を一領域づつ加
熱して軟化させ、該軟化領域から制御された仕方で連続
的に構成品を引き取って括れ部を形成し、プロセス制御
システムの少なくとも１つの被制御変数を連続的に測定
し、該被制御変数の公称値及び実際値の偏差をこのよう
にして得られた測定値から求めて、該偏差を制御変数の
変化に変換する方法に関するものである。上述した形式
のプロセスは、米国特許第５,３１４,５１７号明細書か
ら既知である。この既知の制御方法は、特に、プロセス
の過程で急激な外乱が起きたり、或は線引きプロセスの
過程でプロセスパラメータに変化が起きたりする場合に
不適切であることが分かった。
【０００７】従って、本発明は、この限りにおいて、高
い寸法精度で構成品を製造することを目的としている。
い寸法精度で構成品を製造することを目的としている。
【０００８】また、本発明は、ガラス母材を線引きする
ことによりガラス製の長尺構成品を製造するために、前
記ガラス母材を加熱装置に送る給送装置と、該加熱装置
において軟化された前記ガラス母材の領域から前記構成
品を線引きする線引き装置と、前記ガラス母材から線引
きされた前記構成品の形状寸法変数を検出するための測
定装置とを備え、該測定装置は、被制御変数の公称値及
び実際値の偏差を決定すると共に制御変数の値を前記偏
差の関数として設定する制御ユニットに接続されている
装置に関するものである。
ことによりガラス製の長尺構成品を製造するために、前
記ガラス母材を加熱装置に送る給送装置と、該加熱装置
において軟化された前記ガラス母材の領域から前記構成
品を線引きする線引き装置と、前記ガラス母材から線引
きされた前記構成品の形状寸法変数を検出するための測
定装置とを備え、該測定装置は、被制御変数の公称値及
び実際値の偏差を決定すると共に制御変数の値を前記偏
差の関数として設定する制御ユニットに接続されている
装置に関するものである。
【０００９】この一般的な形式の装置は、米国特許第
５,３１４,５１７号明細書から既知である。既知の装置
においては、プリフォームから光ファイバを延伸するた
めの延伸装置が設けられており、該延伸装置は、プリフ
ォームを保持して連続的に垂直方向に炉の中に入れる給
送装置を有している。炉の中に突入するプリフォームの
端部は一領域づつ軟化され、ファイバは、延伸装置によ
って、制御可能な線引き速度で、軟化された領域から線
引きされる。この加熱及び線引きにより括れ部が形成さ
れる。非接触式の光学手段によりファイバの外径を測定
する装置は、炉と延伸装置との間に配設されている。直
径測定装置及び延伸装置の双方が制御ユニットに接続さ
れていて、該制御ユニットが、ファイバの外径の実際値
と公称値の間の偏差を求めると共に、該偏差を線引き速
度の変化に変換する。測定の固有のムダ時間を補償する
ために、制御ユニットはスミス予測子を備えている。
５,３１４,５１７号明細書から既知である。既知の装置
においては、プリフォームから光ファイバを延伸するた
めの延伸装置が設けられており、該延伸装置は、プリフ
ォームを保持して連続的に垂直方向に炉の中に入れる給
送装置を有している。炉の中に突入するプリフォームの
端部は一領域づつ軟化され、ファイバは、延伸装置によ
って、制御可能な線引き速度で、軟化された領域から線
引きされる。この加熱及び線引きにより括れ部が形成さ
れる。非接触式の光学手段によりファイバの外径を測定
する装置は、炉と延伸装置との間に配設されている。直
径測定装置及び延伸装置の双方が制御ユニットに接続さ
れていて、該制御ユニットが、ファイバの外径の実際値
と公称値の間の偏差を求めると共に、該偏差を線引き速
度の変化に変換する。測定の固有のムダ時間を補償する
ために、制御ユニットはスミス予測子を備えている。
【００１０】プロセスのモデルに基づいている既知の装
置の制御概念では、光導波管の直径の変動を完全に排除
することはできない。
置の制御概念では、光導波管の直径の変動を完全に排除
することはできない。
【００１１】従って、本発明は、ガラス製の長尺構成品
をガラス母材から非常に高い寸法精度で線引きすること
ができる装置を提供するをも目的としている。
をガラス母材から非常に高い寸法精度で線引きすること
ができる装置を提供するをも目的としている。
【００１２】プロセスに関しては、この目的は、括れ部
近くの第１の測定位置での形状寸法変数の測定値を用い
て推定値を予測する上述した方法に基づく本発明に従っ
て達成される。
近くの第１の測定位置での形状寸法変数の測定値を用い
て推定値を予測する上述した方法に基づく本発明に従っ
て達成される。
【００１３】“括れ部”という用語は、ガラス母材が可
塑変形を受けている軟化領域を指している。測定される
“形状寸法変数”は、プロセス制御システムの“被制御
変数”と相関できる構成品の任意の寸法とすることがで
きる。通常の場合、この形状寸法変数は“被制御変数”
自体である。簡単にするため、以下ではそのように仮定
する。しかし、括れ部の領域において変形プロセスが持
続するために、そこで得られた測定値は構成品の最終値
とは対応していない。
塑変形を受けている軟化領域を指している。測定される
“形状寸法変数”は、プロセス制御システムの“被制御
変数”と相関できる構成品の任意の寸法とすることがで
きる。通常の場合、この形状寸法変数は“被制御変数”
自体である。簡単にするため、以下ではそのように仮定
する。しかし、括れ部の領域において変形プロセスが持
続するために、そこで得られた測定値は構成品の最終値
とは対応していない。
【００１４】形状寸法変数は括れ部の領域で測定される
ので、プロセスはムダ時間なしに制御することができ
る。その理由は、プロセスパラメータの変化、特に制御
変数の変化が括れ部の領域における第１の測定位置での
形状寸法変数の変化に直ちになり、ムダ時間なしにそこ
で検出されるからである。
ので、プロセスはムダ時間なしに制御することができ
る。その理由は、プロセスパラメータの変化、特に制御
変数の変化が括れ部の領域における第１の測定位置での
形状寸法変数の変化に直ちになり、ムダ時間なしにそこ
で検出されるからである。
【００１５】本発明者等は、最終的にこの領域外に出た
構成品の形状寸法の実際値を、この領域において見付け
た形状寸法変数の値に基づいて非常に正確に予測できる
という驚くべき発見をした。
構成品の形状寸法の実際値を、この領域において見付け
た形状寸法変数の値に基づいて非常に正確に予測できる
という驚くべき発見をした。
【００１６】予測された推定値は調節を受ける。この調
節が行われる具体的方法は、エキスパートの裁量に委ね
られている。例えば、調節のため、問題の形状寸法変数
の実際値が先ず第２の測定位置で測定され、予測された
推定値と比較される。この場合、被制御変数の実際値の
決定に際して、以下の式（１）により、２つの値の間の
偏差を考慮することができる。 ycontrol(t) = ypredicted(t) + (ymeasured(t) - ypredicted(t - Tdead)) ・・・・・(１) ここで、 ycontrol ＝被制御変数の実際値 ypredicted＝予測された推定値 ymeasured ＝形状寸法変数の測定値 Tdead ＝測定ムダ時間 である。
節が行われる具体的方法は、エキスパートの裁量に委ね
られている。例えば、調節のため、問題の形状寸法変数
の実際値が先ず第２の測定位置で測定され、予測された
推定値と比較される。この場合、被制御変数の実際値の
決定に際して、以下の式（１）により、２つの値の間の
偏差を考慮することができる。 ycontrol(t) = ypredicted(t) + (ymeasured(t) - ypredicted(t - Tdead)) ・・・・・(１) ここで、 ycontrol ＝被制御変数の実際値 ypredicted＝予測された推定値 ymeasured ＝形状寸法変数の測定値 Tdead ＝測定ムダ時間 である。
【００１７】構成品の形状寸法変数（単数又は複数）に
関してこのように得られた予測値は、非常に正確であ
り、プロセスパラメータの変動とは殆ど完全に無関係で
ある。その理由は、これ等の予測値が、先行技術による
プロセスにおけるようにムダ時間があるために不適切な
測定値及び線形モデルに依存するのではなく、ムダ時間
のない実測定値に基づいているからである。
関してこのように得られた予測値は、非常に正確であ
り、プロセスパラメータの変動とは殆ど完全に無関係で
ある。その理由は、これ等の予測値が、先行技術による
プロセスにおけるようにムダ時間があるために不適切な
測定値及び線形モデルに依存するのではなく、ムダ時間
のない実測定値に基づいているからである。
【００１８】本発明により製造される“長尺”構成品は
上述した形状寸法のうちの任意のものを有することがで
きる。ガラス母材は、垂直方向に、水平方向に、或は傾
斜して加熱帯域に導入することができ、水平方向或は傾
斜のどちらかが用いられる場合、ガラス母材はその長手
方向軸心回りに回転させなければならない。この方法に
おいて、運動上逆転した際には、加熱帯域もガラス母材
を囲んで移動することができることは明らかである。通
常、ガラス母材が加熱帯域に給送される速度は一定であ
るが、変化させることができる。
上述した形状寸法のうちの任意のものを有することがで
きる。ガラス母材は、垂直方向に、水平方向に、或は傾
斜して加熱帯域に導入することができ、水平方向或は傾
斜のどちらかが用いられる場合、ガラス母材はその長手
方向軸心回りに回転させなければならない。この方法に
おいて、運動上逆転した際には、加熱帯域もガラス母材
を囲んで移動することができることは明らかである。通
常、ガラス母材が加熱帯域に給送される速度は一定であ
るが、変化させることができる。
【００１９】括れ部の領域における構成品の形状寸法変
数の“連続測定”は、継続的であるか断続的であるかで
よい。断続的測定においては、プロセス制御の精度は、
測定と測定との間の時間間隔が減少するにつれて良くな
る。
数の“連続測定”は、継続的であるか断続的であるかで
よい。断続的測定においては、プロセス制御の精度は、
測定と測定との間の時間間隔が減少するにつれて良くな
る。
【００２０】予測した推定値を求めるために、方法は、
次のステップを含むことが好ましい。 ａ）第１の測定位置で形状寸法変数の第１の測定を行う
ステップ。 ｂ）線引き方向において第１の測定位置の後方に、該第
