JP5440835B2 - 溶着装置及び溶着方法 - Google Patents

Description

本発明は、断面の輪郭が非真円形をなす棒状の製品母材の端面と、断面の輪郭が前記母材と同形の非真円形をなす棒状の母材支持材の端面とを加熱溶着するための技術の改良に関する。

周知のように、光通信技術の発展に伴って、光ファイバを用いた光デバイスが広く普及するに至っている。この種の光デバイスにおいて、光ファイバは、キャピラリーと称されるガラス毛細管の内部に挿通された状態で使用されたり、或いは、表面に複数本のＶ溝が並列に形成されたＶ溝付きガラス基板の当該Ｖ溝に位置決めされて整列・調心された状態で使用されたりする場合がある（例えば、下記の特許文献１，２を参照）。

そして、この種のガラス毛細管や、Ｖ溝付きガラス基板などの光通信用の光学ガラス部品は、光ファイバと同様に、製品母材（プリフォーム）を線引成形して細線化することで製作されるのが通例とされている。

この際、製品母材を吊り下げ支持すべく、製品母材の端部には、ダミーガラスと称される母材支持材を溶着する必要がある。これは、線引成形炉の内部のヒータ部近傍まで製品母材を挿入し、製品母材から出来るだけ多くの最終製品を製造するためである（後述する図４参照）。

ところで、線引成形炉は、炉内の温度が乱れないように、炉の入口（上端開口）と製品母材の間には、ほとんどクリアランスが形成されないようになっている。そのため、製品母材と母材支持材との溶着部分において、双方の形状にズレが生じていると、当該溶着部分が線引成形炉の入口に衝突して引っ掛かり、製品母材を線引成形炉の内部のヒータ部近傍まで接近させることができないという事態が生じ得る。したがって、軸方向から見た場合に、製品母材と母材支持材の突き合わせ部分における断面の輪郭に現われる形状変化を可及的に抑制すべく、製品母材の端面と、母材支持材の端面との溶着には、高い精度が要求されることになる。

そこで、例えば、特許文献３には、断面の輪郭が真円形をなす光ファイバ母材に関するものではあるが、製品母材である光ファイバ母材の端面と、母材支持材であるダミーロッドの端面との溶着手法が開示されている。すなわち、同文献には、光ファイバ母材およびダミーロッドの突き合わせ部分に梃部材を押し当てると共に、その梃部材を当該突き合わせ部分の軸方向に往復摺動させながら摺動時に梃部材に作用する荷重を荷重検出センサで検出し、その検出値が適正な溶着設定値内になるまで、光ファイバ母材およびダミーロッドとの突き合わせ力を変化させつつ、梃部材の往復摺動を繰り返すことで、光ファイバ母材とダミーロッドとの適正な溶着の自動化を図ろうとしている。なお、同文献では、ファイバ母材とダミーロッドとを溶着する際に、双方を回転させることが開示されている。

特開２００９−００９１６５号公報 特開２００８−０４６６５６号公報 特開平６−１９９５３３号公報

ところで、上記の毛細管やＶ溝付ガラス基板には、近年、断面の輪郭が真円形ではなく、矩形などの非真円形をなすものも多く製造され、実用化されるに至っている。そのため、このような場合にも、断面の輪郭が非真円形をなす毛細管等の製品母材の端面と、断面の輪郭がこの製品母材と同形の非真円形をなす母材支持材の端面とを適正に溶着することが重要となる。そして、適正な溶着を実現するためには、溶着時に、製品母材と、母材支持材が重力によって形状変形を来たすことを防止するために、製品母材と母材支持材の双方を回転させることが必要不可欠となる。

しかしながら、特許文献３に開示の溶着手法は、製品母材及び母材支持材のそれぞれの断面の輪郭が真円形をなす場合を対象にしたものであるので、製品母材等の断面の輪郭が非真円形をなす場合を対象にしたものではない。

