JP3943423B2 - シリカガラス管自動穿孔装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はシリカガラス管自動穿孔装置に係わり、特に位置調整手段により穿孔バーナを移動制御し管内を加圧して穿孔を行うシリカガラス管自動穿孔装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のシリカガラス管の穿孔方法には種々あり、一つの方法は、シリカガラス管の一部を加熱し十分に軟化した後、シリカガラス棒を用いシリカガラス管の肉を除去して孔を開ける方法であり、他の方法は、同様にシリカガラス管を加熱し十分にシリカガラス管が軟化した後、エア加圧して孔を開ける方法である。
【0003】
しかしながら、シリカガラス管を加熱しながら穿孔を行うため、人手に頼らざるをえず、孔位置および孔径の寸法精度の低下、歩留の低下が生じ、また、段取り時間を要し加工時間が長くなっていた。
【0004】
さらに、他の方法としては、ドリル(砥石)を用いる方法やレーザ光を用いる方法もあるが、比較的硬質であるため、穿孔作業中にシリカガラス管に破損が生じることがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、孔位置および孔径の寸法精度が得られ、歩留が向上し、段取り時間が削減できて加工時間の短縮が図れるシリカガラス管穿孔装置が要望されていた。
【0006】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、孔位置および孔径の寸法精度が得られ、歩留が向上し、段取り時間が削減できて加工時間の短縮が図れるシリカガラス管穿孔装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の1つの態様によれば、シリカガラス管が取付けられるワーク固定手段と、シリカガラス管を加熱して孔を開ける穿孔バーナと、シリカガラス管の管端位置を検出する管端位置検出手段と、この管端位置検出手段により検出された管端位置情報に基づき前記ワーク固定手段と前記穿孔バーナの相対的位置を調整しシリカガラス管の穿孔位置に穿孔バーナが位置するようにする位置調整手段と、シリカガラス管内を加圧する加圧手段と、この加圧手段により加圧されたシリカガラス管内の圧力を検出する圧力検出手段とを有し、前記穿孔バーナをシリカガラス管の穿孔位置に位置さて、前記加圧手段管内を加圧しながら前記穿孔バーナによりシリカガラス管に穿孔を行うことを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置が提供される。これにより、寸法精度が得られ、歩留が向上し、段取り時間が削減できて加工時間の短縮ができるシリカガラス管穿孔装置が実現される。
【0008】
好適な一例では、上記圧力検出手段により検出された管内圧力情報により穿孔バーナを消火する。これにより、安全かつ確実に穿孔を行うことができる。
【0009】
また、他の好適な一例では、上記加圧手段により加圧されるシリカガラス管の圧力を0.05〜0.4MPaにする。これにより、容易に孔径の制御が可能になり、また、変形がなく歩留が向上する。
【0010】
また、他の好適な一例では、上記穿孔バーナにより加熱されるシリカガラス管の穿孔位置の軟化状態を検出する放射温度計を有する。これにより、確実に穿孔が行われる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0012】
図1は本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の実施形態の概念図である。
【0013】
図1に示すように、本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置1は、穿孔されるシリカガラス管Gがシリカガラス管穿孔装置1に設置されるのに用いられるワーク固定手段2と、シリカガラス管を加熱して孔を開ける穿孔バーナ3と、シリカガラス管Gの管端位置eを検出する管端位置検出手段4と、この管端位置検出手段4により検出された管端位置情報に基づきワーク固定手段2と穿孔バーナ3の相対的位置を調整しシリカガラス管Gの穿孔位置pにバーナ3が位置するようにする位置調整手段5と、シリカガラス管G内を加圧する加圧手段6と、この加圧手段6により加圧されたシリカガラス管G内の圧力を検出する圧力検出手段7と、穿孔位置pの温度を検出する放射温度計8を有している。
【0014】
また、シリカガラス管穿孔装置1には、この装置全体を制御し、CPU91、メモリ92を有する制御装置9が設けられておりメモリ92は、CPU91の処理に伴って発生するデータを一時的に保管するメモリを有するとともに、シリカガラス管穿孔装置1の制御を行うソフトウエア・プログラムを予め格納したメモリを有している。
【0015】
上記ワーク固定手段2は、例えば、一対のワーク固定チャック21からなっており、この一対のワーク固定チャック21によりシリカガラス管Gをシリカガラス管穿孔装置1に設置できるようになっている。
【0016】
また、穿孔バーナ3は酸水素バーナが好ましく、この穿孔バーナ3にはガスの流量制御および穿孔バーナ3の点火、消火ができ、図2に示すガス流量制御器31が設けられており、制御装置9の制御回路(図示せず)に接続されて制御されるようになっている。
【0017】