１の測定位置から固定距離だけ離間した、第２の測定位
置で、前記固定距離と線引き速度との間の関係から決ま
る時間後に、形状寸法変数の第２の測定を行うステッ
プ。 ｃ）前記第１の測定及び前記第２の測定から相関値を求
めるステップ。 ｄ）第１の測定位置で再び前記形状寸法変数を測定する
ステップ。 ｅ）前記ステップｄ）で得られた測定値と前記相関値に
基づいて前記推定値を予測するステップ。
次のステップを含むことが好ましい。 ａ）第１の測定位置で形状寸法変数の第１の測定を行う
ステップ。 ｂ）線引き方向において第１の測定位置の後方に、該第
１の測定位置から固定距離だけ離間した、第２の測定位
置で、前記固定距離と線引き速度との間の関係から決ま
る時間後に、形状寸法変数の第２の測定を行うステッ
プ。 ｃ）前記第１の測定及び前記第２の測定から相関値を求
めるステップ。 ｄ）第１の測定位置で再び前記形状寸法変数を測定する
ステップ。 ｅ）前記ステップｄ）で得られた測定値と前記相関値に
基づいて前記推定値を予測するステップ。
【００２１】第２の測定位置は、構成品がもはや変形し
ない領域、従って、測定すべき形状寸法変数がその最終
値に達してしまっている領域にあることが好ましい。
ない領域、従って、測定すべき形状寸法変数がその最終
値に達してしまっている領域にあることが好ましい。
【００２２】第１の測定位置で測定される形状寸法変数
は、第２の測定位置で測定される形状寸法変数と同一の
構成品寸法を含む必要はない。唯一つの肝要な点は、各
“形状寸法変数”間に一定の数学的関係が存在すること
である。従って、例えば、既知の壁厚を有する中空の円
筒形構成品の場合、内径は第１の測定位置で測定し、外
径は第２の測定位置で測定することができる。しかし、
双方の測定位置で同一の寸法を形状寸法変数として測定
すると共に、上述したように、測定した形状寸法変数或
はそれについて予測した推定値が同時にプロセス制御シ
ステムの被制御変数である方法が好ましい。
は、第２の測定位置で測定される形状寸法変数と同一の
構成品寸法を含む必要はない。唯一つの肝要な点は、各
“形状寸法変数”間に一定の数学的関係が存在すること
である。従って、例えば、既知の壁厚を有する中空の円
筒形構成品の場合、内径は第１の測定位置で測定し、外
径は第２の測定位置で測定することができる。しかし、
双方の測定位置で同一の寸法を形状寸法変数として測定
すると共に、上述したように、測定した形状寸法変数或
はそれについて予測した推定値が同時にプロセス制御シ
ステムの被制御変数である方法が好ましい。
【００２３】ステップｂ）において説明した時間は、被
制御変数の実際値が第２の測定位置に基づいて求めるべ
きであれば、制御システムの測定ムダ時間に相当する。
方法のこのステップにおいて、第１の測定位置で測定さ
れた形状寸法変数は、測定ムダ時間に等しい時間の間だ
けシフトレジスタにおいて遅延した後、第２の測定位置
で再び測定される。第１の測定位置及び第２の測定位置
で測定された値は経験的に決定される次の数式（２）で
表される。 y2(t) = a0(t) + a1・y1(t - Tdead) ・・・・・（２） ここで、 y1 = 第１の測定位置での測定値 y2 = 第２の測定位置での測定値 a0 = 時間変化パラメータ a1 = 時間不変パラメータ t = 時間 Tdead = 測定ムダ時間 であり、パラメータa1はプロセスに固有の定数である
が、パラメータa0は、この場合求めるべき相関値である
と同時に、製造プロセスの過程を通してゆっくり変化す
ることができる。
制御変数の実際値が第２の測定位置に基づいて求めるべ
きであれば、制御システムの測定ムダ時間に相当する。
方法のこのステップにおいて、第１の測定位置で測定さ
れた形状寸法変数は、測定ムダ時間に等しい時間の間だ
けシフトレジスタにおいて遅延した後、第２の測定位置
で再び測定される。第１の測定位置及び第２の測定位置
で測定された値は経験的に決定される次の数式（２）で
表される。 y2(t) = a0(t) + a1・y1(t - Tdead) ・・・・・（２） ここで、 y1 = 第１の測定位置での測定値 y2 = 第２の測定位置での測定値 a0 = 時間変化パラメータ a1 = 時間不変パラメータ t = 時間 Tdead = 測定ムダ時間 であり、パラメータa1はプロセスに固有の定数である
が、パラメータa0は、この場合求めるべき相関値である
と同時に、製造プロセスの過程を通してゆっくり変化す
ることができる。
【００２４】従って、ステップｃ）によれば、このよう
に測定した値から、プロセスの期間を通してほぼ一定に
とどまっている相関値を求めることが可能である。その
後この相関値を、第１の測定位置での形状寸法変数の１
回置きの（ムダ時間なし）測定毎に、第２の測定位置で
の推定値を予測するための基準として用いることができ
る。
に測定した値から、プロセスの期間を通してほぼ一定に
とどまっている相関値を求めることが可能である。その
後この相関値を、第１の測定位置での形状寸法変数の１
回置きの（ムダ時間なし）測定毎に、第２の測定位置で
の推定値を予測するための基準として用いることができ
る。
【００２５】次に、被制御変数の実際値は、式（１）に
相当する次式により計算することができる。 ycontrol(t) = a1(t) + (y2(t) - a1・y1(t - Tdead)) ・・・・・（３）
相当する次式により計算することができる。 ycontrol(t) = a1(t) + (y2(t) - a1・y1(t - Tdead)) ・・・・・（３）
【００２６】推定値の特に正確な予測は、相関値をステ
ップｃ）に従って求めるだけでなく制御変数の測定値し
くは設定値に基づいて求める方法によって、得られる。
ップｃ）に従って求めるだけでなく制御変数の測定値し
くは設定値に基づいて求める方法によって、得られる。
【００２７】特に有利であると分かった方法は、相関値
が規則正しい時間間隔で、好ましくは０．５〜５秒の範
囲の間隔で更新される方法である。これ等の値は０．２
〜４ｍ／ｍｉｎの中庸の速度での構成品の線引きにあて
はまる。しかし、適当なサンプリング周波数の選択は、
構成品が線引きされる速度に非常に強く依存する。毎秒
数メートルの範囲の非常に高速の線引き速度では、０．
１Ｈｚ以下の範囲のもっと高いサンプリング周期を用い
ることが理にかなっている。
が規則正しい時間間隔で、好ましくは０．５〜５秒の範
囲の間隔で更新される方法である。これ等の値は０．２
〜４ｍ／ｍｉｎの中庸の速度での構成品の線引きにあて
はまる。しかし、適当なサンプリング周波数の選択は、
構成品が線引きされる速度に非常に強く依存する。毎秒
数メートルの範囲の非常に高速の線引き速度では、０．
１Ｈｚ以下の範囲のもっと高いサンプリング周期を用い
ることが理にかなっている。
【００２８】好ましい被制御変数は、構成品の外径、及
び／又は、管状構成品の場合には、内径及び／又は壁厚
である。
び／又は、管状構成品の場合には、内径及び／又は壁厚
である。
【００２９】以下に述べる方法は、管状構成品の製造に
好適である。その方法では、少なくとも１つの付加的な
被制御変数、即ち第２の被制御変数が定められ、この第
２の被制御変数の推定値は、スミス予測子形式の線形モ
デルを用いることにより、制御システムの少なくとも１
つの制御変数の測定値又は設定値に基づいて、予測され
る。この方法は次のステップを含んでいる。 ａ）形状寸法変数の第１の測定を行って第２の被制御変
数の第１の値を求めるステップ。 ｂ）該ステップａ）において得られた被制御変数の公称
値及び実際値間の偏差を求めるステップ。 ｃ）前記偏差を前記制御変数の制御値の仮想変化に変換
するステップ。 ｄ）前記制御変数と前記第２の被制御変数との間に存在
する動的システム挙動の現実的な線形モデルを与えるス
テップ。 ｅ）前記第１の測定位置での前記形状寸法変数の前記第
１の測定による測定値を用いて、前記制御値における前
記仮想変化と、前記ステップｄ）による前記線形モデル
とに基づいて、前記推定値を予測するステップ。
好適である。その方法では、少なくとも１つの付加的な
被制御変数、即ち第２の被制御変数が定められ、この第
２の被制御変数の推定値は、スミス予測子形式の線形モ
デルを用いることにより、制御システムの少なくとも１
つの制御変数の測定値又は設定値に基づいて、予測され
る。この方法は次のステップを含んでいる。 ａ）形状寸法変数の第１の測定を行って第２の被制御変
数の第１の値を求めるステップ。 ｂ）該ステップａ）において得られた被制御変数の公称
値及び実際値間の偏差を求めるステップ。 ｃ）前記偏差を前記制御変数の制御値の仮想変化に変換
するステップ。 ｄ）前記制御変数と前記第２の被制御変数との間に存在
する動的システム挙動の現実的な線形モデルを与えるス
テップ。 ｅ）前記第１の測定位置での前記形状寸法変数の前記第
１の測定による測定値を用いて、前記制御値における前
記仮想変化と、前記ステップｄ）による前記線形モデル
とに基づいて、前記推定値を予測するステップ。
【００３０】予測は、制御変数及び被制御変数の間に存
在する動的システム挙動の線形モデルを用いて行われ
る。１次制御モデルは、次の一般式により規定すること
ができる。 y(t) + T・dy(t)/dt = k・u(t) ここで、 y = 被制御変数 u = 制御変数 T = 被制御変数と制御変数の変化間の動的関係
を規定する時定数 T・dy(t)/dt= 時間についての被制御変数の微分 k = 制御変数の変化と被制御変数の変化との間
の定比例制御因子であり、Ｔは通常経験的に決定され、
ｋは特定の当該制御回路について容易に分析的に導出す
ることができる。
在する動的システム挙動の線形モデルを用いて行われ
る。１次制御モデルは、次の一般式により規定すること
ができる。 y(t) + T・dy(t)/dt = k・u(t) ここで、 y = 被制御変数 u = 制御変数 T = 被制御変数と制御変数の変化間の動的関係
を規定する時定数 T・dy(t)/dt= 時間についての被制御変数の微分 k = 制御変数の変化と被制御変数の変化との間
の定比例制御因子であり、Ｔは通常経験的に決定され、
ｋは特定の当該制御回路について容易に分析的に導出す
ることができる。
【００３１】以下に、上述した一般式に基づいて導出さ
れる、構成品の直径（Ｄ）の制御のための線形モデル、