また、仮に、特許文献３に開示の溶着手法を製品母材及び母材支持材のそれぞれの断面の輪郭が非真円形をなす場合に適用した場合には次のような問題が生じ得る。

すなわち、製品母材及び母材支持材のそれぞれの断面の輪郭が真円形の場合には、それぞれの軸心を一致させるだけで互いの輪郭の形状は整合するが、製品母材及び母材支持材のそれぞれの断面の輪郭が非真円形の場合には、それぞれの軸心を一致させるだけでは互いの輪郭が整合しない。

また、仮に、初期段階で製品母材及び母材支持材のそれぞれの断面の輪郭を整合させておいても、回転させているうちに両者の間に回転速度のズレが生じ、再び互いの輪郭が整合しなくなるという事態が生じてしまう。

そして、このように製品母材及び母材支持材のそれぞれの断面の輪郭が整合しない状態で溶着した場合には、製品母材と母材支持材の突き合わせ部分で断面の輪郭形状が大きく変化するため、不適正な溶着状態となる。

そのため、断面の輪郭が非真円形をなす棒状の製品母材の端面と、断面の輪郭が製品母材と同形の非円形をなす棒状の母材支持材の端面とを溶着する際には、依然として、当該溶着作業を作業者の手作業に頼っており、自動化が十分に図れていないのが実情である。

以上の実情に鑑み、本発明は、断面の輪郭が非真円形をなす棒状の製品母材の端面と、断面の輪郭が製品母材と同形の非円形をなす棒状の母材支持材の端面との適正な溶着を自動的に行い得るようにすることを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、断面の輪郭が非真円形をなす棒状の製品母材の端面と、断面の輪郭が前記製品母材と同形の非円形をなす棒状の母材支持材の端面とを突き合わせた状態で互いの突き合わせ部分を加熱部で加熱溶着する溶着装置であって、前記製品母材をその軸心を中心に回転させる第１回転駆動部と、前記母材支持材の軸心を前記製品母材の軸心と一致させた状態で前記母材支持材をその軸心を中心に回転させる第２回転駆動部と、前記製品母材の端面及び前記母材支持材の端面の互いの輪郭を整合させて突き合わせた状態で前記製品母材及び前記母材支持材の回転を同期させる回転同期部とを備えていることに特徴づけられる。

このような構成によれば、第１回転駆動部と第２回転駆動部とにより、断面の輪郭が非真円形をなす製品母材と、断面の輪郭が製品母材と同形の非真円形をなす母材支持材とを、それぞれの軸心を一致させた状態で回転させることができる。そのため、加熱部による加熱で溶融した製品母材及び母材支持材の互いの突き合せ部分が、重力によって下方に垂れ下がるように変形するという事態を防止できる。そして、このように製品母材及び母材支持材を回転させたとしても、両者の回転は、回転同期部により同期が取られることになるので、回転途中で両者の回転速度にズレが生じるという事態を確実に防止することができる。すなわち、予め、製品母材の端面および母材支持材の端面の互いの輪郭を整合させておけば、製品母材の端面の輪郭と母材支持材の端面の輪郭との間にズレを生じさせることなく、自動的に両者を適正に溶着することが可能となる。

上記の構成において、前記第１回転駆動部が、円筒面をなす外周面及び前記製品母材に外嵌する内周面を有する第１支持リングと、該第１支持リングの外周面を接触支持した状態で前記第１支持リングを前記製品母材の軸心を中心に回転させる第１支持ローラとを備え、前記第２回転駆動部が、円筒面をなす外周面及び前記母材支持材に外嵌する内周面を有する第２支持リングと、該第２支持リングの外周面を接触支持した状態で前記第２支持リングを前記母材支持材の軸心を中心に回転させる第２支持ローラとを備えていることが好ましい。

このようにすれば、断面の輪郭が非真円形をなす製品母材や、断面の輪郭が製品母材と同形の非真円形をなす母材支持材であっても、その外周面に支持リングを外嵌させるだけで、支持ローラにより簡単に回転させることが可能となる。また、製品母材や、母材支持材の端部だけを把持して回転させる場合には、製品母材等が長尺になるに連れて製品母材等が全体として撓むという不具合が生じることもあるが、上記のようにすれば支持リングを介して製品母材等の軸方向中間位置を支持ローラで支持することもできるので、製品母材等の撓みを可及的に抑制することが可能となる。したがって、この場合には、製品母材や、母材支持材の回転中心となる軸心にブレが生じることがなく、適正な溶着を実現する上でも非常に有利となる。