さらに、管端位置検出手段4は、投光器411と受光器412とからなる投受光型のフォトインタラップタから構成された位置検出センサー41と、この位置検出センサー41から位置情報信号が送信される制御装置9の制御回路(図示せず)で構成されている。管端位置検出手段3は固定的に配設されていてもよいが、穿孔バーナ3の進退移動に障害がある場合には、シリカガラス管Gの軸線に対して直交方向(Y軸方向)に進退自在に設置してもよい。位置検出センサーは可視光を用いるものであっても、レーザ光を用いるものであってもよい。
【0018】
位置調整手段5は、一対のワーク固定チャック21が取付けられ、ワーク固定チャック21を水平直線方向(X軸方向)に移動させるワーク移動機構51と、穿孔バーナ3が取付けられ、穿孔バーナ3をシリカガラス管Gに沿って移動させるバーナ移動機構52から構成されている。
【0019】
ワーク移動機構51は、ワーク固定チャック21が直接取付けられた移動テーブル511と、装置基台10上に回動自在に設けられたスクリューシャフト512と、このスクリューシャフト512に螺合され移動テーブル511に取り付けられた移動結合子513と、スクリューシャフト512を回動させ、制御装置9により制御されるサーボモータ514とからなっている。従って、サーボモータ514を回動させることにより、スクリューシャフト512を回動させて、移動結合子513を介して移動テーブル511を水平直線方向に移動させ、ワーク固定チャック21に取付けられたシリカガラス管Gを水平直線方向に進退移動させることができる。
【0020】
また、バーナ移動機構52は、穿孔バーナ3が取付けられたバーナ移動テーブル521と、装置基台10に支持部材525を介して取付けられたバーナ移動サーボモータ524と、このバーナ移動サーボモータ524により回転されるバーナ移動テーブル521と、バーナ移動テーブル521とバーナ移動テーブル521間に設けられたバーナ移動結合子523とからなっている。従って、バーナ移動サーボモータ524を回動させることにより、バーナ移動スクリューシャフト522を回動させ、移動結合子523を介してバーナ移動テーブル521を水平直線方向に移動させて、バーナ移動テーブル521に取付けられた穿孔バーナ3をシリカガラス管Gに沿って水平直線方向に進退移動させることができ、穿孔する位置に穿孔バーナ3を位置させることができる。
【0021】
さらに、加圧手段6は、図2に示すピストン機構61によりシリカガラスGの水平直線方向(X軸方向)に進退自在に設けられ、シリカガラスGの開口oを適宜閉塞する一対のキャップ62、63を有し、キャップ62には通気孔621が設けられ、通気管64を介して図2に示す加圧ポンプ65に連通されている。なお、本実施形態のように一方のキャップから送気する場合のほか、通気をシリカガラス管の両端から行うようにしてもよい。
【0022】
圧力検出手段7は、通気管64に連通して設けられた圧力センサー71と、制御装置9の制御回路(図示せず)で構成されている。
【0023】
また、上記のように制御装置7はシリカガラス管穿孔装置1全体を制御するものであり、図2に示すように、制御装置7には、ガス流量制御器31、位置検出センサー41、サーボモータ514、バーナ移動サーボモータ524、ピストン機構61、圧力センサー71、放射温度計8が接続され、穿孔バーナ3の制御、シリカガラス管Gの端部eの検出、サーボモータ514、バーナ移動サーボモータ524およびピストン機構61の制御、管内圧力の検出、穿孔位置pの温度検出ができるようになっている。
【0024】
なお、上記本実施形態においては、位置調整手段をワーク移動機構とバーナ移動機構で構成し、シリカガラスの大きな移動はワーク移動機構により行い、穿孔バーナの小さな動き(微調整)は、バーナ移動機構により行うようにしたが、管端位置検出手段をシリカガラス管の軸方向に沿って移動可能にすれば、ワーク移動機構とバーナ移動機構のいずれか一方のみを移動可能にするものであってもよい。
【0025】
次に本発明に係わるシリカガラス管自動穿孔装置を用いた孔開け方法について、図3に示す穿孔工程図および図4に示すシリカガラス管自動穿孔装置の動作図に沿って説明する。
【0026】
図3および図4(a)に示すように、シリカガラス管Gを用意し、ワーク固定チャック21にシリカガラス管Gをセットする(P1)。
制御装置9によりサーボモータ514を作動させ、スクリューシャフト512を回動させて、移動テーブル511を移動させる(P2)。
管端位置検出手段4は、移動してくるシリカガラス管Gの端部eを検出する(P3)。
端部eが検出されると、図4(b)に示すように、制御装置9はバーナ移動サーボモータ524を回動させて、バーナ移動スクリューシャフト522を回動させ、バーナ移動テーブル521を水平直線方向に移動させて、穿孔バーナ3を端部eから所定の距離にある穿孔位置pに位置させる(P4)。
図4(c)に示すように、ピストン機構61を作動させて、シリカガラスGの開口oをキャップ62、63によって閉塞する(P5)。
【0027】
ガス流量制御器31を作動させて、穿孔バーナ3を点火させ、穿孔位置pを軟化させる(P6)。
このとき、穿孔位置pの軟化状態は、放射温度計8によって検出されて、その温度情報信号は制御装置9に送信され、所定の温度になり、十分に軟化した時点で、図4(d)に示すように、図2に示す加圧ポンプ65を作動させて、シリカガラス管G内を所定の圧力に加圧する(P7)。