その断面積（Ａ）、或は、管状構成品の場合には、壁厚
（Ｗ）及び壁厚対直径比（Ｑ）について説明する。
れる、構成品の直径（Ｄ）の制御のための線形モデル、
その断面積（Ａ）、或は、管状構成品の場合には、壁厚
（Ｗ）及び壁厚対直径比（Ｑ）について説明する。
【００３２】
直径及び壁厚の線形モデル
D(t) = D0 + Dv(t) + Dp(t)
Dv(t) + Tv・dDv(t)/dt = | Dp(t) + 2・Tp・dDp(t)/dt + Tp 2・d2Dp(t)/dt2 =
kD,v・(v(t) - v0) | kD,p・(p(t) - p0)
kD,v = - D0/2・V0 | kD,p=(D0/2p0)・((D0-2W0)/(D0-W0))・log(1/Q0)
W(t) = W0 + Wv(t) + Wp(t)
Wv(t) + Tv・dWv(t)/dt = | Wp(t) + 2・Tp・dWp(t)/dt + Tp 2・d2Wp(t)/dt2 =
kwv・(V(t) - V0) | kWp・(p(t) - p0)
kW,v = - W0/2・V0 | kW,p = - W0/2・p0・D0/(D0 - W0)・log(1/Q0)
断面積の線形モデル
A(t) = A0 + Av(t)
Av(t) + Tv・dAv(t)/dt = ka,v・(V(t) - V0)
ka,v = - A0/V0
直径対壁厚比の線形モデル
Q(t) = Q0 + Qp(t), ここで Q = W/D
Qp(t) + 2・Tp・dQp(t)/dt + Tp 2・d2Qp(t)/dt2 = kQ,p・(p(t) - p0)
kQ,p = - Q0/p0・log(1/QN), ここでQN = (W0/D0)/(WRoh/DRoh)
ここで、
t = プロセスの時間又は持続時間
v = 線引き速度
v0 = 線引き速度の作動点
p = 吹込み圧力
p0 = 吹込み圧力の作動点
D = 直径
D0 = 直径の公称値
DRoh = ガラス母材の直径
Dv = 直径の線引き速度成分
Dp = 直径の吹込み圧力成分
W = 壁厚
W0 = 壁厚の公称値
WRoh = ガラス母材の壁厚
Wv = 壁厚の線引き速度成分
Wp = 壁厚の吹込み圧力成分
A = 断面積
A0 = 断面積の公称値
Av = 断面積の線引き速度成分
Q = 直径対壁厚比（＝線引き比）
Q0 = 線引き比の公称値
Qp = 線引き比の吹込み圧力成分
QN = 線引き比の正規化公称値
kD,v = 線引き速度及び直径間の比例制御因子
kD,p = 吹込み圧力及び直径間の比例制御因子
kW,v = 線引き速度及び壁厚間の比例制御因子
kW,p = 吹込み圧力及び壁厚間の比例制御因子
kA,v = 線引き速度及び断面積間の比例制御因子
kQ,p = 吹込み圧力及び線引き比の公称値間の比例制御
因子 Tv = 動的線引き速度の時定数 Tp = 動的吹込み圧力の時定数
因子 Tv = 動的線引き速度の時定数 Tp = 動的吹込み圧力の時定数
【００３３】構成品の断面積を被制御変数として用い、
線引き速度を制御変数として用いる方法は、管状の構成
品の場合、特に有利である。“構成品の断面積”という
表現は、線引き方向に対して垂直に構成品の壁体を通る
断面の面積を意味すると理解されたい。線引き速度は構
成品の断面積に影響するが、管状の構成品の内部に加え
られる吹込み圧力は影響しない。従って、逆に言えば、
別の好適な方法においては、壁厚対外径比又は壁厚対内
径比が被制御変数として用いられ、管状の構成品の内部
に加えられる制御可能な吹込み圧力が制御変数として用
いられる。
線引き速度を制御変数として用いる方法は、管状の構成
品の場合、特に有利である。“構成品の断面積”という
表現は、線引き方向に対して垂直に構成品の壁体を通る
断面の面積を意味すると理解されたい。線引き速度は構
成品の断面積に影響するが、管状の構成品の内部に加え
られる吹込み圧力は影響しない。従って、逆に言えば、
別の好適な方法においては、壁厚対外径比又は壁厚対内
径比が被制御変数として用いられ、管状の構成品の内部
に加えられる制御可能な吹込み圧力が制御変数として用
いられる。
【００３４】断面積と壁厚対直径比は、ここでは、モデ
ル・ベースの方法による壁厚の制御のための“等価変
数”として役に立つ。この場合、括れ部近くの第１の測
定位置での形状寸法変数の測定に基づいて予測を行うこ
とが絶対的に必要であるわけではない。それにもかかわ
らず、２つの予測方法、即ち、第１の測定位置での形状
寸法変数の測定に基づいて被制御変数を予測する方法
と、プロセスパラメータの設定値を考慮に入れた線形モ
デルに基づいて被制御変数を予測する方法とを組み合わ
せることによって、断面積の場合も、また、壁厚対直径
比の場合も、寸法精度を更に向上させることが可能であ
る。
ル・ベースの方法による壁厚の制御のための“等価変
数”として役に立つ。この場合、括れ部近くの第１の測
定位置での形状寸法変数の測定に基づいて予測を行うこ
とが絶対的に必要であるわけではない。それにもかかわ
らず、２つの予測方法、即ち、第１の測定位置での形状
寸法変数の測定に基づいて被制御変数を予測する方法
と、プロセスパラメータの設定値を考慮に入れた線形モ
デルに基づいて被制御変数を予測する方法とを組み合わ
せることによって、断面積の場合も、また、壁厚対直径
比の場合も、寸法精度を更に向上させることが可能であ
る。
【００３５】このような組み合わせの方法は、寸法精度
を確保するために少なくとも２つの異なる被制御変数を
制御する必要がある中空ファイバのチューブを製造する
際に有用であることが分かった。この場合に好ましいの
は、外径と断面積の組み合わせ及び外径と壁厚対外径比
の組み合わせである。しかし、他の組み合わせも考える
ことができ、本発明ではそのような組み合わせを排除す
るものではない。
を確保するために少なくとも２つの異なる被制御変数を
制御する必要がある中空ファイバのチューブを製造する
際に有用であることが分かった。この場合に好ましいの
は、外径と断面積の組み合わせ及び外径と壁厚対外径比
の組み合わせである。しかし、他の組み合わせも考える
ことができ、本発明ではそのような組み合わせを排除す
るものではない。
【００３６】管状構成品の製造の際には、外径を第１の
被制御変数として用い、この管状構成品の内部に維持さ
れる吹込み圧力を外径の制御変数として用いると共に、
構成品の壁体の断面積を第２の被制御変数として用い、
線引き速度を断面積の制御変数として用いることが特に
有用であることが分かった。
被制御変数として用い、この管状構成品の内部に維持さ
れる吹込み圧力を外径の制御変数として用いると共に、
構成品の壁体の断面積を第２の被制御変数として用い、
線引き速度を断面積の制御変数として用いることが特に
有用であることが分かった。
【００３７】管状構成品を製造するための別の好ましい
方法においては、外径を第１の被制御変数として用い、
線引き速度を外径の制御変数として用いると共に、構成
品の壁厚対外径比を第２の被制御変数として用い、管状
構成品の内部に維持される吹込み圧力を壁厚対外径比に
ついての制御変数として用いる。
方法においては、外径を第１の被制御変数として用い、
線引き速度を外径の制御変数として用いると共に、構成
品の壁厚対外径比を第２の被制御変数として用い、管状
構成品の内部に維持される吹込み圧力を壁厚対外径比に
ついての制御変数として用いる。
【００３８】２つの自動制御回路は通常互いに影響し合
うので、この２つの制御回路の静的又は動的な減結合を
行うことが有利である。静的減結合とは対照的に、動的
減結合は、問題の制御変数が被制御変数に対して時間に
関し異なる仕方で振る舞うという事実を考慮に入れてい
る。
うので、この２つの制御回路の静的又は動的な減結合を
行うことが有利である。静的減結合とは対照的に、動的
減結合は、問題の制御変数が被制御変数に対して時間に
関し異なる仕方で振る舞うという事実を考慮に入れてい
る。
【００３９】制御システムにおいてファジィ論理制御装
置が用いられる方法は、寸法的に正確な構成品の製造に
特に適することが分かった。このようにして、解法の発
見を助ける制御計画を制御システムに組み入れることが
できる。
置が用いられる方法は、寸法的に正確な構成品の製造に
特に適することが分かった。このようにして、解法の発
見を助ける制御計画を制御システムに組み入れることが
できる。
【００４０】更に、プロセスに関する上述した目的は、
括れ部の温度を測定すると共に、その温度を被制御変数
として用いることによって、上述した方法に基づいて達
成することができる。
括れ部の温度を測定すると共に、その温度を被制御変数
として用いることによって、上述した方法に基づいて達
成することができる。
【００４１】例えば、延伸プロセスの始動局面又は最終
局面の間に生じるような括れ部の温度変化は、本発明の
方法により検出され、加熱装置の温度の補正によって補
償することができる。ここで、加熱装置の温度ではな
く、括れ部の領域におけるガラスの温度は、ガラスの変
形挙動を決定する因子であることに留意しておかねばな
らない。括れ部の温度の均一性が向上すると、動的変形
挙動の一様性がそれだけ増し、構成品の寸法精度に有意
な向上が見られる。括れ部の温度は、加熱装置の温度の
代わりに、或いは同温度と共に、被制御変数として使用
することができる。
局面の間に生じるような括れ部の温度変化は、本発明の
方法により検出され、加熱装置の温度の補正によって補
償することができる。ここで、加熱装置の温度ではな
く、括れ部の領域におけるガラスの温度は、ガラスの変
形挙動を決定する因子であることに留意しておかねばな
らない。括れ部の温度の均一性が向上すると、動的変形
挙動の一様性がそれだけ増し、構成品の寸法精度に有意
な向上が見られる。括れ部の温度は、加熱装置の温度の
代わりに、或いは同温度と共に、被制御変数として使用
することができる。
【００４２】好適な方法においては、加熱装置の温度も
また測定される。括れ部の温度はカスケード制御システ
ムにおいて主被制御変数として用いられるが、加熱装置
の温度は補助被制御変数として用いられる。加熱装置の
温度は、関連した温度制御装置における変化に迅速に感
応するが、括れ部の温度は、周囲温度の変化の結果とし
て、緩慢に変化する。従って、この変形実施形態の方法
は、制御挙動に関して、加熱装置の温度を極度に均一に
保つために非常に短い積算時間をもつ制御対象と、変形