上記の構成において、前記製品母材の端面と前記母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分に軸方向に沿って圧縮力及び引張力を付与するように構成してもよい。

このようにすれば、製品母材の端面と母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分に軸方向に沿った圧縮力を一旦付与した後に、当該突き合わせ部分に軸方向に沿った引張力を付与することができる。そして、このように突き合わせ部分に圧縮力を付与した後に引張力を付与すれば、突き合わせ部分の溶着強度が増加することが、本願発明者等の鋭意研究の結果により経験的に認められている。

上記の構成において、前記加熱部が、前記製品母材の端面と、前記母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分を加熱溶着するとともに、徐冷してアニール可能な加熱炉により構成されていてもよい。

このようにすれば、加熱溶着を含む一連の温度制御の中で、製品母材の端面と、母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分に生じる歪みを除去するアニールを一緒に行うことが可能となる。したがって、別途、突き合わせ部分を歪点以上の温度まで再加熱して、当該突き合わせ部分の歪みを除去（アニール）するといった手間を省くことができるので、生産効率の向上にも繋がる。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、断面の輪郭が非真円形をなす棒状の製品母材の端面と、断面の輪郭が前記製品母材と同形の非円形をなす棒状の母材支持材の端面とを突き合わせ、互いの突き合わせ部分を加熱溶着する溶着方法であって、加熱溶着に際して、前記製品母材の軸心及び前記母材支持材の軸心をそれぞれ一致させるとともに、前記製品母材の端面及び前記母材支持材の端面の互いの輪郭を整合させて突き合わせた状態で、前記製品母材及び前記母材支持材をそれぞれの軸心を中心に同期回転させることに特徴づけられる。

このような方法によれば、既に述べた対応する事項と同様の作用効果を享受できる。

上記の方法において、加熱溶着に際して、前記製品母材の端面と前記母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分に、軸方向に沿って圧縮力及び引張力を付与するようにしてもよい。

このようにすれば、既に述べた対応する事項と同様の作用効果を享受できる。

上記の方法において、前記製品母材の端面と、前記母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分を加熱溶着した後に、その突き合わせ部分をそのままの状態で加熱溶着した温度から徐冷してアニールするようにしてもよい。

このようにすれば、既に述べた対応する事項と同様の作用効果を享受できる。

以上のように本発明によれば、断面の輪郭が非真円形をなす棒状の製品母材の端面と、断面の輪郭が前記母材と同形の非円形をなす棒状の母材支持材の端面との適正な溶着を自動的に行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る溶着装置の全体構成を示す斜視図である。 図１に示す第１支持リングと、第１支持ローラの位置関係を示す断面図である。 図１に示す溶着装置の下面図である。 母材支持材が溶着された製品母材を線引成形する工程を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る溶着装置の全体構成を示す斜視図である。同図に示すように、この溶着装置１は、断面の輪郭が非真円形をなす棒状のガラス（例えば、ホウ珪酸ガラスや、結晶化ガラス等）からなる製品母材Ｗ１の端面と、断面の輪郭が製品母材と同形の非真円形をなす棒状のガラスからなる母材支持材Ｗ２の端面とを突き合わせた状態で互いの突き合わせ部分を加熱溶着するものであって、以下のように構成されている。

