JP4479215B2 - ガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置に関する。

近年、光通信技術の進歩に伴い、光ファイバの利用が高まってきている。光ファイバの主な製造方法としては、ＶＡＤ法（Vapor phase Axial Deposition:気相軸付法）、ＯＶＤ法（Outer Vapor phase Deposition：外付け法）、ＭＣＶＤ法（Modified Chemical Vapor phase Deposition:内付法）がある。

光ファイバの製造に際しては、通常はプリフォームと呼ばれる成形体を高速で線引きすることによって所望の口径の光ファイバを得るという方法がとられている。従って、光ファイバの形状は、プリフォームの形状および品質を引き継いでしまうため、プリフォームの形成に際しては、極めて高精度の形状および品質制御が求められている。
特に、高ビットレート化、波長多重度の高度化により、情報伝達容量の高密度化が高まっており、光ファイバの偏波分散の低減が強く望まれている。

例えばＭＣＶＤ法は、ガラス管からなる肉付け用パイプ（クラッド用部材）の内壁にコア材となるガラス微粒子（すす）を堆積する方法であるが、このガラス管はそのままクラッド用部材として用いられるため、非円率および偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたものである必要がある。非円率または偏肉の大きなガラス管（クラッド用部材）から作製された光ファイバは、偏波分散（ＰＭＤ）が大きな値となってしまう。

そこで、円柱状の石英ガラスロッドを回転させながら、先端を加熱軟化させ、ロッド先端面の中心部に穿孔部材の先鋭端を係合させてこの先鋭端の周縁を穿孔部材に対して回転し、引き抜く方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この穿孔部材を用いた穿孔方法は、例えば図９に示すように、石英製のガラスロッド１０１を用意し、出口側をダミーシリンダー１２３で支持し回転しながら、ガラスロッド１０１の先端面の中心部に駒１３１等を備えた穿孔部材１３０をあて、駒１３１の先端の周囲のガラスロッド１０１を加熱手段１４０のヒータ支持台１４２にとりつけられたヒータ（発熱体）１４１で加熱軟化させる。

ここで、ガラスロッド１０１の両端は、第１の送りテーブル１１１のチャック１１２および、ダミーシリンダー１２３を介して第２の送りテーブル１２１のチャック１２２に取付けられる。また、これら第１および第２の送りテーブル１１１，１２１は、それぞれ入口側基台１１０および出口側基台１２０にとりつけられる。また、この穿孔部材１３０の駒１３１は、支持ロッド１３３を介して固定部材１３５によって出口側基台１２０に片持ち支持されている。

また、この他、加熱軟化させた石英ガラスインゴットに黒鉛プラグ等の穿孔部材を回転しつつ圧入して開口する際、開口部分を排気減圧しつつ開口する石英ガラスシリンダの減圧開口方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 この減圧開口方法によれば、開口中のプラグと開けられた孔との隙間が減少し、この隙間が減少することにより、プラグの位置が安定し、開口の精度が向上する。

特許第２７９８４６５号公報 特開２００２−１２４３３号公報

しかしながら、このような従来の開口方法では、偏心がなく、肉厚が均一な品質のガラス管を安定して得ることは困難であるという問題があった。
例えば、穿孔部材を用いた穿孔方法は、ガラスロッドの先端面に、片持ち支持された穿孔部材の駒を押し付ける方法であるため、ガラスロッドの抵抗により支持ロッド１３３が座屈による撓みや振動を発生し易く、駒の先端すなわち、自由端側は、中心をはずれたりするため、中心が必ずしも一定位置になっていない場合がある。更に、開口が進むにつれて中心が外れてくることになり、孔が偏心し易いという問題もある。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、偏心率が小さく、肉厚が均一なガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置を提供することを目的とする。