領域における粘性を再現可能に求めるために非常に長い
積算時間をもつ制御対象との双方を使用可能であるとい
う利点をもたらす。括れ部の温度は高温計で測定するこ
とが有利である。
また測定される。括れ部の温度はカスケード制御システ
ムにおいて主被制御変数として用いられるが、加熱装置
の温度は補助被制御変数として用いられる。加熱装置の
温度は、関連した温度制御装置における変化に迅速に感
応するが、括れ部の温度は、周囲温度の変化の結果とし
て、緩慢に変化する。従って、この変形実施形態の方法
は、制御挙動に関して、加熱装置の温度を極度に均一に
保つために非常に短い積算時間をもつ制御対象と、変形
領域における粘性を再現可能に求めるために非常に長い
積算時間をもつ制御対象との双方を使用可能であるとい
う利点をもたらす。括れ部の温度は高温計で測定するこ
とが有利である。
【００４３】装置に関しては、前述した目的は、本発明
に従って、構成品の形状寸法変数を検出する測定装置を
提供することにより、また、括れ部の軟化領域における
測定位置をこの装置に割り当てることにより達成するこ
とができる。
に従って、構成品の形状寸法変数を検出する測定装置を
提供することにより、また、括れ部の軟化領域における
測定位置をこの装置に割り当てることにより達成するこ
とができる。
【００４４】本発明によって要求されているようなこの
測定装置を提供することにより、構成品の形状寸法変数
をムダ時間なしに測定することが可能になる。該測定装
置は、例えば外径又は壁厚とすることができる、軟化領
域にある構成品の形状寸法変数を検出する。これは、構
成品が未だに変形を受けており、また、形状寸法変数の
測定値が同形状寸法変数の最終的な実際値と必ずしも一
致しないことを意味している。しかし、ムダ時間なしに
測定された形状寸法変数の値によって、本発明による方
法に基づいて前述したように、最終値に関する予測を行
うことが可能である。この最終値は、構成品の形状寸法
変数がもつと予測され、また、プロセス制御の被制御変
数についての実際値として後から使用でき、或いはこの
最終値から、かかる実際値を導出できる。
測定装置を提供することにより、構成品の形状寸法変数
をムダ時間なしに測定することが可能になる。該測定装
置は、例えば外径又は壁厚とすることができる、軟化領
域にある構成品の形状寸法変数を検出する。これは、構
成品が未だに変形を受けており、また、形状寸法変数の
測定値が同形状寸法変数の最終的な実際値と必ずしも一
致しないことを意味している。しかし、ムダ時間なしに
測定された形状寸法変数の値によって、本発明による方
法に基づいて前述したように、最終値に関する予測を行
うことが可能である。この最終値は、構成品の形状寸法
変数がもつと予測され、また、プロセス制御の被制御変
数についての実際値として後から使用でき、或いはこの
最終値から、かかる実際値を導出できる。
【００４５】測定は非接触式で行われる。これは、測定
値を得る構成品上の測定位置が測定装置からある距離だ
け離れていることを意味している。測定装置は、直径を
測定するために通常用いられているような光学機器とす
ることがき、或いはビデオカメラとすることができる。
値を得る構成品上の測定位置が測定装置からある距離だ
け離れていることを意味している。測定装置は、直径を
測定するために通常用いられているような光学機器とす
ることがき、或いはビデオカメラとすることができる。
【００４６】ある距離だけ離れた２つの測定装置を有し
て制御ユニットに接続された装置が特に有効であること
が分かった。各測定装置の測定位置は互いにある距離だ
け離れたままである。追加の測定装置の測定位置は、構
成品が最早変形を受けることがない領域にある。そこで
測定された形状寸法変数の値は寸法精度を監視するのに
役立つ。また、本発明の方法に基づいて前述したよう
に、このようにして得られた測定値は、プロセス制御の
ため共通の制御ユニットにおいて処理することが可能で
ある。
て制御ユニットに接続された装置が特に有効であること
が分かった。各測定装置の測定位置は互いにある距離だ
け離れたままである。追加の測定装置の測定位置は、構
成品が最早変形を受けることがない領域にある。そこで
測定された形状寸法変数の値は寸法精度を監視するのに
役立つ。また、本発明の方法に基づいて前述したよう
に、このようにして得られた測定値は、プロセス制御の
ため共通の制御ユニットにおいて処理することが可能で
ある。
【００４７】測定装置の１つを加熱要素の近傍に据え付
けることが有利である。これにより、特に、ガラス母材
の軟化領域、即ち括れ部の位置がプロセスの過程を通し
て変化する危険がある時に、測定装置の調節を簡単にす
る。この測定装置は、加熱装置の外側に配置することが
推奨される。加熱装置には少なくとも１つの開口が設け
られていて、この開口を介して、形状寸法変数の測定を
非接触式で行うことができる。このようにして、測定装
置は軟化領域の非常に近くに位置付けることができる。
けることが有利である。これにより、特に、ガラス母材
の軟化領域、即ち括れ部の位置がプロセスの過程を通し
て変化する危険がある時に、測定装置の調節を簡単にす
る。この測定装置は、加熱装置の外側に配置することが
推奨される。加熱装置には少なくとも１つの開口が設け
られていて、この開口を介して、形状寸法変数の測定を
非接触式で行うことができる。このようにして、測定装
置は軟化領域の非常に近くに位置付けることができる。
【００４８】直径を測定するための装置を設けることが
好ましい。この場合、構成品の直径は形状寸法変数とし
て役立つ。管状の構成品の場合、内径又は壁厚を測定す
る。
好ましい。この場合、構成品の直径は形状寸法変数とし
て役立つ。管状の構成品の場合、内径又は壁厚を測定す
る。
【００４９】ガラス母材の温度を軟化領域において、即
ち括れ部の領域において測定するために、制御ユニット
に接続された高温計が設けられている装置も有用である
ことが分かった。括れ部の温度をプロセスの制御の際に
考慮に入れることが有利である。その結果、特に、プロ
セスの初期や末期に起こるような温度の変動状態下で、
装置は、プロセスがもっと一様に動くことを可能にす
る。
ち括れ部の領域において測定するために、制御ユニット
に接続された高温計が設けられている装置も有用である
ことが分かった。括れ部の温度をプロセスの制御の際に
考慮に入れることが有利である。その結果、特に、プロ
セスの初期や末期に起こるような温度の変動状態下で、
装置は、プロセスがもっと一様に動くことを可能にす
る。
【００５０】制御ユニットが線引き装置、及び／又は給
送装置、及び／又は加熱装置、及び／又は（中空の円筒
形構成品の場合）構成品の内圧のための制御弁に接続さ
れる装置が特に適切であることが分かった。
送装置、及び／又は加熱装置、及び／又は（中空の円筒
形構成品の場合）構成品の内圧のための制御弁に接続さ
れる装置が特に適切であることが分かった。
【００５１】制御ユニットのためにファジィ論理制御装
置を用いる装置が特に有用であることが分かった。この
場合、全ての制御装置をファジィ論理制御装置として設
計することが好ましい。
置を用いる装置が特に有用であることが分かった。この
場合、全ての制御装置をファジィ論理制御装置として設
計することが好ましい。
【００５２】
【発明の実施の形態】本発明の例示的な実施の形態につ
いて、図面を参照して以下に詳細に説明する。図１にお
いて、符号１は中空の、円筒形のシリカガラス母材を表
しており、該母材１は、支持部材２によって保持される
と共に、給送装置（図１には図示せず）によって炉（加
熱装置）３に連続的に給送される。母材１は、その一端
から始まって、炉３の内部で一領域づつ加熱されるの
で、同母材は変形帯域４において軟化し、そして、チュ
ーブ（構成品）６は、括れ部５を形成しながら、線引き
装置もしくはユニット７により母材から引き離すことが
できる。
いて、図面を参照して以下に詳細に説明する。図１にお
いて、符号１は中空の、円筒形のシリカガラス母材を表
しており、該母材１は、支持部材２によって保持される
と共に、給送装置（図１には図示せず）によって炉（加
熱装置）３に連続的に給送される。母材１は、その一端
から始まって、炉３の内部で一領域づつ加熱されるの
で、同母材は変形帯域４において軟化し、そして、チュ
ーブ（構成品）６は、括れ部５を形成しながら、線引き
装置もしくはユニット７により母材から引き離すことが
できる。
【００５３】チューブ６の外径を測定するため、直径測
定装置８が設けられている。直径測定装置８は、ある距
離だけ変形帯域４から離間して配置されている。離間距
離は、シリカガラスが完全に固化する前にチューブが延
伸される長さによって決められる。完全な冷却により生
ずるチューブ６の直径の僅かな変化は別にして、直径測
定装置８は、チューブ６の最終外径を測定する。
定装置８が設けられている。直径測定装置８は、ある距
離だけ変形帯域４から離間して配置されている。離間距
離は、シリカガラスが完全に固化する前にチューブが延
伸される長さによって決められる。完全な冷却により生
ずるチューブ６の直径の僅かな変化は別にして、直径測
定装置８は、チューブ６の最終外径を測定する。
【００５４】変化帯域４内のチューブの直径を測定する
ため、炉３の直ぐ近くに第１の直径測定装置９が設けら
れている。この第１の直径測定装置９は、炉３に形成さ
れた開口１０を介して非接触式で変形帯域４の領域にお
けるチューブの外径を検出する。第１の直径測定装置９
は、変形帯域４の粘性のある出口領域、即ち括れ部５の
下部領域に対応して配置される。
ため、炉３の直ぐ近くに第１の直径測定装置９が設けら
れている。この第１の直径測定装置９は、炉３に形成さ
れた開口１０を介して非接触式で変形帯域４の領域にお
けるチューブの外径を検出する。第１の直径測定装置９
は、変形帯域４の粘性のある出口領域、即ち括れ部５の
下部領域に対応して配置される。
【００５５】この点において測定された直径の値によっ
て、チューブの最終直径の推定値をムダ時間なしに予測
することができる。対称的に、直径測定装置８により測
定された直径に基づいて予測された推定値は、測定ムダ
時間に関連した誤差の影響を受ける。
て、チューブの最終直径の推定値をムダ時間なしに予測
することができる。対称的に、直径測定装置８により測
定された直径に基づいて予測された推定値は、測定ムダ
時間に関連した誤差の影響を受ける。