すなわち、この溶着装置１は、製品母材Ｗ１の端面及び母材支持材Ｗ２の端面を突き合わせた状態で互いの突き合わせ部分を加熱溶着する加熱炉２と、製品母材Ｗ１をその軸心（断面の重心）Ｘ１を中心に回転させる第１回転駆動部３と、母材支持材Ｗ２をその軸心（断面の重心）Ｘ２を中心に回転させる第２回転駆動部４と、製品母材Ｗ１の端面及び母材支持材Ｗ２の端面の互いの輪郭を整合させて突き合わせた状態で製品母材Ｗ１及び母材支持材Ｗ２の回転を同期させる回転同期部５，６とを備えている。以下に、各構成について詳述する。なお、この実施形態では、製品母材Ｗ１として、Ｖ溝付ガラス基板のプリフォームであって、図２に示すような断面形状を備えたものを例にとって説明する。すなわち、この製品母材Ｗ１は、平行をなす一対の平面部Ｗ１１，Ｗ１２と、この平面部Ｗ１１，Ｗ１２の相互間に連なる部分円筒面部Ｗ１３，Ｗ１４とを有している。平面部Ｗ１１，Ｗ１２のうち、一方側の平面部Ｗ１２には、Ｖ溝付ガラス基板のＶ溝に相当する大溝Ｗ１５が形成されている。部分円筒面部Ｗ１３，Ｗ１４は、軸心Ｘ１から同一の半径で形成されている。また、この製品母材Ｗ１を支持する母材支持材Ｗ２は、製品母材Ｗ１と同様に、平面部と部分円筒面部とを有しており、平面部に大溝を有しない点が製品母材Ｗ１と相違する。

加熱炉２は、図１に示すように、製品母材Ｗ１の端面と、母材支持材Ｗ２の端面との突き合わせ部分の周囲を包囲する炉心管２ａを備えており、この炉心管２ａにより包囲された被加熱空間を図示しない電気ヒータで加熱するようになっている。また、この実施形態では、電気ヒータにより炉心管２ａの内部の被加熱空間の温度制御が可能になっており、製品母材Ｗ１の端面と、母材支持材Ｗ２の端面との突き合わせ部分を加熱溶着した後に、当該突き合わせ部分をそのまま加熱溶着温度（軟化温度以上）から歪点以下まで徐冷してアニールすることが可能になっている。

第１回転駆動部３は、図１及び図２に示すように、円筒面をなす外周面及び製品母材Ｗ１（部分円筒面部Ｗ１３，Ｗ１４）に外嵌する内周面を有する第１支持リング７と、第１支持リング７の外周面を接触支持した状態で第１支持リング７を製品母材Ｗ１の軸心Ｘ１を中心に回転させる第１支持ローラ８，９とを備えている。また、第２回転駆動部４は、図１に示すように、円筒面をなす外周面及び母材支持材Ｗ２に外嵌する内周面を有する第２支持リング１０と、第２支持リング１０の外周面を接触支持した状態で第２支持リング１０を母材支持材Ｗ２の軸心Ｘ２を中心に回転させる第２支持ローラ１１，１２とを備えている。

この実施形態では、第１支持リング７は、製品母材Ｗ１の軸方向の中間位置に複数（図１では間隔を置いて２つ）外嵌されており、各第１支持リング７に対応した位置に第１支持ローラ８，９が配置されている。各第１支持ローラ８，９は、一対のローラから構成されており、一方側のローラ８は、回転駆動されるとともに、他方側のローラ９は、一方側のローラ８による第１支持リング７の回転動作に伴って従動回転するようになっている。なお、各一方側のローラ８は、共通の第１モータ１３の回転軸１４にベルト１５などを介して連結されており、この第１モータ１３によって回転駆動されるようになっている。

また、第２支持リング１０は、母材支持材Ｗ２の軸方向の中間位置に複数（図１では間隔を置いて２つ）外嵌されており、各第２支持リング１０に対応した位置に第２支持ローラ１１，１２が配置されている。各第２支持ローラ１１，１２は、一対のローラから構成されており、一方側のローラ１１は、回転駆動されるとともに、他方側のローラ１２は、一方側のローラ１１による第２支持リング１０の回転動作に伴って従動回転するようになっている。なお、各一方側のローラ１１は、第１支持ローラ８，９の一方側のローラ８と同様に、共通の第２モータ１６の回転軸１７にベルト１８などを介して連結されており、この第２モータ１６によって回転駆動されるようになっている。