本発明のガラス管の製造方法では、出発材料であるガラス管材料を加熱し、前記ガラス管材料に軟化領域を形成し、前記軟化領域に含まれる前記ガラス管材料の孔に成形部材を当接せしめるとともに、前記成形部材を前記ガラス管材料に対して相対的に移動しつつ、前記ガラス管材料の内径を所望のサイズに成形するガラス管の製造方法であって、
前記成形部材を前記ガラス管材料を貫通した支持部材の一端部に該ガラス管材料に対する移動方向先方向きの力を受けるように取り付けるとともに、前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向後方側の端に調心部材を着脱可能に取り付ける工程と、前記調心部材を使用して前記ガラス管材料と前記成形材料とを調心する工程と、前記調心部材に対して前記成形部材を押す力を作用させずに前記ガラス管材料を加熱して該ガラス管材料と前記成形部材とを相対的に移動させる工程と、を備えることを特徴とする。

本発明のガラス管の製造方法では、出発材料であるガラス管材料を加熱し、前記ガラス管材料に軟化領域を形成し、前記軟化領域に含まれる前記ガラス管材料の孔に成形部材を当接せしめるとともに、前記成形部材を前記ガラス管材料に対して相対的に移動しつつ、前記ガラス管材料の内径を所望のサイズに成形するガラス管の製造方法であって、
前記成形部材を前記ガラス管材料を貫通した支持部材の一端部に該ガラス管材料に対する移動方向先方向きの力を受けるように取り付けるとともに、前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向後方側の端に、調心部材を着脱可能に取り付ける工程と、前記調心部材を使用して前記ガラス管材料と前記成形材料とを調心する工程と、前記調心する工程の終了後に前記成形部材から前記調心部材を取り外す工程と、前記ガラス管材料を加熱して該ガラス管材料と前記成形部材とを相対的に移動させる工程と、を備えることを特徴とする。

本発明のガラス管の製造方法では、出発材料であるガラス管材料を加熱し、前記ガラス管材料に軟化領域を形成し、前記軟化領域に含まれる前記ガラス管材料の孔に成形部材を当接せしめるとともに、前記成形部材を前記ガラス管材料に対して相対的に移動しつつ、前記ガラス管材料の内径を所望のサイズに成形するガラス管の製造方法であって、
前記ガラス管材料を貫通した支持部材の一端部に取り付けられた前記成形部材が、該支持部材により前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向先方向きの力を受けるとともに、前記ガラス管材料の軟化領域の外周に外部成型部材を当接して前記ガラス管材料の外径を所望サイズに成形することを特徴とする。

本発明のガラス管の製造装置では、出発材料であるガラス管材料を加熱する加熱手段と、前記ガラス管材料の孔に当接する成形部材と、前記成形部材を支持する支持部材と、前記支持部材及び前記成形部材を前記ガラス管材料に対して相対的に移動させる移動手段と、を備えたガラス管の製造装置において、
前記支持部材が、前記ガラス管材料を貫通して前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向先方側に取り付けられるとともに、前記ガラス管材料の軟化領域の外周に当接して前記ガラス管材料の外径を所望のサイズに成型する外部成型部材を備えることを特徴とする。

望ましくは、前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向後方側に、前記ガラス管材料と前記成形部材とを調心する調心部材が取り付けられることを特徴とする。

以上説明したように、本発明のガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置によれば、ガラス管材料を貫通して取り付けられた支持部材によって成形部材にガラス管材料に対する移動方向先方向きの力をかけることにより、ガラス管材料の内径を所望のサイズに成形する。
そこで、片持ち支持された穿孔部材の駒を押し付ける方法のように支持部材が座屈による撓みや振動を発生して成形部材が中心をはずれたりすることがなく、ガラス管の非円や偏肉を抑制でき、高品質のガラス管を安定して得ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るガラス管の製造方法を実施するためのガラス管の製造装置を概念的に示しており、図２はその要部拡大図である。

本発明の第１の実施の形態に係るガラス管の製造方法は、出発材料であるガラス管材料１の孔内を貫通した支持部材３２の一端部に成形部材３１を取付け、この成形部材３１を前記ガラス管材料１の孔に当接した状態で、このガラス管材料１を加熱し、前記支持部材３２により前記成形部材３１に前記ガラス管材料１に対する移動方向先方向きの力をかけることによって、前記孔の内径を拡大しながらこのガラス管材料１と成形部材３１とを相対的に移動させて所望の孔径のガラス管を形成するものである。尚、本実施形態においては、成形部材３１を固定し、ガラス管材料１を移動させている。