【００５６】更に、壁厚を測定するために、壁厚測定装
置１１が設けられており、これは、線引き方向（方向の
矢印１２で示されている）において見て、直径測定装置
８の真下に配置されている。壁厚測定装置１１は反射法
に従って作動する。即ち、壁厚はチューブ６の内面及び
外面によってもたらされる反射ピーク間の距離に基づい
て決定される。
置１１が設けられており、これは、線引き方向（方向の
矢印１２で示されている）において見て、直径測定装置
８の真下に配置されている。壁厚測定装置１１は反射法
に従って作動する。即ち、壁厚はチューブ６の内面及び
外面によってもたらされる反射ピーク間の距離に基づい
て決定される。
【００５７】炉３の温度を測定するため、第１の高温計
１３が用いられる。括れ部５の温度は第２の高温計１４
によって測定される。炉３の温度は温度制御装置１５に
より制御される。この温度制御のため、第２の高温計１
４により測定された括れ部の温度が主被制御変数として
用いられるのに対して、第１の高温計１３により測定さ
れた温度はカスケード制御システムにおいて補助の被制
御変数として考慮に入れられる。
１３が用いられる。括れ部５の温度は第２の高温計１４
によって測定される。炉３の温度は温度制御装置１５に
より制御される。この温度制御のため、第２の高温計１
４により測定された括れ部の温度が主被制御変数として
用いられるのに対して、第１の高温計１３により測定さ
れた温度はカスケード制御システムにおいて補助の被制
御変数として考慮に入れられる。
【００５８】支持部材２は、チューブ６の内部に開口す
る孔１６を有し、圧縮空気がこの孔１６を介して、弁１
７及び圧力制御装置１８によりチューブ６の内部に導入
される。チューブ６内の内圧は、圧力測定装置１９によ
って測定される。
る孔１６を有し、圧縮空気がこの孔１６を介して、弁１
７及び圧力制御装置１８によりチューブ６の内部に導入
される。チューブ６内の内圧は、圧力測定装置１９によ
って測定される。
【００５９】チューブが引き離される速度は、速度測定
装置２２により検出され、速度制御装置２１によって調
節される。
装置２２により検出され、速度制御装置２１によって調
節される。
【００６０】図に概略的に示したように、種々の測定装
置８，９，１３，１４，１９，２２に割り当てられたチ
ューブ６及び炉３の近くの測定位置は、これらの測定装
置から延びる接続線により特徴的に示されている。
置８，９，１３，１４，１９，２２に割り当てられたチ
ューブ６及び炉３の近くの測定位置は、これらの測定装
置から延びる接続線により特徴的に示されている。
【００６１】以下のパラメータは中央演算処理ユニット
２０に供給される。即ち、速度測定装置２２によって測
定されるチューブ線引き速度と、直径測定装置８によっ
て測定されるチューブの外径と、第１の直径測定装置９
によって測定されるチューブの外径と、壁厚測定装置１
１によって測定されるチューブの壁厚と、第１の高温計
１３によって測定される炉３の温度と、高温計１４によ
って測定される括れ部５の温度と、圧力測定装置１９に
よって測定されるチューブ内の内圧とである。中央演算
処理ユニット２０は、圧縮空気の圧力制御装置１８と、
炉３の温度制御装置１５と、線引きユニット７の制御装
置２１とを制御する。
２０に供給される。即ち、速度測定装置２２によって測
定されるチューブ線引き速度と、直径測定装置８によっ
て測定されるチューブの外径と、第１の直径測定装置９
によって測定されるチューブの外径と、壁厚測定装置１
１によって測定されるチューブの壁厚と、第１の高温計
１３によって測定される炉３の温度と、高温計１４によ
って測定される括れ部５の温度と、圧力測定装置１９に
よって測定されるチューブ内の内圧とである。中央演算
処理ユニット２０は、圧縮空気の圧力制御装置１８と、
炉３の温度制御装置１５と、線引きユニット７の制御装
置２１とを制御する。
【００６２】中央演算処理ユニット２０は、入力矢印２
３で示すように、チューブの内径、チューブの外径、壁
厚、スループットもしくは処理能力等についての値のよ
うな所定の公称値を入力として受け取ることができる。
３で示すように、チューブの内径、チューブの外径、壁
厚、スループットもしくは処理能力等についての値のよ
うな所定の公称値を入力として受け取ることができる。
【００６３】以下に、本発明による方法の例示的な実施
形態を図１に基づいてもっと詳細に説明する。
形態を図１に基づいてもっと詳細に説明する。
【００６４】炉３におけるチューブ６の変形中に、断面
積も壁厚対直径比も減少する。軸方向に作用する変形の
力は、ここで用いられる固定の設定給送速度と制御可能
なチューブ線引き速度との間の差から間接的に生ずる。
半径方向におけるチューブ６の変形の力は、チューブの
内部と周囲との間の確定圧力差の結果であり、これは吹
込み圧力とも呼ばれる。
積も壁厚対直径比も減少する。軸方向に作用する変形の
力は、ここで用いられる固定の設定給送速度と制御可能
なチューブ線引き速度との間の差から間接的に生ずる。
半径方向におけるチューブ６の変形の力は、チューブの
内部と周囲との間の確定圧力差の結果であり、これは吹
込み圧力とも呼ばれる。
【００６５】第１の例示的な実施形態において、シリカ
ガラスの母材は一定速度で炉３に送られる。炉３の温度
は、最初、約２２００℃に設定されている。高温計１４
によって測定され、約１８００℃の公称値に調節される
括れ部５の温度は、炉の温度制御のための被制御変数と
して用いられる。
ガラスの母材は一定速度で炉３に送られる。炉３の温度
は、最初、約２２００℃に設定されている。高温計１４
によって測定され、約１８００℃の公称値に調節される
括れ部５の温度は、炉の温度制御のための被制御変数と
して用いられる。
【００６６】チューブ６の外径とチューブ６の壁体の断
面積とは、プロセスの制御のための被制御変数として用
いられる。吹込み圧力は外径のための制御変数として用
いられ、また、線引き速度は断面積のための制御変数と
して用いられる。
面積とは、プロセスの制御のための被制御変数として用
いられる。吹込み圧力は外径のための制御変数として用
いられ、また、線引き速度は断面積のための制御変数と
して用いられる。
【００６７】制御入力と一致させるために断面積をどの
ようにして調節するか、以下に説明する。
ようにして調節するか、以下に説明する。
【００６８】測定位置２５において、第１の直径測定位
置９がチューブの外径について第１の値を測定する。チ
ューブ６の壁厚は壁厚測定位置２２によって測定され、
この測定値から壁体の断面積を計算する。この計算値か
ら、チューブ壁体の断面積の公称値と実際値の偏差が分
かり、チューブ線引き速度の第１の仮想変化に変換され
る。チューブ線引き速度と、チューブ壁体の断面積と、
チューブ線引き速度の仮想変化との間に存在する動的シ
ステム挙動の現実モデルに基づいて、また、第１の測定
位置２５での外径の第１測定で得られる測定値を考慮し
て、断面積についての推定値が予測される。この推定値
は、プロセス制御の更なる過程のための被制御変数の実
際値として後から使用される。
置９がチューブの外径について第１の値を測定する。チ
ューブ６の壁厚は壁厚測定位置２２によって測定され、
この測定値から壁体の断面積を計算する。この計算値か
ら、チューブ壁体の断面積の公称値と実際値の偏差が分
かり、チューブ線引き速度の第１の仮想変化に変換され
る。チューブ線引き速度と、チューブ壁体の断面積と、
チューブ線引き速度の仮想変化との間に存在する動的シ
ステム挙動の現実モデルに基づいて、また、第１の測定
位置２５での外径の第１測定で得られる測定値を考慮し
て、断面積についての推定値が予測される。この推定値
は、プロセス制御の更なる過程のための被制御変数の実
際値として後から使用される。
【００６９】このために使用される現実的モデルは次の
式により特徴的に表される。断面積のモデルは、 y(t) + T・dy(t)/dt = k・u(t) ここで、実施形態では、ｙは断面積、dy／dtは断面積の
時間変化率、ｕは線引き速度、ｔは時間、ｋは比例制御
因子、Ｔは時定数である。
式により特徴的に表される。断面積のモデルは、 y(t) + T・dy(t)/dt = k・u(t) ここで、実施形態では、ｙは断面積、dy／dtは断面積の
時間変化率、ｕは線引き速度、ｔは時間、ｋは比例制御
因子、Ｔは時定数である。
【００７０】次に、被制御変数の実際値は次の式に従っ
て演算される。 ycontrol(t) = ypredicted(t) + (ymeasured(t) - ypredicted(t - Tdead)) ・・・・・(１) ここで、実施形態では、 ycontrol ＝被制御変数の実際値 ypredicted＝線形モデルにより予測された断面積及び測
定された線引き速度の推定値 ymeasured ＝外径及び壁厚の測定値から演算された断面
積の値 t ＝時間 Tdead ＝測定ムダ時間 である。
て演算される。 ycontrol(t) = ypredicted(t) + (ymeasured(t) - ypredicted(t - Tdead)) ・・・・・(１) ここで、実施形態では、 ycontrol ＝被制御変数の実際値 ypredicted＝線形モデルにより予測された断面積及び測
定された線引き速度の推定値 ymeasured ＝外径及び壁厚の測定値から演算された断面
積の値 t ＝時間 Tdead ＝測定ムダ時間 である。
【００７１】制御入力もしくは操作量に適合するように
外径をどのように調節するか、以下に説明する。測定ム
ダ時間をなくすために、チューブ６の外径を予測する。
このチューブ外径の予測のために、チューブ６の直径を
変形帯域４における上側の測定位置２５で先ず測定し、
次に、上側の測定位置２５と下側の測定位置２４の間の
測定ムダ時間に等しい遅延をシフトレジスタにおいて行
った後、下側の測定位置２４で直径測定装置８により測
定されたチューブ直径と比較する。
外径をどのように調節するか、以下に説明する。測定ム
ダ時間をなくすために、チューブ６の外径を予測する。
このチューブ外径の予測のために、チューブ６の直径を
変形帯域４における上側の測定位置２５で先ず測定し、
次に、上側の測定位置２５と下側の測定位置２４の間の
測定ムダ時間に等しい遅延をシフトレジスタにおいて行
った後、下側の測定位置２４で直径測定装置８により測