回転同期部５，６は、この実施形態では、図１に示すように、製品母材Ｗ１の回転速度と、母材支持材Ｗ２の回転速度とを個別に検出するロータリエンコーダから構成されており、検出した製品母材Ｗ１の回転速度を第１モータ１３に入力するとともに、検出した母材支持材Ｗ２の回転速度を第２モータ１６に入力し、両者Ｗ１，Ｗ２の回転速度が一致するように各モータ１３，１６を個別に制御するようになっている。具体的には、回転同期部５は、円筒面をなし且つ周方向に目盛が付された外周面、及び製品母材Ｗ１に外嵌する内周面を有する目盛付リング１９と、この目盛付リング１９の目盛を読み取って回転速度を検出するセンサ（例えば、光学センサ）２０とから構成されている。また、回転同期部６も、回転同期部５と同様に、目盛付リング２１と、センサ２２とから構成されている。ここで、各モータ１３，１６を個別に制御するようにしたのは、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の重さなどの条件が異なる場合には、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の回転を同期させるために、各モータ１３，１６の出力を個別に変更する必要が生じるからである。

さらに、この実施形態では、図３に示すように、第１支持リング７の回転軸（製品母材Ｗ１の軸心と同じ。）Ｘ１を第１支持ローラ８，９の回転軸Ｘ３，Ｘ４を含む水平面上に投影した場合に、第１支持ローラ８，９の回転軸Ｘ３，Ｘ４が、その投影した第１支持リング７の回転軸Ｘ１に対して僅かに傾斜（回転軸Ｘ３，Ｘ４と投影した回転軸Ｘ１とが、互いに直交する場合を除く。）するようになっている。また、同図に示すように、第２支持リング１０の回転軸（母材支持材Ｗ２の軸心と同じ。）Ｘ２を第２支持ローラ１１，１２の回転軸Ｘ５，Ｘ６を含む水平面上に投影した場合に、第２支持ローラ１１，１２の回転軸Ｘ５，Ｘ６が、その投影した第２支持リング１０の回転軸Ｘ２に対して僅かに傾斜（回転軸Ｘ５，Ｘ６と投影した回転軸Ｘ２とが、互いに直交する場合を除く。）するようになっている。なお、図示例では、投影した第１支持リング７の回転軸Ｘ１に対する第１支持ローラ８，９の回転軸Ｘ３，Ｘ４の傾斜角と、投影した第２支持リング１０の回転軸Ｘ２に対する第２支持ローラ１１，１２の回転軸Ｘ５，Ｘ６の傾斜角とは、同一角度（例えば、０．５〜５°）に設定されている。このようにすれば、第１支持ローラ８，９を回転させると、この第１支持ローラ８，９と第１支持リング７との接触位置が、第１支持リング７の外周面に沿って螺旋状に移動するとともに、第２支持ローラ１１，１２を回転させると、この第２支持ローラ１１，１２と第２支持リング１０との接触位置が、第２支持リング１０の外周面に沿って螺旋状に移動する。そのため、第１支持ローラ８，９を一方向に回転（正転）させると、第１支持リング７と共に製品母材Ｗ１が回転しながら加熱炉２に接近する方向に進出し、第１支持ローラ８，９を逆方向に回転（逆転）させると、第１支持リング７と共に製品母材Ｗ１が回転しながら加熱炉２から離反する方向に退避する。また、同様に、第２支持ローラ１１，１２を正転・逆転させることによって、第２支持リング１０と共に母材支持材Ｗ２が加熱炉２に接近・離反する方向に回転しながら進退移動する。すなわち、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の双方を加熱炉２に接近する方向に回転させると、両者Ｗ１，Ｗ２の突き合わせ部分に軸方向に沿って圧縮力を付与することが可能となり、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の双方を加熱炉２から離反する方向に回転させると、両者Ｗ１，Ｗ２の突き合わせ部分に軸方向に沿って引張力を付与することが可能となる。よって、これら一連の機構が製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の突き合わせ部分に軸方向に沿った圧縮力・引張力を作用させる軸方向力付与部として機能することになる。