この出発材料としてのガラス管材料１は、例えば引き抜きロッドのまわりにＯＶＤ法またはＶＡＤ法によりガラス微粒子を堆積し、微粒子堆積体を形成し、この微粒子堆積体を冷却して引き抜きロッドを引き抜き、中空体を形成し、この中空体を焼結して得たものである。
第１の実施の形態に係るガラス管の製造装置では、図２に要部拡大図を示すように、ガラス管材料１を加熱手段４０で順次加熱しながら、軟化された領域に、成形部材３１を押し当てることによって、ガラス管材料１の内径を拡大、成形するものである。

この成形部材３１は、カーボン等の材質から成り、ガラス管材料１の開口縁に当接して孔を拡大する円錐台状の当接部３１ａを先端側（図２中、左端側）に備えると共に、ガラス管材料１の孔内を貫通した支持部材３２の一端部に取付けられて支持されている。そして、ガラス管材料１を１０ｒｐｍで回転するとともに、成形部材３１を支持部材３２とともに、これと同じ方向に回転数７ｒｐｍで回転しつつ孔の拡径を行う。
又、図３に示すように、成形部材３１は、成形部材３１の当接部３１ａに形成された螺子穴３７に支持部材３２の先端に突出して形成された螺子部３８を螺合することにより、カーボンやセラミック等の材質から成る丸棒状の支持部材３２と着脱可能に構成されている。

そして、この製造装置では、入口側基台１０と、出口側基台２０と、これらの間に位置して発熱体４１を支持するヒータ支持台４２を具備した加熱手段４０と、入口側基台１０及び出口側基台２０上に配置された搬送手段及びガラス管支持部を具備した移動手段と、を備えている。支持部材３２の他端部は、回転可能に入口側固定部材３６に固定されている。また、入口側固定部材３６は、回転駆動可能に入口側基台１０に固定されている。

一方、ガラス管材料１の両端は、それぞれダミーパイプ１３および２３を介して、搬送手段である第１の送りテーブル１１および第２の送りテーブル２１に固定され、前記成形部材３１と同軸上を、軸方向に所望の速度で矢印Ａ方向に移動されるようになっている。ここで、第１の送りテーブル１１および第２の送りテーブル２１は、モータ（図示せず）を備えており、同期して（但し、等速度とは限らない）移動されるようになっている。

ここで、拡径終了端側のダミーパイプ１３は、第１のチャック１２を介して第１の送りテーブル１１に固定されている。また拡径開始端側のダミーパイプ２３は、第２のチャック２２を介して第２の送りテーブル２１に固定されている。また、ガラス管支持部としてのこれら第１のチャック１２および第２のチャック２２は、モータに接続されており、同期して（等速度であってもなくても良い）回転せしめられる。この第１および第２のチャックの回転により、それぞれダミーパイプ１３および２３を介してガラス管材料１は所定の回転速度で回転される。

入口側固定部材３６は、モータ（図示せず）を備えており、該モータによって支持部材３２を介して成形部材３１を回転させる。
加熱手段４０は、ガラス管材料１を誘導加熱によって部分的に加熱するもので、ガラス管材料１を囲繞するように配置したカーボンチューブからなる発熱体４１を有している。この発熱体４１はヒータ支持台４２に固定されている。

次に、このガラス管の製造装置を用いて、所望の孔径を有するガラス管（石英パイプ）を製造する方法について説明する。
先ず、入口側基台１０に固定された入口側固定部材３６に、予め成形部材３１が取り外された支持部材３２の他端部を固定する。このとき、入口側基台１０上の第１の送りテーブル１１は、入口側基台１０の左端まで移動されているが、チャック１２は開放状態に維持され、チャック１２内を支持部材３２が貫通している。また、出口側基台２０上の第２の送りテーブル２１は、出口側基台２０の右端まで移動されている。

次に、第２の送りテーブル２１の第２のチャック２２にダミーパイプ２３を介して出発材料としてのガラス管材料１の一端を固定し、ガラス管材料１の他端側から、左方向に第２の送りテーブル２１を移動していく。
そして、第１のチャック１２の位置までガラス管材料１の他端が到達すると、ガラス管材料１が水平となるように高さ調整を行い、ダミーパイプ１３を介して第１の送りテーブル１１上の第１のチャック１２に固定する。