定されたチューブ直径と比較する。
【００７２】その後、相関モデルを用いて、上側の測定
位置２５で測定した外径と下側の測定位置２４で測定し
た外径の間の相関値を求める。次に、この相関値は、第
１の直径測定装置９により次々と測定される各外径につ
いてチューブの最終外径を予測するために用いることが
できる。
位置２５で測定した外径と下側の測定位置２４で測定し
た外径の間の相関値を求める。次に、この相関値は、第
１の直径測定装置９により次々と測定される各外径につ
いてチューブの最終外径を予測するために用いることが
できる。
【００７３】使用される予測モデルは、次の式により定
義することができる。 a0(t) = y2(t) - a1・y1(t - Tdead) ここで、 y1 = 第１の測定位置での外径の測定値 y2 = 第２の測定位置での外径の測定値 a0 = 求めるべき時間変化相関値 a1 = 時間不変パラメータ t = 時間 Tdead = 測定ムダ時間 である。
義することができる。 a0(t) = y2(t) - a1・y1(t - Tdead) ここで、 y1 = 第１の測定位置での外径の測定値 y2 = 第２の測定位置での外径の測定値 a0 = 求めるべき時間変化相関値 a1 = 時間不変パラメータ t = 時間 Tdead = 測定ムダ時間 である。
【００７４】しかる後、外径の被制御変数の実際値は次
の式に従って演算する。 ycontrol(t) = a1・y1(t) + (y2(t) - a1・y1(t - Tdead)) ここで、ycontrolが被制御変数の実際値である。
の式に従って演算する。 ycontrol(t) = a1・y1(t) + (y2(t) - a1・y1(t - Tdead)) ここで、ycontrolが被制御変数の実際値である。
【００７５】本発明の有利な効果は、チューブ材料のス
トランド全体にわたり、チューブ６の全寸法の精度が有
意に向上することにあり、制御のために、ムダ時間なし
に推定された断面積の値が壁厚測定装置２２によって測
定された実際の壁厚と、それから演算された断面積との
代わりに用いられる限り、また、ムダ時間なしに推定さ
れた外径の値が用いられる限り、特に、該寸法は、チュ
ーブの断面積を含む。
トランド全体にわたり、チューブ６の全寸法の精度が有
意に向上することにあり、制御のために、ムダ時間なし
に推定された断面積の値が壁厚測定装置２２によって測
定された実際の壁厚と、それから演算された断面積との
代わりに用いられる限り、また、ムダ時間なしに推定さ
れた外径の値が用いられる限り、特に、該寸法は、チュ
ーブの断面積を含む。
【００７６】制御変数と被制御変数の組み合わせの使
用、即ち、吹込み圧力によるチューブの外径の制御と線
引き速度による断面積の制御とを組み合わせることは、
特に、薄肉チューブの場合に非常に有利であることが分
かった。
用、即ち、吹込み圧力によるチューブの外径の制御と線
引き速度による断面積の制御とを組み合わせることは、
特に、薄肉チューブの場合に非常に有利であることが分
かった。
【００７７】高温計１４により与えられる括れ部の温度
を用いることによって、チューブ６の寸法精度の更なる
改善が実現される。この温度測定の効果は、プロセスの
始動局面又は最終局面の間に起こるような変形温度の非
定常な変化が変形帯域４の温度変化によって認められ、
また、この非定常な変化が炉温度の補正により補償でき
ることである。この結果、変形温度の一様性が高くな
り、従って、動的変形挙動の一様性が高くなり、寸法精
度がかなり改善される。
を用いることによって、チューブ６の寸法精度の更なる
改善が実現される。この温度測定の効果は、プロセスの
始動局面又は最終局面の間に起こるような変形温度の非
定常な変化が変形帯域４の温度変化によって認められ、
また、この非定常な変化が炉温度の補正により補償でき
ることである。この結果、変形温度の一様性が高くな
り、従って、動的変形挙動の一様性が高くなり、寸法精
度がかなり改善される。
【００７８】第２の実施形態においては、シリカガラス
母材は一定速度で炉３に送られ、炉３の最初の温度は２
０００℃に設定される。高温計１４によって測定され約
１８００℃の公称値に保持される括れ部５の温度は、温
度の制御のための被制御変数として用いられる。
母材は一定速度で炉３に送られ、炉３の最初の温度は２
０００℃に設定される。高温計１４によって測定され約
１８００℃の公称値に保持される括れ部５の温度は、温
度の制御のための被制御変数として用いられる。
【００７９】チューブ６の外径とその壁厚対直径比は、
プロセスの制御のための被制御変数として用いられる。
線引き速度は外径のための制御変数として用いられ、吹
込み圧力は壁厚対直径比のための制御変数として用いら
れる。
プロセスの制御のための被制御変数として用いられる。
線引き速度は外径のための制御変数として用いられ、吹
込み圧力は壁厚対直径比のための制御変数として用いら
れる。
【００８０】壁厚対直径比を制御入力に適合するように
調節する方法について以下に詳細に説明する。
調節する方法について以下に詳細に説明する。
【００８１】測定位置２５で、第１の直径測定装置９は
チューブの外径についての第１の値を測定する。線引き
比は、壁厚測定装置２２及び直径測定装置８により求め
られた測定値から演算される。この値から、線引き比の
公称値及び実際値の偏差が決定され、吹込み圧力の第１
の仮想変化に変換される。吹込み圧力の仮想変化だけで
なく、線引き比と吹込み圧力の間に存在する動的システ
ム挙動の現実モデルに基づいて、第１の測定位置２５で
の外径の第１の測定の測定値を考慮下に、線引き比の推
定値が予測され、この予測値は、後からのプロセス制御
のための被制御変数の実際値として用いられる。
チューブの外径についての第１の値を測定する。線引き
比は、壁厚測定装置２２及び直径測定装置８により求め
られた測定値から演算される。この値から、線引き比の
公称値及び実際値の偏差が決定され、吹込み圧力の第１
の仮想変化に変換される。吹込み圧力の仮想変化だけで
なく、線引き比と吹込み圧力の間に存在する動的システ
ム挙動の現実モデルに基づいて、第１の測定位置２５で
の外径の第１の測定の測定値を考慮下に、線引き比の推
定値が予測され、この予測値は、後からのプロセス制御
のための被制御変数の実際値として用いられる。
【００８２】壁厚対直径比のモデルは、
y(t) + 2T・dy(t)/dt + T2・d2y(t)/dt2 = k・u(t)
ここで、ｙは壁厚対直径比、dy/dtは壁厚対直径比の時
間変化、d2y（t)/dt2は時間に関する壁厚対直径比の２
次導関数、ｕは吹込み圧力、ｋは比例制御因子、Ｔは時
定数である。
間変化、d2y（t)/dt2は時間に関する壁厚対直径比の２
次導関数、ｕは吹込み圧力、ｋは比例制御因子、Ｔは時
定数である。
【００８３】直径を制御入力に適合するように調節する
方法は、第１の実施形態に基づいて既に説明した方法
と、制御変数として吹込み圧力の代わりに線引き速度が
用いられている点を除いて、同様である。
方法は、第１の実施形態に基づいて既に説明した方法
と、制御変数として吹込み圧力の代わりに線引き速度が
用いられている点を除いて、同様である。
【００８４】制御変数と被制御変数をこのように組み合
わせて使用すること、即ち、線引き速度による直径の制
御及び吹込み圧力による壁厚対外径比の制御は、厚肉の
チューブの場合に特に有利であることが分かった。
わせて使用すること、即ち、線引き速度による直径の制
御及び吹込み圧力による壁厚対外径比の制御は、厚肉の
チューブの場合に特に有利であることが分かった。
【００８５】本発明による方法の第３の実施形態におい
ては、チューブ６の断面積と壁厚対外径比の双方が被制
御変数として用いられ、また、線引き速度と吹込み圧力
の双方が被制御変数として用いられる。ここで、線引き
速度は、線引き比ではなく、主としてチューブ壁体の断
面積に影響するが、これに対して、吹込み圧力は、チュ
ーブ壁体の断面積ではなく線引き比に影響する。制御シ
ステム全体において上述した２つの制御メカニズムの組
み合わせを通じて、チューブ壁体の断面積と線引き比の
双方を互いに殆ど無関係に制御することが可能である。
即ち、２つの制御回路は動的に減結合されている。
ては、チューブ６の断面積と壁厚対外径比の双方が被制
御変数として用いられ、また、線引き速度と吹込み圧力
の双方が被制御変数として用いられる。ここで、線引き
速度は、線引き比ではなく、主としてチューブ壁体の断
面積に影響するが、これに対して、吹込み圧力は、チュ
ーブ壁体の断面積ではなく線引き比に影響する。制御シ
ステム全体において上述した２つの制御メカニズムの組
み合わせを通じて、チューブ壁体の断面積と線引き比の
双方を互いに殆ど無関係に制御することが可能である。
即ち、２つの制御回路は動的に減結合されている。
【００８６】図２に示した本発明の装置の実施形態は、
中実の円柱形プリフォーム２７から光ファイバ２６を線
引きするのに用いられている。図１で用いられているも
のと同一の符号は、図１に関連して説明したものと同様
又は等価の要素を示している。
中実の円柱形プリフォーム２７から光ファイバ２６を線
引きするのに用いられている。図１で用いられているも
のと同一の符号は、図１に関連して説明したものと同様
又は等価の要素を示している。
【００８７】光ファイバ２６の直径を測定するため、変
形帯域４の外側の領域にはビデオカメラ８が設けられて
いる。変形帯域４内のファイバ直径を測定するために、
炉３の直ぐ近くに直径測定装置９が設定されている。こ
の直径測定装置９は、炉３にある開口１０を介して、非
接触式に変形帯域４の領域にあるファイバ直径を検出す
る。
形帯域４の外側の領域にはビデオカメラ８が設けられて
いる。変形帯域４内のファイバ直径を測定するために、
炉３の直ぐ近くに直径測定装置９が設定されている。こ
の直径測定装置９は、炉３にある開口１０を介して、非
接触式に変形帯域４の領域にあるファイバ直径を検出す
る。
【００８８】炉３の温度を測定するために、第１の高温
計１３が使用される。括れ部５の温度は第２の高温計１
４により測定される。炉３の温度は温度制御装置１５に
よって制御される。この温度制御装置１５は、カスケー
ド制御システムにおいて、括れ部５の温度を主な被制御
変数と考え、炉３の温度を補助の被制御変数と考える。
計１３が使用される。括れ部５の温度は第２の高温計１