なお、この溶着装置１には、上述のような軸方向力付与部によって製品母材Ｗ１及び母材支持材Ｗ２をそれぞれ加熱炉２から離反させた場合に、必要以上に両者Ｗ１，Ｗ２が離反して突き合わせ部分に過度な引張力が作用するのを防止するために、図１に示すように、製品母材Ｗ１及び母材支持材Ｗ２の離反範囲を制限するストッパー２３，２４がそれぞれ設けられている。これにより、製品母材Ｗ１及び母材支持材Ｗ２の軸方向移動がストッパー２３，２４によって自動的に停止され、突き合わせ部分に過度な引張力が作用しないようにしている。

次に、以上のように構成された溶着装置１によって、製品母材Ｗ１の端面と母材支持材Ｗ２の端面とを溶着する方法を説明する。

まず、図１に示すように、製品母材Ｗ１の外周面に第１支持リング７を外嵌するとともに、母材支持材Ｗ２の外周面に第２支持リング１０を外嵌する。その後、各第１支持リング７を対応する第１支持ローラ８，９で支持するとともに、各第２支持リング１０を対応する第２支持ローラ１１，１２で支持する。この支持状態で、製品母材Ｗ１の軸心Ｘ１と、母材支持材Ｗ２の軸心Ｘ２とが一致するようになっている。

次に、第１支持ローラ８，９および第２支持ローラ１１，１２を回転させることにより、製品母材Ｗ１の先端部を加熱炉２の炉心管２ａの一方側から挿入するとともに、母材支持材Ｗ２の先端部を加熱炉２の炉心管２ａの他方側から挿入する。そして、加熱炉２内で、製品母材Ｗ１の先端部と母材支持材Ｗ２の先端部とが、互いに当接するまでの間に、それぞれの先端部の端面を加熱炉２内で予備的に加熱する。

その後、製品母材Ｗ１の端面と、母材支持材Ｗ２の端面との輪郭を整合させると共に、互いの端面同士を突き合わせて加熱溶着する。この加熱溶着の間、製品母材Ｗ１および母材支持材Ｗ２は、第１支持ローラ８，９及び第２支持ローラ１１，１２の回転に伴って、それぞれの軸心Ｘ１，Ｘ２を中心に回転する。この回転は、回転同期部５，６によって同期が取られており、先に整合した突き合わせ部分の輪郭にズレが生じないようになっている。

また、この回転動作の間、第１支持ローラ８，９及び第２支持ローラ１１，１２は、第１支持リング７及び第２支持リング１０のそれぞれの外周面との接触位置を螺旋状に変化させる。これにより、第１支持リング７と共に製品母材Ｗ１が軸方向に移動し、第２支持リング１０と共に母材支持材Ｗ２が軸方向に移動する。この製品母材Ｗ１及び母材支持材Ｗ２の軸方向移動によって、加熱炉２の内部に位置する製品母材Ｗ１の端面と母材支持材Ｗ２の端面の互いの突き合わせ部分に圧縮力及び引張力を作用させる。具体的には、突き合わせ部分の接着力を増加させるために、当該突き合わせ部分に一旦圧縮力を作用させた後に、引張力を作用させる。

そして、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の互いの突き合わせ部分を溶着した後に、加熱炉２内の温度を室温に向けて徐々に低下させていき、当該突き合わせ部分を徐冷してアニールする。このアニール処理の間は、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の回転を止めてもよいが、本実施形態では、製品母材Ｗ１及び母材支持材Ｗ２の突き合わせ部分に引張力が作用するように、両者Ｗ１，Ｗ２を回転させている。なお、この場合でも、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２とがある程度回転し続けると、両者Ｗ１，Ｗ２の終端側の端面がストッパー２３，２４に当接し、その後は両者Ｗ１，Ｗ２は軸方向移動のない回転を続けることになる。