この時、支持部材３２はガラス管材料１の孔内を貫通していく。そして、前記ガラス管材料１を貫通した先端部の螺子部３８には、螺子穴５７を螺合して成形部材３１が固定される。
入口側固定部材３６は、支持部材３２を介して成形部材３１の支持方向を３次元的に調整可能なように構成されており、このとき、入口側固定部材３６を微調整しながら、ガラス管材料１の外径中心と、支持部材３２及び成形部材３１の回転中心軸とが一致するように、支持位置を決定する。

この例では、ガラス管材料１を固定し、このガラス管材料１の外径中心に合わせて成形部材３１の位置を調整したが、成形部材３１の位置を調整して水平となるように固定し、この後さらにガラス管材料１の拡径開始側端部をダミーパイプ２３を介して第２の送りテーブル２１のチャック２２に装着し、成形部材３１とガラス管材料１とが同軸上に保持されるようにガラス管材料１の位置を調整して固定してもよい。

次に、加熱手段４０をオンにする。つまり、コイル４３に通電して発熱体４１に誘導電力を生じさせて該発熱体４１を発熱させる。そして、ガラス管材料１の先端面中心に成形部材３１の当接部３１ａを当接させ、その当接領域近傍がガラス軟化点（例えば、１６００℃）となるように加熱する。
そして更に、モータを駆動し、ガラス管材料１及び成形部材３１を同軸的にそれぞれ１〜５０ｒｐｍ、１〜２０ｒｐｍで回転させるとともに、第１及び第２の送りテーブル１１，２１をそれぞれ所望の速度で矢印Ａ方向へ移動させる。

その際、ガラス管材料１および成形部材３１は同一方向に、それぞれ所定の速度で回転される。又、第１及び第２の送りテーブル１１，２１の移動速度は、入口側固定部材３６に取付けられたロードセル（図示せず）で測定される支持部材３２の張力の値をフィードバックすることより適宜制御することができる。例えば、一定速度（ベース速度）で移動する第２の送りテーブル２１を支持部材３２の張力の増減に応じて減速又は加速し、第１の送りテーブル１１の移動速度を第２の送りテーブル２１の移動速度の一定比率（成形比）でコントロールする。
このようにして、ガラス管材料１は、第１及び第２のチャック１２，２２を介して回転せしめられつつ、加熱手段４０により加熱されて軟化される。

図２に示すように、成形部材３１は、この軟化している部分（軟化領域）内で、ガラス管材料１の孔に当接する。ガラス管材料１が図２中左から右へ移動するときに、軟化されたガラスが成形部材３１によって押し広げられる。こうして、ガラス管材料１の孔は漸次拡径される。

かかる方法によれば、前記ガラス管材料１を貫通した支持部材３２の一端部に取り付けられた前記成形部材３１は、該支持部材３２により中心軸に沿って引っ張られることにより、ガラス管材料１に対して相対的に移動しつつ、該ガラス管材料１の内径を所望のサイズに成形する。

そこで、拡径中に成形部材３１に移動方向先方向きの力をかけて引っ張ることによりガラス管材料１に対して相対的に移動させる支持部材３２は、片持ち支持されて押し付けられる従来の支持ロッド３３（図９、参照）のような座屈による撓みや振動による位置ズレを生じる虞がないので、ガラス管材料１の孔を押し広げながら移動する成形部材３１がガラス管材料１の外径中心をはずれたりすることなく、精度よく位置を保持される。その結果、ガラス管の非円率や偏肉を抑制でき、高品質のガラス管を安定して得ることが可能となる。

なお、前記第１の実施の形態では、成形部材３１もガラス管材料１も両方が回転するようにしたが、いずれか一方でもよいし、また回転しなくてもよい。更に、ガラス管材料１を移動させずに、支持部材３２及び成形部材３１を移動させても良い。この場合も、成形部材３１に移動方向先方向きの力がかかる。
また、成形部材、先端支持部材及び後端支持部材等の形状についても適宜変更可能であり、これら支持部材としては中実部材又は中空部材のいずれを用いても良い。