４により測定される。炉３の温度は温度制御装置１５に
よって制御される。この温度制御装置１５は、カスケー
ド制御システムにおいて、括れ部５の温度を主な被制御
変数と考え、炉３の温度を補助の被制御変数と考える。
【００８９】ファイバ線引き速度は、速度測定装置２２
によって検出され速度制御装置２１により調節される。
によって検出され速度制御装置２１により調節される。
【００９０】ファイバ２６及び炉３の領域における概略
的に説明した種々の測定装置８，９，１３，１４，１５
ー１９，２２は、諸装置から出る接続線が測定すべき対
象物３，２６，２７の表面に接触する点に特徴がある。
２７はガラス母材である。
的に説明した種々の測定装置８，９，１３，１４，１５
ー１９，２２は、諸装置から出る接続線が測定すべき対
象物３，２６，２７の表面に接触する点に特徴がある。
２７はガラス母材である。
【００９１】次のパラメータが中央演算処理ユニット２
０に送られる。即ち、速度測定装置２２によって検出さ
れるファイバ線引き速度と、ビデオカメラ８によって測
定されるファイバ直径と、第２の直径測定装置９によっ
て測定されるファイバ直径と、第１の高温計１３によっ
て測定される炉３の温度と、第２の高温計１４によって
測定される括れ部５の温度とである。中央演算処理ユニ
ット２０は、炉３の温度制御装置１５と線引きユニット
７の制御装置２１とを駆動する。
０に送られる。即ち、速度測定装置２２によって検出さ
れるファイバ線引き速度と、ビデオカメラ８によって測
定されるファイバ直径と、第２の直径測定装置９によっ
て測定されるファイバ直径と、第１の高温計１３によっ
て測定される炉３の温度と、第２の高温計１４によって
測定される括れ部５の温度とである。中央演算処理ユニ
ット２０は、炉３の温度制御装置１５と線引きユニット
７の制御装置２１とを駆動する。
【００９２】本発明による装置は、ムダ時間なしにファ
イバの実際の直径を予測することを可能とし、その結
果、ファイバ直径の寸法精度が目に見えて向上する。フ
ァイバ２６を線引きするための本発明による方法を例示
的な実施形態に基づいて以下に説明する。
イバの実際の直径を予測することを可能とし、その結
果、ファイバ直径の寸法精度が目に見えて向上する。フ
ァイバ２６を線引きするための本発明による方法を例示
的な実施形態に基づいて以下に説明する。
【００９３】ファイバ２６の直径は、プロセスの制御の
ための被制御変数として使用される。ファイバ直径の公
称値は１２７μｍである。ファイバ線引き速度は制御変
数として用いられる。ファイバ直径が制御入力と一致す
るような仕方で該ファイバ直径を制御するプロセスを以
下に詳細に説明する。
ための被制御変数として使用される。ファイバ直径の公
称値は１２７μｍである。ファイバ線引き速度は制御変
数として用いられる。ファイバ直径が制御入力と一致す
るような仕方で該ファイバ直径を制御するプロセスを以
下に詳細に説明する。
【００９４】測定位置２５で、ファイバ直径の第１の値
を第１の直径測定装置９によって測定する。この測定値
は、期待されるファイバ直径を予測するために使用され
る。この予測のため、測定値は、上側の測定位置２５と
下側の測定位置２４との間の測定ムダ時間に等しい時間
だけシフトレジスタにおける遅延の後、下側の測定位置
２４で直径測定装置８によって測定されたファイバ直径
と比較される。上側の測定位置２５で測定されたファイ
バ直径と下側の測定位置２４で測定されたファイバ直径
との間の相関値は、測定値の商として又は差として求め
られ、その後、該相関値を、第１の直径測定装置９によ
って測定されるファイバ直径毎に最終ファイバ直径を予
測するために使用することができる。ファイバ直径の推
定値は、チューブの外径について図１に基づいて説明し
たものに相当する線形モデルに基づいて再び推定され
る。
を第１の直径測定装置９によって測定する。この測定値
は、期待されるファイバ直径を予測するために使用され
る。この予測のため、測定値は、上側の測定位置２５と
下側の測定位置２４との間の測定ムダ時間に等しい時間
だけシフトレジスタにおける遅延の後、下側の測定位置
２４で直径測定装置８によって測定されたファイバ直径
と比較される。上側の測定位置２５で測定されたファイ
バ直径と下側の測定位置２４で測定されたファイバ直径
との間の相関値は、測定値の商として又は差として求め
られ、その後、該相関値を、第１の直径測定装置９によ
って測定されるファイバ直径毎に最終ファイバ直径を予
測するために使用することができる。ファイバ直径の推
定値は、チューブの外径について図１に基づいて説明し
たものに相当する線形モデルに基づいて再び推定され
る。
【００９５】０．０１秒の規則正しい間隔で更新される
相関値の決定のために、ファイバ線引き速度の現在の値
がまた考慮に入れられる。
相関値の決定のために、ファイバ線引き速度の現在の値
がまた考慮に入れられる。
【００９６】本発明による方法は、期待されるファイバ
直径をムダ時間なしに予測することを可能にする。本発
明の有利な効果は、制御のために、ムダ時間なしに推定
されたファイバ直径の値が直径測定装置８により測定さ
れた実際のファイバ直径の代わりに使用される限りにお
いて、ファイバ２６の寸法精度を相当に向上させること
にある。
直径をムダ時間なしに予測することを可能にする。本発
明の有利な効果は、制御のために、ムダ時間なしに推定
されたファイバ直径の値が直径測定装置８により測定さ
れた実際のファイバ直径の代わりに使用される限りにお
いて、ファイバ２６の寸法精度を相当に向上させること
にある。
【００９７】高温計１４によって与えられる括れ部の温
度を使用することにより、ファイバ直径の寸法精度の更
なる向上が実現される。この温度測定値の効果は、プロ
セスの始動局面又は最終局面の間に起こるような変形温
度の非定常変化が変形帯域４の温度の変化によって確認
され、炉温度の補正により補償できることである。これ
は、変形温度の過程を非常に一様とし、従って、動的変
形挙動を非常に一様として、寸法精度の有意な向上をた
らす。
度を使用することにより、ファイバ直径の寸法精度の更
なる向上が実現される。この温度測定値の効果は、プロ
セスの始動局面又は最終局面の間に起こるような変形温
度の非定常変化が変形帯域４の温度の変化によって確認
され、炉温度の補正により補償できることである。これ
は、変形温度の過程を非常に一様とし、従って、動的変
形挙動を非常に一様として、寸法精度の有意な向上をた
らす。
【００９８】中央演算処理ユニット２０の全ての制御装
置しくはコントローラはファジィ論理制御装置として設
計されている。
置しくはコントローラはファジィ論理制御装置として設
計されている。
【００９９】温度制御に関係する本発明による方法の別
の例示的な実施形態について図１に基づいて以下に詳細
に説明する。
の例示的な実施形態について図１に基づいて以下に詳細
に説明する。
【０１００】この方法はチューブ６の予測のために用い
られる。チューブの線引きのために設定されたプロセス
のパラメータは、図１における方法の第１の変形実施形
態の説明のために引用したものと同一である。温度制御
及び動的変形挙動を改善し、従ってチューブの寸法精度
を向上するために、括れ部５の温度がカスケード制御シ
ステムにおいて主な非制御変数として用いられ、一方、
炉３の温度は制御のための補助の非制御変数として有用
である。
られる。チューブの線引きのために設定されたプロセス
のパラメータは、図１における方法の第１の変形実施形
態の説明のために引用したものと同一である。温度制御
及び動的変形挙動を改善し、従ってチューブの寸法精度
を向上するために、括れ部５の温度がカスケード制御シ
ステムにおいて主な非制御変数として用いられ、一方、
炉３の温度は制御のための補助の非制御変数として有用
である。
【０１０１】このため、約１８５０℃の括れ部５の公称
温度が中央演算処理ユニット２０に入力される。括れ部
５の温度が高温計１４によって測定され、公称値及び実
際値の偏差が求められ、炉３の温度制御装置１５が括れ
部の温度を一定に保持するような仕方で駆動される。
温度が中央演算処理ユニット２０に入力される。括れ部
５の温度が高温計１４によって測定され、公称値及び実
際値の偏差が求められ、炉３の温度制御装置１５が括れ
部の温度を一定に保持するような仕方で駆動される。
【０１０２】線引きプロセスの始動局面又は最終局面の
間に起こるような括れ部の温度変化は、本発明による方
法によって確認され、加熱装置の温度の補正によって補
償されることができる。
間に起こるような括れ部の温度変化は、本発明による方
法によって確認され、加熱装置の温度の補正によって補
償されることができる。
【０１０３】上述した例示的な実施形態において、温度
を除いて、ファジィ論理制御装置が制御装置として用い
られる。このようにして、解法の発見を助けるエキスパ
ートの知識が制御プロセスに導入される。
を除いて、ファジィ論理制御装置が制御装置として用い
られる。このようにして、解法の発見を助けるエキスパ
ートの知識が制御プロセスに導入される。
【図１】 チューブを線引きもしくは延伸するための本
発明による装置の長手方向断面図である。
発明による装置の長手方向断面図である。
【図２】 ファイバを線引きもしくは延伸するための本
発明による装置の長手方向断面図である。
発明による装置の長手方向断面図である。
１…ガラス母材、３…炉（加熱装置もしくは加熱領
域）、４…変形帯域（軟化領域）、５…括れ部、６…チ
ューブ（構成品）、７…線引きユニット、８…直径測定
装置、９…直径測定装置、１０…開口、１１…壁厚測定
装置、１２…線引き方向、１３…高温計、１４…高温
計、１５…温度制御装置、１８…圧力制御装置、１９…
圧力測定装置、２０…中央演算処理ユニット（制御ユニ
ット）、２２…速度測定装置、２４…第２の測定位置、
２５…第１の測定位置、２６…光ファイバ（構成品）、
２７…ガラス母材。
域）、４…変形帯域（軟化領域）、５…括れ部、６…チ
ューブ（構成品）、７…線引きユニット、８…直径測定
装置、９…直径測定装置、１０…開口、１１…壁厚測定
装置、１２…線引き方向、１３…高温計、１４…高温
計、１５…温度制御装置、１８…圧力制御装置、１９…
圧力測定装置、２０…中央演算処理ユニット（制御ユニ
ット）、２２…速度測定装置、２４…第２の測定位置、
２５…第１の測定位置、２６…光ファイバ（構成品）、