このようにすれば、第１回転駆動部３と第２回転駆動部４とにより、断面の輪郭が非真円形をなす製品母材Ｗ１と、断面の輪郭が製品母材Ｗ１と同一の母材支持材Ｗ２とを、それぞれの軸心Ｘ１，Ｘ２を一致させた状態で回転させることができる。そのため、加熱炉２による加熱で溶融した製品母材Ｗ１及び母材支持材Ｗ２の互いの突き合せ部分が、重力によって下方に垂れ下がるように変形するという事態を防止できる。そして、このように製品母材Ｗ１及び母材支持材Ｗ２を回転させたとしても、両者Ｗ１，Ｗ２の回転は、回転同期部５，６により同期が取られることになるので、回転途中で両者Ｗ１，Ｗ２の回転速度にズレが生じるという事態を確実に防止することができる。すなわち、予め、製品母材Ｗ１の端面および母材支持材Ｗ２の端面の互いの輪郭を整合させておけば、製品母材Ｗ１の端面の輪郭と母材支持材Ｗ２の端面の輪郭との間にズレを生じさせることなく、自動的に両者を適正に溶着することが可能となる。

そして、このように母材支持材Ｗ２が溶着された製品母材Ｗ１は、次のようにして線引成形される。すなわち、図４に示すように、線引成形時には、製品母材Ｗ１に溶着された母材支持材Ｗ２を把持部２５によって把持して、母材支持材Ｗ２を介して製品母材Ｗ１を吊り下げ支持する。次に、この状態で把持部２５を下降させることで、製品母材Ｗ１を線引成形炉２６の上端開口２６ａから挿入し、線引成形炉２６の内部に設置されたヒータ２７で加熱する。この線引成形炉２６の上端開口２６ａの形状は、製品母材Ｗ１の輪郭の形状と略相似形をなし、上端開口２６ａから製品母材Ｗ１を挿入した状態で両者２６ａ，Ｗ１の間には僅かなクリアランスしか形成されないようになっている。そして最後に、線引成形炉２６の下端開口２６ｂから引き出された軟化した製品母材Ｗ１を一対のローラ２７によって線引成形し、カッター２８で所定長さに切断することで、最終製品となるＶ溝ガラス基板が製造される。

このとき、１つの製品母材Ｗ１から出来るだけ多くの最終製品を製造するために、把持部２５を順次下降させ、最終的には製品母材Ｗ１全体を線引成形炉２６の内部に収容する。そうすると、この過程で、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２との溶着部分が線引成形炉２６の上端開口２６ａに差し掛かるが、当該溶着部分は上述のようにズレなく適正に溶着されていることから、当該溶着部分が線引成形炉２６の上端開口２６ａと衝突して引っ掛かるという事態が生じることはない。さらに、母材支持材Ｗ２は、非円形の輪郭をなす製品母材Ｗ１と同一形状をなす輪郭を有しているので、線引成形炉２６の上端開口２６ａに母材支持材Ｗ２の一部が差し掛かった段階でも、上端開口２６ａと母材支持材Ｗ２の間にもほとんどクリアランスがない状態が保たれる。すなわち、製品母材Ｗ１を線引成形する過程で、線引成形炉２６の炉内の温度が乱れることがなく、精度よく線引成形を行うことが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の突合せ部分に軸方向力を付与するために、支持リング７（１０）の回転軸Ｘ１（Ｘ２）を支持ローラ８，９（１１，１２）の回転軸Ｘ３，Ｘ４（Ｘ５，Ｘ６）を含む水平面上に投影した場合に、支持ローラ８，９（１１，１２）の回転軸Ｘ３，Ｘ４（Ｘ５，Ｘ６）を、その投影した支持リング７（１０）の回転軸Ｘ１（Ｘ２）に対して傾斜させることで、支持ローラ８，９（１１，１２）と支持リング７（１０）の接触部分が支持リング７（１０）の外周面に沿って螺旋状に変化するようにした場合を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、支持ローラ８，９（１１，１２）の回転軸Ｘ３，Ｘ４（Ｘ５，Ｘ６）と、支持リング７（１０）の回転軸Ｘ１（Ｘ２）とを互いに平行にした状態で、支持ローラ８，９（１１，１２）の外周面に螺旋状の凸部を形成し、この螺旋状の凸部で支持リング７（１０）との接触部分を支持リング７（１０）の外周面に沿って螺旋状に変化させるようにしてもよい。また、これら第１回転駆動部３や第２回転駆動部４とは別に、製品母材Ｗ１や母材支持材Ｗ２を軸方向へ移動させる手段を別途設けてもよい。