更に、ダミーパイプの内径を目的とするガラス管の孔径にほぼ等しくすれば、ガラス管材料とダミーパイプとが同心になるようにすることで、成形部材を挿通するときに、成形部材の中心軸とガラス管材料の中心軸とを一致させることが容易となり、偏心率を小さくすることがさらに容易となる。
加えて、出発材料であるガラス管材料は、上記方法以外の方法で形成されたものであってもよい。

（第２の実施の形態）
また、前記第１の実施の形態では、螺子穴３７に支持部材３２の螺子部３８を螺合することにより、支持部材３２と着脱可能に構成された成形部材３１を用いたが、本第２の実施の形態では、図４に断面拡大図を示すように、成形部材５１に貫通形成した挿通孔５７に支持部材５２を挿通し、該支持部材５２の一端部に設けたフランジ状のストッパ部５８で成形部材５１の後端側面（図４中、右端側面）を係止して抜け止めとすることで、該支持部材５２の一端部に成形部材５１を一体とするように構成しても良い。

前記成形部材５１は、成形するガラス管の内径に合わせて適宜外径の異なるものと交換が容易であり、支持部材５２はサイズを変更する必要がないので共用できる。
尚、互いに対向する成形部材５１の後端側面とストッパ部５８との間には、それぞれ円錐状のテーパ嵌合部５３及び５９が設けられており、該成形部材５１は支持部材５２に対する径方向のガタつきが防止されると共に、自動的にセンタリングが可能とされる。

（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態に係るガラス管の製造方法を実施するための装置を概念的に示しており、図６及び図７はその要部拡大図及び要部分解断面図である。尚、上記第１の実施の形態に係るガラス管の製造装置と略同様の構成部材については、同符号を付して詳細な説明を省略する。

本発明の第３の実施の形態に係るガラス管の製造方法は、出発材料であるガラス管材料１の孔内を貫通した支持部材６２の一端部に成形部材６１を取付けると共に、該成形部材６１の前記ガラス管材料１に対する移動方向後方側（図５中、右方側）に丸棒状の調心部材６３を着脱可能に取り付け、この成形部材６１を前記ガラス管材料１の孔に当接させた状態で調心した後、このガラス管材料１を加熱し、孔の径を拡大しながら、このガラス管材料１と成形部材６１とを相対的に移動させることにより、所望の孔径のガラス管を形成するものである。

第３の実施の形態に係るガラス管の製造装置では、図６に要部拡大図を示すように、ガラス管材料１を加熱手段４０で順次加熱し、軟化された領域に、調心した成形部材６１を押し当てることによって、ガラス管材料１の内径を拡大するものである。

この成形部材６１は、ガラス管材料１の開口縁に当接して孔を拡大する円錐台状の当接部６１ａを先端側（図６中、左端側）に備えると共に、ガラス管材料１の孔内を貫通した支持部材６２の一端部に取付けられて支持されている。更に、成形部材６１の後端側（図６中、右端側）には、支持部材６２の一端部に形成されたフランジ状のストッパ部６４を介して調心部材６３が着脱可能に取り付けられており、該調心部材６３によってガラス管材料１の外径中心に調心される。そして、ガラス管材料１を１０ｒｐｍで回転するとともに、成形部材６１を支持部材６２及び調心部材６３とともに、これと同じ方向に回転数７ｒｐｍで回転しつつ孔の拡径を行う。

又、本実施形態の成形部材６１は、図７に示すように、貫通形成した挿通孔６７に支持部材６２を挿通し、該支持部材６２の一端部に設けたストッパ部６４で成形部材６１の後端側面（図７中、右端側面）を係止して抜け止めとすることで
、該支持部材６２の一端部に成形部材６１を一体とするように構成されている。
更に、前記ストッパ部６４は、調心部材６３の先端部に形成されたほぞ穴６５に嵌合されることで、支持部材６２と調心部材６３とを一体にすることができる。