このときの設定圧力(エア加圧)は、0.05〜0.4MPaであるのが好ましく、この範囲にあれば、シリカガラス管内の圧力と孔径とは比例関係にあり、容易に孔径の制御が可能になり、また、変形がなく歩留が向上する。設定圧力が0.05MPa以下の場合には、加圧力不足となり穿孔が不可能となり、また、設定圧力が0.4MPa以上の場合には、穿孔時の衝撃により、シリカガラス管Gが変形してしまう。
【0028】
穿孔バーナ3によりシリカガラス管Gに孔を開ける(P8)。
このように、穿孔位置pが所定の温度になり、十分に軟化した時点で加圧され、穿孔が行われるので、孔径が制御され、変形がない。
シリカガラス管Gに孔が開けられると、管内圧力が低下するので、この圧力低下を圧力センサー71によって検出する(P9)。
この圧力低下情報信号は制御装置9に送られ、制御装置9によりガス流量制御器31を作動させて、穿孔バーナ3を消火し、穿孔は完了する(P10)。
このように圧力検出手段7により検出された管内圧力情報に基づき、穿孔後に穿孔バーナ3を消火することができ、安全かつ確実に穿孔を行うことができる。
【0029】
上記のようなシリカガラス管の穿孔工程において、検出手段により検出された管端位置情報に基づき位置調整手段を作動させてシリカガラス管の穿孔位置にバーナを位置させて、穿孔バーナにより穿孔を行い、かつ、圧力検出手段により管内を加圧しながら穿孔を行うので、孔位置および孔径の寸法精度が得られ、歩留が向上し、一旦シリカガラス管をセットすれば以後自動的に穿孔工程が行われるので、段取り時間が削減できて加工時間の短縮が図れる。
【0030】
なお、本実施形態においては、圧力検出手段により検出された管内圧力情報に基づき穿孔バーナを消火するようにしたが、穿孔の有無確認は、穿孔時のガラス破裂音を検出して行うようにしてもよく、また、ワーク形状が特定されている場合の穿孔の有無確認は、シリカガラス管の加熱時間を制御することによって行ってもよい。
【0031】
【発明の効果】
本発明に係わるシリカガラス管自動穿孔装置によれば、孔位置および孔径の寸法精度が得られ、歩留が向上し、段取り時間が削減できて加工時間の短縮ができるシリカガラス管穿孔装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の概念図。
【図2】本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の制御回路図。
【図3】本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置を用いたガラス管の穿孔工程図。
【図4】本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の工程毎の動作図。
【符号の説明】
1 シリカガラス管穿孔装置
2 ワーク固定手段
21 ワーク固定チャック
3 穿孔バーナ
4 管端位置検出手段
41 位置検出センサー
411 投光器
412 受光器
5 位置調整手段
51 ワーク移動機構
511 移動テーブル
512 スクリューシャフト
513 移動結合子
514 サーボモータ
52 バーナ移動機構
521 バーナ移動テーブル
522 バーナ移動スクリューシャフト
523 バーナ移動結合子
524 バーナ移動サーボモータ
525 支持部材
6 加圧手段
61 ピストン機構
62 キャップ
621 通気孔
63 キャップ
64 通気管
65 加圧ポンプ
7 圧力検出手段
71 圧力センサー
8 放射温度計
9 制御装置
91 CPU
92 メモリ
10 装置基台
G シリカガラス管
o 開口
e 管端位置
p 穿孔位置
Claims (4)
- シリカガラス管が取付けられるワーク固定手段と、シリカガラス管を加熱して孔を開ける穿孔バーナと、シリカガラス管の管端位置を検出する管端位置検出手段と、この管端位置検出手段により検出された管端位置情報に基づき前記ワーク固定手段と前記穿孔バーナの相対的位置を調整しシリカガラス管の穿孔位置に穿孔バーナが位置するようにする位置調整手段と、シリカガラス管内を加圧する加圧手段と、この加圧手段により加圧されたシリカガラス管内の圧力を検出する圧力検出手段とを有し、前記穿孔バーナをシリカガラス管の穿孔位置に位置さて、前記加圧手段により管内を加圧しながら前記穿孔バーナによりシリカガラス管に穿孔を行うことを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置。
- 請求項1に記載のシリカガラス管自動穿孔装置において、上記圧力検出手段により検出された管内圧力情報により穿孔バーナを消火することを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置。
- 請求項1または2に記載のシリカガラス管自動穿孔装置において、上記加圧手段により加圧されるシリカガラス管の圧力を0.05〜0.4MPaにすることを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のシリカガラス管自動穿孔装置において、上記穿孔バーナにより加熱されるシリカガラス管の穿孔位置の軟化状態を検出する放射温度計を有することを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置。
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