また、上記の実施形態では、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２の両方を軸方向に移動させることで、互いの突き合わせ部分に圧縮力及び引張力を付与する場合を説明したが、製品母材Ｗ１と母材支持材Ｗ２のいずれか一方のみを軸方向に移動させて、互いの突き合わせ部分に圧縮力及び引張力を付与するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、製品母材Ｗ１としてＶ溝付ガラス基板のプリフォームを例示して説明したが、製品母材Ｗ１は、例えば、光ファイバが挿入固定される挿入孔を形成してなる毛細管（キャピラリー）などであってもよい。また、製品母材Ｗ１としては、その輪郭の形状が円弧部を有さない四角形などの多角形をなすものや、楕円形をなすものであってもよい。

１ 溶着装置
２ 加熱炉
２ａ 炉心管
３，４ 回転駆動部
５，６ 回転同期部
７，１０ 支持リング
８，９，１１，１２ 支持ローラ
１３，１６ モータ
１４，１７ 回転軸
１５，１８ ベルト
１９，２１ 目盛付リング
２０，２２ センサ
２３，２４ ストッパー
Ｗ１ 製品母材
Ｗ２ 母材支持材

Claims (7)

1. 断面の輪郭が非真円形をなす棒状のガラスからなる製品母材の端面と、断面の輪郭が前記製品母材と同形の非真円形をなす棒状のガラスからなる母材支持材の端面とを突き合わせた状態で互いの突き合わせ部分を加熱部で加熱により溶融して溶着する溶着装置であって、
   前記製品母材をその軸心を中心に回転させる第１回転駆動部と、前記母材支持材の軸心を前記製品母材の軸心と一致させた状態で前記母材支持材をその軸心を中心に回転させる第２回転駆動部と、前記製品母材の端面及び前記母材支持材の端面の互いの輪郭を整合させて突き合わせた状態で前記製品母材及び前記母材支持材の回転を同期させる回転同期部とを備えていることを特徴とする溶着装置。
2. 前記第１回転駆動部が、円筒面をなす外周面及び前記製品母材に外嵌する内周面を有する第１支持リングと、該第１支持リングの外周面を接触支持した状態で前記第１支持リングを前記製品母材の軸心を中心に回転させる第１支持ローラとを備え、
   前記第２回転駆動部が、円筒面をなす外周面及び前記母材支持材に外嵌する内周面を有する第２支持リングと、該第２支持リングの外周面を接触支持した状態で前記第２支持リングを前記母材支持材の軸心を中心に回転させる第２支持ローラとを備えている請求項１に記載の溶着装置。
3. 前記製品母材の端面と前記母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分に軸方向に沿って圧縮力及び引張力を付与するように構成した請求項１又は２に記載の溶着装置。
4. 前記加熱部が、前記製品母材の端面と、前記母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分を加熱溶着するとともに、徐冷してアニール可能な加熱炉により構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶着装置。
5. 断面の輪郭が非真円形をなす棒状のガラスからなる製品母材の端面と、断面の輪郭が前記製品母材と同形の非真円形をなす棒状のガラスからなる母材支持材の端面とを突き合わせ、互いの突き合わせ部分を加熱により溶融して溶着する溶着方法であって、
   加熱溶着に際して、前記製品母材の軸心及び前記母材支持材の軸心をそれぞれ一致させるとともに、前記製品母材の端面及び前記母材支持材の端面の互いの輪郭を整合させて突き合わせた状態で、前記製品母材及び前記母材支持材のそれぞれに個別に回転駆動力を与えながら、前記製品母材及び前記母材支持材をそれぞれの軸心を中心に同期回転させることを特徴とする溶着方法。
6. 加熱溶着に際して、前記製品母材の端面と前記母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分に、軸方向に沿って圧縮力及び引張力を付与する請求項５に記載の溶着方法。
7. 前記製品母材の端面と、前記母材支持材の端面との互いの突き合わせ部分を加熱溶着した後に、その突き合わせ部分をそのままの状態で加熱溶着した温度から徐冷してアニールする請求項５又は６に記載の溶着方法。

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