そして、このガラス管の製造装置では、入口側基台１０と、出口側基台２０と、これらの間に位置して発熱体４１を支持するヒータ支持台４２を具備した加熱手段４０と、入口側基台１０及び出口側基台２０上に配置された搬送手段及びガラス管支持部を具備した移動手段と、を備えている。支持部材６２の他端部及び調心部材６３の後端部は、それぞれ回転可能に入口側固定部材３６及び出口側固定部材３５に固定される。
また、入口側固定部材３６は、回転駆動可能に入口側基台１０に固定されており、モータ（図示せず）によって支持部材６２を介して成形部材６１を回転させる。出口側固定部材３５は、出口側基台２０に移動可能に設けられている。

次に、このガラス管の製造装置を用いて、所望の孔径を有するガラス管を製造する方法について説明する。
先ず、出口側基台２０の右端まで移動されている出口側固定部材３５に、成形部材６１と共に支持部材６２に一体とされた調心部材６３の後端部を固定する。このとき、入口側基台１０上の第１の送りテーブル１１は、入口側基台１０の左端まで移動されている。また、第２の送りテーブル２１は、出口側基台２０の拡径開始位置に固定されているが、チャック２２は開放状態に維持され、チャック２２内を調心部材６３が貫通している。

そして、第１の送りテーブル１１に第１のチャック１２を介して出発材料としてのガラス管材料１の一端を固定し、支持部材６２の他端部から、矢印Ａ方向に第１の送りテーブル１１を移動していく。そして、第２のチャック２２の位置までガラス管材料１の他端が到達すると、ガラス管材料１が水平となるように高さ調整を行い、ダミーパイプ２３を介して第２の送りテーブル２１上の第２のチャック２２に固定する。

このとき、支持部材６２はガラス管材料１内を貫通していく。そして、出口側固定部材３５を移動させ、入口側固定部材３６を支持部材６２の他端部まで移動し、該入口側固定部材３６で固定する。
入口側固定部材３６は、支持部材６２を介して成形部材６１の支持方向を３次元的に調整可能なように構成されており、該入口側固定部材３６を微調整しながら、ガラス管材料１と、支持部材６２及び成形部材６１の中心軸とが一致するように、位置を決定する。

更に、出口側固定部材３５は、調心部材６３を介して成形部材６１を２次元的に調心可能なように構成されており、調心部材６３の径方向位置を微調整しながら、ガラス管材料１と、成形部材６１の中心軸とが一致するようにセンタリングするものであり、調心部材６３を軸方向に移動可能とする。
そして、加熱手段４０をオンにし、ガラス管材料１の先端面中心に成形部材６１の当接部６１ａを当接させ、その当接領域近傍がガラス軟化点（例えば、１６００℃）となるように加熱する。

そして、モータを駆動し、ガラス管材料１及び成形部材５１を同軸的にそれぞれ１０ｒｐｍ、７ｒｐｍで回転させるとともに、第１および第２の送りテーブル１１，２１をそれぞれ所望の速度で矢印Ａ方向へ移動させる。
その際、ガラス管材料１および成形部材６１は同一方向に、それぞれ所定の速度で回転される。又、第１及び第２の送りテーブル１１，２１の移動速度は、少なくとも入口側固定部材３６に取付けられたロードセル（図示せず）で測定される支持部材６２の張力の値をフィードバックすることより適宜制御される。
又、出口側固定部材３５は、調心部材６３を軸方向移動可能に保持しているので、該調心部材６３に対して成形部材６１を押す力を作用させることはなく、該成形部材６１には実質的に支持部材６２の引張り力のみが作用する。
尚、出口側固定部材３５がチャック式だと思わぬ力がかかるので、単に置くだけでも良い。或いは、出口側固定部材３５の移動をフリーにすることでも構わない。

このようにして、ガラス管材料１は、第１及び第２のチャック１２，２２を介
して回転せしめられつつ、加熱手段４０によって加熱されるとともに軟化され、図
６に示したように、成形部材６１の当接部６１ａによって漸次拡径される。
そして、成形部材６１がガラス管材料１のダミーパイプ１３側に貫通した後、支持部材６２のストッパ部６４と調心部材６３のほぞ穴６５との嵌合を外し、調心部材６３をガラス管材料１から抜き取る。

