JP3905256B2 - Method and apparatus for heating and stretching glass rod - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス旋盤を用いて石英ガラスプリフォームをバーナーで加熱し、所望の外径に延伸する、ガラス棒の加熱延伸方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通信・光学用として使用されるガラス棒を作製する手段として、CVD法、VAD法、OVD法などが知られており、これらの手段で作製されたガラス棒は、その後、必要に応じて加熱延伸され、所望の寸法に縮径される。
従来のガラス棒の加熱延伸方法を、図4、図5を用いて説明する。図4は、ガラス棒加熱延伸装置の模式的な概略説明図であり、図5は、図4の装置に配設された、ガラス棒の外径測定器近傍の模式的な部分斜視図である。
図において、ガラス棒Aは、ガラス旋盤に装備されている一対の回転チャック11、12間に、その両端で支持され、矢印R方向へ回転する。
【0003】
移動台14は、ガラス棒Aの長手方向に沿って往復動自在で、モータM1からの動力伝達を受けて矢印X1方向へ移動し、その際、ガラス棒Aは、移動台14に備えられたバーナー15により加熱される。
回転チャック11は定置型であるが、回転チャック12は、回転チャック移動台16上に搭載された移動型で、モータM2からの動力伝達を受けて回転チャック移動台16とともに矢印X2の方向へ移動する。
【0004】
ガラス棒Aはバーナー15により加熱され、回転チャック12が矢印X2方向へ移動することにより、ガラス棒Aの加熱溶融部Yに矢印X2方向への張力がかかり、ガラス棒Aは延伸される。
ガラス棒Aを所定の径に延伸するには、延伸前にガラス棒Aの径測定を行った後、加熱し、ガラス棒Aの一端から順次、予め測定して得た径の太さに応じて、回転チャック12を矢印X2方向へ移動することにより、長手方向に沿って一定の径を有するガラス棒Aが得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
外径測定器17は、図5に示すように、測定光を発する発光部17aと受光部17bとの間にガラス棒Aを配置し、発光部17aから矢印方向に出射したレーザ光は受光部17bで受光されるが、発光部17a 及び受光部17b は高熱環境下では測定精度が低減するため、一般的には、耐熱仕様の測定器でも雰囲気温度は50℃以下であることが望ましい。
しかし、近年のプリフォーム(ガラス棒)の大型化にともない、加熱用バーナー15の火炎19の強度が増し、この輻射熱が外径測定器17を高熱の雰囲気に曝させる原因となっている。
【0006】
外径測定器17が高熱の雰囲気で加熱され高熱化した場合、測定器を冷却すれば測定は可能になるが、高熱と冷却を繰り返すと測定精度が低下するため、外径測定器に冷却設備を設けることが望まれる。しかしながらガラス旋盤の設備の大きさや、外径測定器が常時移動するものであるため、これに冷却設備を設けることは難しく、有効な対策が講じられていない。
【0007】
ガラス棒Aを加熱する際、バーナー15の火炎19が外径測定器17の発光部17a と受光部17bに侵入するのを防ぐために、発光部17a及び受光部17bとバーナー15との間に遮熱板18a,18bを設ける方法(公開昭62−108743号公報)が知られているが、プリフォームの大型化に伴う火炎強度の増大により、遮熱板18a,18bの板面に設けられた、レーザー光用の外径測定孔20a,20bから侵入する火炎19の輻射熱で、外径測定器17の発光部17a及び受光部17bが熱せられるため、高熱化防止の実効が上がっていない。
従って、本発明の課題は、石英ガラス母材を加熱延伸してプリフォームとする石英ガラス母材の加熱延伸時の火炎の輻射熱による外径測定器の高熱化を防止し、延伸終了後直ちに、ガラス棒の外径測定を高精度に行うことができる改善された方法及び装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、外径測定器が高温になる原因は、外径測定器17におけるレーザー光の発光部17a及び受光部17bへの火炎防止用遮熱板18a,18bのレーザー光用の外径測定孔20a,20bを通して侵入するバーナーの輻射熱が、発光部17a 及び受光部17b に達して外径測定器17に悪影響を与えることが判明した。
【0009】
そこで、本発明のガラス棒加熱延伸方法では、図2,図3に示すように、外径測定器4の発光部4a及び受光部4bとガラス棒Aの加熱延伸部との間に配置されるそれぞれの遮熱板6a,6bに形成された外径測定孔5a,5bを、この測定孔に設けられた開閉自在のシャッター7により外径測定時にのみ開いて、延伸されたガラス棒の外径を測定し、延伸条件を制御することにある。この方法は、ガラス棒の延伸時のみならず、火炎によるガラス棒の曲り修正やファイヤーポリッシュなどの全ての火炎加工に対して有効である。
なお、図3において、外径測定器4の受光部及び受光部側に設けられる遮熱板、シャッター7は図示を省略した。
【0010】