２７…ガラス母材。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(73)特許権者 592164085
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
ＨＥＲＡＥＵＳ ＱＵＡＲＺＧＬＡＳ
ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ Ｂ
ＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮ
Ｇ
ドイツ連邦共和国、63450 ハナウ、ク
アルツシュトラーセ（番地なし)
ＱＵＡＲＺＳＴＲＡＳＳＥ， 63450
ＨＡＮＡＵ， ＧＥＲＭＡＮＹ
(72)発明者 トーマス・ボグダーン
ドイツ連邦共和国、63791 カルルスタ
イン、アム・マインプラッツ ５
(72)発明者 ハラルト・ハイン
ドイツ連邦共和国、63796 カール、フ
リーデンシュトラーセ 24
(72)発明者 マルコト・ザイトマン
ドイツ連邦共和国、76137 カルルスル
ーエ、ルイゼンシュトラーセ ３
(56)参考文献 特開 平５−147971（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−295252（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03B 37/00 - 37/16
C03B 23/00 - 35/26
Claims (17)
- 【請求項１】 ガラス製の長尺構成品を製造するための
方法であって、 ガラス母材を加熱して軟化領域を形成し、 該軟化領域から連続的に構成品を線引きして括れ部を形
成し、 少なくとも１つの被制御変数についてムダ時間なしに推
定値を予測し、 前記被制御変数と相関性を有することができる少なくと
も１つの形状寸法変数を前記括れ部の第１の測定位置で
連続的に測定し、 測定された前記形状寸法変数を用いて前記予測された推
定値を調整し、 このように調整された前記予測された推定値に基づいて
前記被制御変数の公称値及び実際値間の偏差を求め、 該偏差を用いて前記構成品を線引きするための制御変数
を変更し、前記推定値の予測は、 ａ）第１の測定位置（２５）で前記形状寸法変数の第１
の測定を行うステップと、 ｂ）延伸方向（１２）において前記第１の測定位置（２
５）の後方に、該第１の測定位置（２５）から固定距離
だけ離間した、第２の測定位置（２４）で、前記固定距
離と線引き速度との間の関係から決まる時間後に、前記
形状寸法変数の第２の測定を行うステップと、 ｃ）前記第１の測定及び前記第２の測定から相関値を求
めるステップと、 ｄ）前記第１の測定位置（２５）で再び前記形状寸法変
数を測定するステップと、 ｅ）前記ステップｄ）で得られた測定値と前記相関値に
基づいて前記推定値を予測するステップと、からなる ガ
ラス製長尺構成品の製造方法。 - 【請求項２】 前記ステップｃ）において得られる前記
相関値は、前記制御変数の測定値もしくは設定値に基づ
いて付加的に決定される請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記相関値は、０．５〜５秒の範囲の規
則正しい間隔で更新される請求項１記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記被制御変数は、構成品の外径、管状
構成品の内径及び管状構成品の壁厚のうちの少なくとも
１つである請求項１記載の製造方法。 - 【請求項５】 少なくとも１つの第１の被制御変数と少
なくとも１つの第２の被制御変数とを定めると共に、線
形モデルを用いて、制御システムの少なくとも１つの制
御変数の測定値又は設定値に基づいて、前記第２の被制
御変数の推定値を予測することによって、管状構成品を
製造するために、 ａ）前記形状寸法変数の第１の測定を行って前記第２の
被制御変数の第１の値を求めるステップと、 ｂ）該ステップａ）において得られた被制御変数の公称
値及び実際値間の偏差を求めるステップと、 ｃ）前記偏差を前記制御変数の制御値における仮想変化
に変換するステップと、 ｄ）前記制御変数と前記第２の被制御変数との間に存在
する線形モデルを定めるステップと、 ｅ）前記第１の測定位置（２５）での前記形状寸法変数
の前記第１の測定による測定値を用いて、前記制御値に
おける前記仮想変化と、前記ステップｄ）による前記線
形モデルとに基づいて、前記推定値を予測するステップ
と、 を含む請求項１記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記構成品（６）の断面積を前記第２の
被制御変数として用い、前記線引き速度を前記制御変数
として用いる請求項５記載の製造方法。 - 【請求項７】 前記壁厚と前記外径の比、又は前記壁厚
と前記内径の比を前記第２の被制御変数として用い、前
記管状構成品（６）の内部に付加される制御可能な吹込
み圧力を前記制御変数として用いる請求項５記載の製造
方法。 - 【請求項８】 管状構成品（６）を製造するために、前
記外径を前記第１の被制御変数として用いる一方、前記
管状構成品（６）の内部に維持される吹込み圧力を前記
外径についての制御変数として用い、そして、前記構成
品（６）の壁体の断面積を前記第２の被制御変数として
用いる一方、前記線引き速度を前記断面積についての制
御変数として用いる請求項５記載の製造方法。 - 【請求項９】 管状構成品（６）を製造するために、前
記外径を前記第１の被制御変数として用いる一方、前記
線引き速度を前記制御変数として用い、そして、前記構
成品（６）の前記外径に対する前記壁厚の比を前記第２
の被制御変数として用いる一方、前記管状構成品（６）
の内部に維持される前記吹込み圧力を前記制御変数とし
て用いる請求項５記載の製造方法。 - 【請求項１０】 ２つの異なる被制御変数の制御のため
に、それぞれの制御回路の相互結合が断たれている請求
項９記載の製造方法。 - 【請求項１１】 制御システムのためにファジィ論理制
御装置が用いられている請求項１記載の製造方法。 - 【請求項１２】 ガラス母材を線引きすることによりガ
ラス製の長尺構成品を製造するために、前記ガラス母材
を加熱装置に送り、該加熱装置において、一領域づつ軟
化させ、軟化された前記領域から制御された仕方で連続
的に引き出される構成品が括れ部として形成され、ブロ
セス制御システムの少なくとも１つの被制御変数が連続
的に測定され、このようにして得られた測定値から該被
制御変数の公称値及び実際値の偏差を求めて制御変数の
変化に変換する方法において、 前記括れ部（５）の温度を測定すると共に前記加熱装置
の温度を測定し、 カスケード制御システムにおいて、前記括れ部の温度を
主被制御変数として用いると共に、前記加熱装置の前記
温度を補助被制御変数として用いる ことを特徴とするガ
ラス製長尺構成品の製造方法。 - 【請求項１３】 ガラス母材を線引きすることによりガ
ラス製の長尺構成品を製造するために、前記ガラス母材
を加熱装置に送る給送装置と、該加熱装置において軟化
された前記ガラス母材の領域から前記構成品を線引きす
る線引きユニットと、前記ガラス母材から線引きされた
前記構成品の形状寸法変数を検出するための測定装置と
を備え、該測定装置は、被制御変数の公称値及び実際値
の偏差を決定すると共に制御変数の値を前記偏差の関数
として設定する制御ユニットに接続されている装置にお
いて、 前記構成品（６，２６）の前記形状寸法変数を検出する
ための測定装置（９）には、前記ガラス母材（１，２
７）の前記軟化された領域にある測定位置（２５）が割
り当てられていると共に、前記制御ユニット（２０）は
ファジィ論理制御装置であることを特徴とする、ガラス
製長尺構成品の製造装置。 - 【請求項１４】 前記構成品（６，２６）の前記形状寸
法変数を検出するために、前記制御ユニット（２０）に
接続された少なくとも２つの測定装置（８；９，２２）
が設けられている請求項１３記載の製造装置。 - 【請求項１５】 前記測定装置（９）の１つは前記加熱
装置（３）の領域に配置されている請求項１３記載の製
造装置。 - 【請求項１６】 前記測定装置（９）は前記加熱装置
（３）の外側に設置されており、少なくとも１つの開口
（１０）が前記加熱装置（３）に設けられていて、該開
口を介して前記形状寸法変数が非接触式に測定される請
求項１５記載の製造装置。 - 【請求項１７】 前記制御ユニット（２０）に接続され
た高温計（１４）が前記軟化された領域（４）における
前記ガラス母材（１；２７）の温度を測定するために設
けられている請求項１３記載の製造装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19536960.2 | 1995-10-04 | ||
| DE19536960A DE19536960A1 (de) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils aus Glas durch Ziehen aus einem Rohling |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09124335A JPH09124335A (ja) | 1997-05-13 |
| JP3522057B2 true JP3522057B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=7774009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26481596A Expired - Lifetime JP3522057B2 (ja) | 1995-10-04 | 1996-10-04 | ガラス製長尺構成品の製造方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6098428A (ja) |
| EP (1) | EP0767148B1 (ja) |
| JP (1) | JP3522057B2 (ja) |
| DE (2) | DE19536960A1 (ja) |
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