かかる方法によれば、前記ガラス管材料１を貫通した支持部材６２の一端部に取り付けられた前記成形部材６１は、該支持部材６２により中心軸に沿って引っ張られることにより、ガラス管材料１に対して相対的に移動しつつ、該ガラス管材料１の内径を所望のサイズに成形する。
そこで、拡径中に成形部材６１に移動方向先方向きの力をかけて引っ張ることによりガラス管材料１に対して相対的に移動させる支持部材６２は、座屈による撓みや振動による位置ズレを生じる虞がないので、ガラス管材料１の孔を押し広げながら移動する成形部材６１がガラス管材料１の外径中心をはずれたりすることなく、精度よく位置を保持される。その結果、ガラス管の非円率や偏肉を抑制でき、高品質のガラス管を安定して得ることが可能となる。

更に、前記成形部材６１は、成形開始時に調心部材６３により調心されるので、ガラス管材料１の先端面中心に正確に当接することができる。
そこで、支持部材６２に張力が作用していない際、該支持部材６２が撓みを生じて成形部材６１がガラス管材料１の外径中心をはずれたりすることがないように支持部材６２の径を太くして曲げ剛性を上げる必要がなくなり、軽量化が可能となる。

なお、前記第３の実施の形態では、調心終了後に、調心部材６３を取り付けたまま支持部材６２及び成形部材６１をガラス管材料１に対して相対的に移動させる場合について説明したが、調心終了後に、成形部材から調心部材を取り外してから支持部材６２及び成形部材６１をガラス管材料１に対して相対的に移動させることもできる。

又、調心終了後にも調心部材を取り付けたまま支持部材及び成形部材をガラス管材料に対して相対的に移動させる場合には、成形部材に設けた複数の吸引口に連通する貫通孔を調心部材に設け、該貫通孔を真空ポンプに連結することによって、ガラス管材料の孔内壁と成形部材の側面との間を減圧しながら成形部材を移動させることができるので、拡径中の成形部材と孔内壁との隙間が減少して成形部材の位置が安定し、更に精度良く位置を保持することができる。

（第４の実施の形態）
前記第１乃至３の実施の形態では、ガラス管材料１の内側から拡径するのみであるが、図８に示すようにガラス管材料１の外径を規制するように軟化領域内に外部成型部材７０を設けても良い。
本第４の実施の形態では、外部成型部材７０は加熱手段の発熱体４１の内側に取付けられている。ガラス管材料１の軟化領域の外周に当接して前記ガラス管材料１の外径を所望のサイズに成型する外部成型部材７０としては、所望の間隔を持つように平行に配設された平板、断面円形の穴を有するダイス、ガラス管の形状に合わせた断面円弧の溝が付された板などが適用可能である。

本第４の実施の形態によれば、特にガラス管材料１の外径寸法の制御がなされることにより、偏肉がなくかつ偏心のない孔をもつガラス管を形成することが可能となる。
特に、加熱温度が１８００℃を越える場合には、ガラス管が柔らかくなり孔径拡大時に外径寸法が変動し易いため、上述したように成形冶具を用いることによって、外径を規制しながら拡径を行うことにより、より確実にガラス管の形状を維持することができる。１８００℃を越えない場合は、必ずしも外部成型部材を用いる必要はない。

なお、上記した各実施の形態における製造装置は、本発明に係るガラス管の製造方法を実施するための製造装置の一例であって、ガラス管の製造装置としては、他の構造のものを使用してもよいことはいうまでもない。
又、上述した各成形部材には、カーボンを用いるのが望ましい。あるいは、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ボロンナイトライド（ＢＮ）、アルミナで構成されたものあるいは表面がこれらの材料で被覆されたものでもよい。また、成形部材の当接部は直接ガラスと接触するため、その表面を高純度化処理した材料を用いるのが望ましい。
更に、本発明における軟化領域とは、必ずしもガラスの軟化点以下となっている領域に限定されるものではなく、成形に際してガラス管材料が、変形しうる状態に軟化していればよい。