また、本発明のガラス棒の加熱延伸装置は、ガラス棒をその両端部で保持し、該ガラス棒をこの軸の回りに回転させる機構に連結されたガラス棒把持手段、該ガラス棒の軸方向に沿って移動可能なガラス棒加熱手段、ガラス棒を軸方向に牽引する牽引手段及び牽引され延伸したガラス棒の外径を測定するレーザー光の発光部と受光部からなる外径測定手段を備え、ガラス棒加熱手段と外径測定手段の前記発光部および受光部との間に、ガラス棒の外径測定孔が形成された遮熱板をそれぞれ配置し、該外径測定孔に開閉自在のシャッターを設け、これらのシャッターをガラス棒の外径測定時にのみ開放するように機能させている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、実施例に基づき図面を用いてさらに詳細に説明する。
図1は、本発明のガラス棒延伸装置の模式的概略説明図であり、図2は、本発明のガラス棒延伸装置における外径測定器近傍の模式的な部分斜視図であり、図3は、図2を平面図で模式的に示したものである。
【0012】
本発明のガラス棒加熱延伸装置は、図1〜3に示すように、ガラス棒Aの両端を、一対の回転チャック1、2間で保持するガラス棒把持手段と、ガラス棒をこの軸回りに一定の速度で回転させながら、ガラス棒Aを軸方向に沿って連続的にバーナー3で加熱するガラス棒Aの加熱手段と、加熱されたガラス棒Aを、移動型回転チャック1で軸方向に牽引する牽引手段及びガラス棒Aの外径測定器4の発光部4aから出射したレーザー光を受光部4bにより受光させて測定する外径測定手段を備え、外径測定の対象となるガラス棒Aと発光部4a及び受光部4bとの間に、外径測定孔5a,5bを有する遮熱板6a,6bを設け、この外径測定孔5a,5bに開閉自在のシャッター7を取り付けている。
【0013】
シャッター7は、図3に示すように外径測定器4に付設されたエアーシリンダー8に接続されたロッド9に取り付けられており、火炎を発生する前に、エアーシリンダー8を開放することにより、シャッター7は、矢印X3方向に移動して外径測定孔5aを塞ぎ、火炎10及びその輻射熱の侵入を阻止するようになっている。
【0014】
シャッター7の開閉手段は、上記した構成に限定されるものではなく、ガラス棒Aの外径測定時にシャッター7が外径測定孔4を塞ぐことができる構成であれば、どのような構成であってもよい。
シャッター7は、外径測定器4の受光部4a及び発光部4bの両方に設置し、出来るだけ遮熱板6a,6bに近づけて設置するのが好ましく、その材質は耐熱性に優れたセラミックスが望ましい。
【0015】
シャッター7は、図2のように1枚で形成してもよいが、分割された複数枚の板で形成しても同様な効果が発揮される。また、火炎発生時あるいはその前に、遮熱板6a,6bの前に外付けのものを設けてもよいが、プログラム制御などで火炎発生時あるいはその前に、確実に閉じられるように制御することが望ましい。
本発明のガラス棒の加熱延伸装置は、上記のように、外径測定孔5a,5bに、開閉自在のシャッター7を取り付けているため、ガラス棒の延伸直後に、この外径測定器4を用いて高精度に外径測定でき、また、外径測定器4の長期使用に貢献できる。
【0016】
本発明のガラス棒加熱延伸方法は、上記のような装置を用い、遮熱板6a,6bの外径測定孔5a,5bを、この測定孔5a,5bの近傍に設けた開閉自在のシャッター7により外径測定時にのみ開くようにして延伸されたガラス棒の外径を断続的に測定し、ガラス棒がその長さ方向に沿って一様な外径となるように延伸条件を制御している。
【0017】
【発明の効果】
本発明によれば、延伸終了後あるいは他の用途での火炎加工時に、遮熱板の外径測定孔からの外径測定器への輻射熱を完全に遮断できるので、外径測定器の高熱化を防ぎ、延伸終了後、直ちに、外径測定器を高精度で使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のガラス棒加熱延伸装置の模式的説明図である。
【図2】 本発明のガラス棒加熱延伸装置における外径測定器近傍の模式的な部分斜視図である。
【図3】 本発明の装置における外径測定器近傍の模式的な平面図である。
【図4】 従来のガラス棒加熱延伸装置の模式的な概略説明図である。
【図5】 従来のガラス棒加熱延伸装置におけるガラス棒の外径測定器近傍の模式的な部分斜視図である。
【符号の説明】
1,2、11,12 回転チャック
4、17 外径測定器
4a 、17a 外径測定器の発光部
4b 、17b 外径測定器の受光部
5a,5b、20a,20b 外径測定孔
6a,6b、18a,18b 遮熱板
7 シャッター
8 エアーシリンダー
9 ロッド
10,19 火炎
14 移動台
15 バーナー
16 回転チャック移動台
A ガラス棒
Y 加熱溶融部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for heating and stretching a glass rod, in which a quartz glass preform is heated with a burner using a glass lathe and stretched to a desired outer diameter.