本発明の第１の実施の形態のガラス管の製造装置を示す図である。 図１に示したガラス管の製造装置の要部拡大図である。 図２に示した成形部材の断面図である。 本発明の第２の実施の形態の成形部材を示す図。 本発明の第３の実施の形態のガラス管の製造装置を示す図である。 図５に示したガラス管の製造装置の要部拡大図である。 図６に示した成形部材の断面図である。 本発明の第４の実施の形態のガラス管の製造装置の要部を示す図である。 従来例のガラス管の製造装置を示す図である。

符号の説明

１ ガラス管材料
１０ 入口側基台
１１ 第１の送りテーブル（移動手段）
１２ チャック
１３ ダミーパイプ
２０ 出口側基台
２１ 第２の送りテーブル（移動手段）
２２ チャック
２３ ダミーパイプ
３１ 成形部材
３２ 支持部材
３６ 入口側固定部材
４０ 加熱手段

Claims (5)

1. 出発材料であるガラス管材料を加熱し、前記ガラス管材料に軟化領域を形成し、前記軟化領域に含まれる前記ガラス管材料の孔に成形部材を当接せしめるとともに、前記成形部材を前記ガラス管材料に対して相対的に移動しつつ、前記ガラス管材料の内径を所望のサイズに成形するガラス管の製造方法であって、
   前記成形部材を前記ガラス管材料を貫通した支持部材の一端部に該ガラス管材料に対する移動方向先方向きの力を受けるように取り付けるとともに、前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向後方側の端に調心部材を着脱可能に取り付ける工程と、
   前記調心部材を使用して前記ガラス管材料と前記成形材料とを調心する工程と、
   前記調心部材に対して前記成形部材を押す力を作用させずに前記ガラス管材料を加熱して該ガラス管材料と前記成形部材とを相対的に移動させる工程と、
   を備えることを特徴とするガラス管の製造方法。
2. 出発材料であるガラス管材料を加熱し、前記ガラス管材料に軟化領域を形成し、前記軟化領域に含まれる前記ガラス管材料の孔に成形部材を当接せしめるとともに、前記成形部材を前記ガラス管材料に対して相対的に移動しつつ、前記ガラス管材料の内径を所望のサイズに成形するガラス管の製造方法であって、
   前記成形部材を前記ガラス管材料を貫通した支持部材の一端部に該ガラス管材料に対する移動方向先方向きの力を受けるように取り付けるとともに、前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向後方側の端に、調心部材を着脱可能に取り付ける工程と、
   前記調心部材を使用して前記ガラス管材料と前記成形材料とを調心する工程と、
   前記調心する工程の終了後に前記成形部材から前記調心部材を取り外す工程と、
   前記ガラス管材料を加熱して該ガラス管材料と前記成形部材とを相対的に移動させる工程と、
   を備えることを特徴とするガラス管の製造方法。
3. 出発材料であるガラス管材料を加熱し、前記ガラス管材料に軟化領域を形成し、前記軟化領域に含まれる前記ガラス管材料の孔に成形部材を当接せしめるとともに、前記成形部材を前記ガラス管材料に対して相対的に移動しつつ、前記ガラス管材料の内径を所望のサイズに成形するガラス管の製造方法であって、
   前記ガラス管材料を貫通した支持部材の一端部に取り付けられた前記成形部材が、該支持部材により前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向先方向きの力を受けるとともに、
   前記ガラス管材料の軟化領域の外周に外部成型部材を当接して前記ガラス管材料の外径を所望サイズに成形することを特徴とするガラス管の製造方法。
4. 出発材料であるガラス管材料を加熱する加熱手段と、前記ガラス管材料の孔に当接する成形部材と、前記成形部材を支持する支持部材と、前記支持部材及び前記成形部材を前記ガラス管材料に対して相対的に移動させる移動手段と、を備えたガラス管の製造装置において、
   前記支持部材が、前記ガラス管材料を貫通して前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向先方側に取り付けられるとともに、前記ガラス管材料の軟化領域の外周に当接して前記ガラス管材料の外径を所望のサイズに成型する外部成型部材を備えることを特徴とするガラス管の製造装置。
5. 前記成形部材の前記ガラス管材料に対する移動方向後方側に、前記ガラス管材料と前記成形部材とを調心する調心部材が取り付けられることを特徴とする請求項４に記載のガラス管の製造装置。

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