[0002]
[Prior art]
Known as means for producing glass rods used for communication and optics are CVD methods, VAD methods, OVD methods, etc., and glass rods produced by these means are then heated and stretched as necessary. And reduced in diameter to a desired dimension.
A conventional method for heating and stretching a glass rod will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic schematic explanatory view of the glass rod heating and stretching apparatus, and FIG. 5 is a schematic partial perspective view of the vicinity of the outer diameter measuring instrument of the glass rod arranged in the apparatus of FIG. .
In the figure, the glass rod A is supported at both ends between a pair of
[0003]
The moving table 14 can reciprocate along the longitudinal direction of the glass rod A, and moves in the direction of the arrow X1 in response to power transmission from the motor M1. At that time, the glass rod A is provided on the moving table 14. Heated by the
The rotating
[0004]
The glass rod A is heated by the
In order to stretch the glass rod A to a predetermined diameter, after measuring the diameter of the glass rod A before stretching, the glass rod A is heated and sequentially measured from one end of the glass rod A in accordance with the diameter obtained in advance. Thus, by moving the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 5, the outer
However, as the size of preforms (glass rods) in recent years increases, the strength of the
[0006]
When the outer
[0007]
When the glass rod A is heated, in order to prevent the
Therefore, the problem of the present invention is to prevent the outer diameter measuring device from being heated by the radiant heat of the flame at the time of heating and stretching the quartz glass base material to be preformed by heating and stretching the quartz glass base material. An object of the present invention is to provide an improved method and apparatus capable of measuring the outer diameter of a glass rod with high accuracy.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive investigations to solve the above problems, the cause of the high temperature of the outer diameter measuring device is that the laser
[0009]
Therefore, in the glass rod heating and stretching method of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, the glass rod A is disposed between the
In FIG. 3, the light receiving unit and the heat shield plate provided on the light receiving unit side of the outer
[0010]
Further, the glass rod heating and stretching apparatus of the present invention comprises a glass rod gripping means connected to a mechanism for holding the glass rod at both ends thereof and rotating the glass rod around this axis, and the axial direction of the glass rod. A glass rod heating means movable along the axis, a pulling means for pulling the glass rod in the axial direction, and an outer diameter measuring means comprising a light emitting portion and a light receiving portion for measuring the outer diameter of the drawn and drawn glass rod. , between the light emitting portion and a light receiving portion of the glass rod heating means and the outer diameter measuring means, the heat shield plate having an outer diameter measurement hole is formed in the glass rod were arranged, the opened and closed to the external diameter measurement hole Shutters are provided, and these shutters are made to function only when measuring the outer diameter of the glass rod.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings based on examples.
FIG. 1 is a schematic schematic explanatory view of a glass rod stretching apparatus of the present invention, FIG. 2 is a schematic partial perspective view of the vicinity of an outer diameter measuring instrument in the glass rod stretching apparatus of the present invention, and FIG. FIG. 2 is a schematic plan view of FIG.
[0012]
As shown in FIGS. 1 to 3, the glass rod heating and stretching apparatus of the present invention has a glass rod gripping means for holding both ends of the glass rod A between a pair of
[0013]
The
[0014]
The opening / closing means of the
The
[0015]
The
Since the glass rod heating and stretching apparatus of the present invention has the openable /
[0016]
The glass rod heating and stretching method of the present invention uses the apparatus as described above, and an openable /
[0017]
【The invention's effect】
According to the present invention, the radiant heat from the outer diameter measuring hole of the heat shield plate to the outer diameter measuring device can be completely blocked after the drawing is finished or during flame processing in other applications, so that the outer diameter measuring device can be heated to a high temperature. The outer diameter measuring instrument can be used with high accuracy immediately after completion of stretching.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a glass rod heating and stretching apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic partial perspective view of the vicinity of an outer diameter measuring device in the glass rod heating and stretching apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view of the vicinity of an outer diameter measuring instrument in the apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a conventional glass rod heating and stretching apparatus.
FIG. 5 is a schematic partial perspective view of the vicinity of an outer diameter measuring device of a glass rod in a conventional glass rod heating and stretching apparatus.
[Explanation of symbols]
1, 2, 11, 12
Claims (2)
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