JP5576342B2 - ガラスロッドの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ用ガラスインゴット等の相対的に大きい外径のガラス母材を加熱炉で加熱、延伸して、相対的に小さい所望の外径のガラスロッドを製造するガラスロッドの製造装置および製造方法に関する。

特許文献１は、延伸中のガラス母材の変形（縮径）が進行している外径変動領域の外径と、縮径がほぼ終了した領域の外径とを測定し、それらの値に基づいて加熱炉内へのガラス母材の送り速度と引取り速度を調整し、所望の外径のガラスロッドを製造する方法を開示している。

特許文献２は、その発明の詳細な説明の従来の技術の欄に、予めガラス母材の外径を長手方向に沿って測定しておき、その値とガラスロッドの目標の径からガラス母材の送り速度とガラスロッドの引取り速度の比を求め、これに基づいて一定の外径を有するガラスロッドを製造する方法を開示している。

特許文献３は、ガラス母材の送り速度と引き取り速度との比率を定めるためのガラス母材の基準外径位置が延伸工程の進行に伴ってずれること原因で生じる延伸されたガラスロッドの外径変動を抑制するために、母材の延伸中に母材の送出量と基準外径位置とを変更することが開示されている。

従来、ガラス母材径に対するガラスロッド目標径の比率（以下、縮径比と称する）は20〜50％程度であり、縮径比が比較的小さい。このため、特許文献１に記載の制御方法でも、外径変動を十分良好な状態に抑えることができた。しかし、近年では、より大型の光ファイバプリフォームが要求されるようになり、縮径比が60〜95％程度の、縮径量が比較的小さいガラスロッドが求められている。例えば、ガラス母材径160〜170mmのものをガラスロッド径150mmに延伸する場合には、縮径比は88〜94％となる。

特許文献１に記載のフィードバック制御を行うには、外径変動領域の径が大きく変化している位置付近での外径測定が必要である。しかしながら、縮径比が比較的大きい場合には、外径変動領域の径が大きく変化している位置は、ヒータの直近に位置する。このため、この位置で外径を直接測定することは困難であり、ヒータから多少離れた位置で測定すると応答が遅くなるため、適切なフィードバック制御をすることができず、延伸されたガラスロッドに大きな外径変動を生じることがある。

また、特許文献２に開示された方法は、ガラス母材の径が一定で安定している場合には、縮径比が60〜95％程度の場合でも比較的良好な外径変動値を得ることができる。しかし、この方法では、外径変動が長手方向で大きなガラス母材の場合には、ガラス母材の延伸工程の引き終わりでは、延伸されたガラスロッドの有効領域の末端領域に許容できない外径変動（具体的には±１％以上）を生じることがある。

特許文献３に開示された方法では、ガラスロッドの外径変動は小さくなるものの、基準外径位置の変更の基準が明確でなく、ガラス母材径の変動状況によっては許容できない外径変動を生じることがある。さらに、この刊行物には、母材径130mmのものをガラスロッド径30mmに延伸する、すなわち、縮径比が23％とかなり小さいことが記載されている。しかしながら、例えば、60〜95％のような、より大きな縮径比の場合に、延伸されたガラスロッドの外径変動を小さく抑える方法は開示していない。

特開2006−193397号公報 特開平11−011970号公報 特開2006−219331号公報

本発明の目的は、ガラス母材に対するガラスロッドの縮径比が60〜95％と比較的大きい場合でも、延伸後のガラスロッドの外径変動を小さく抑えることのできるガラスロッドの製造装置および製造方法を提供することである。

本発明のガラスロッドの製造方法は、相対的に大きい外径のガラス母材を加熱炉の上部から当該加熱炉内に送りつつ、当該加熱炉内のヒータにより加熱された当該ガラス母材を相対的に小さな外径のガラスロッドになるように加熱炉の下部から引き取るガラスロッドの製造方法であって、
前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）と引き取り速度（Ｖ２）との比率（Ｖ２／Ｖ１）が、前記ガラス母材の外径（Ｄ）とガラスロッドの目標外径（ｄ）とに基づいて決定される値（（Ｄ／ｄ）²）と一致するように、前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）と延伸されたガラスロッドの引取り速度（Ｖ２）とをコントロールするステップと、
前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）を一定の値にするステップと、
前記ガラス母材の長手方向に沿って、前記加熱炉の基準位置に対して規定された外径取得位置における当該ガラス母材の延伸前の外径を、前記引き取り速度（Ｖ２）を決定するための前記ガラス母材の外径（Ｄ）として、測定した測定外径データから取得するステップと、を有し、
前記取得ステップにおいては、前記加熱炉の基準位置から前記外径取得位置までの距離を前記ガラス母材の延伸前の外径の長手方向の変動に応じて変化するように規定する、ことを特徴とする。

本発明のガラスロッドの製造装置は、ガラス母材を加熱する加熱炉と、
相対的に大きい外径のガラス母材を前記加熱炉の上部から当該加熱炉内に送る送り機構と、
相対的に小さな外径のガラスロッドになるように加熱炉の下部から加熱炉内のヒータで加熱された前記ガラス母材を引き取る引き取り機構と、
前記送り機構による前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）と前記引き取り機構による引き取り速度（Ｖ２）との比率（Ｖ２／Ｖ１）が、前記ガラス母材の外径Ｄとガラスロッドの目標外径（ｄ）とに基づいて決定される値（（Ｄ／ｄ）^２）となるように、前記送り機構および前記引き取り機構を制御するするコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）を一定の値にする設定ユニットと、
前記ガラス母材の長手方向に沿って、前記加熱炉の基準位置に対して規定された外径取得位置における当該ガラス母材の延伸前の外径を、前記引き取り速度（Ｖ２）を決定するための前記ガラス母材の外径（Ｄ）として、測定した測定外径データから取得する取得ユニットと、有し
前記加熱炉の基準位置から前記外径取得位置までの距離が前記ガラス母材の延伸前の外径の長手方向の変動に応じて変化するように規定されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、引き取り速度を決定するための外径を予め測定した測定外径データから取得するとともに、ヒータ基準位置から測定外径データから外径を取得する位置までの距離を延伸すべきガラス母材の外径変動に応じて変更することにより、外径変動に応じて変動する延伸基準距離に対応して、外径取得位置を変えることが可能になる。この結果、延伸基準距離に対応する位置の外径に基づいて、引き取り速度が決定されるので、延伸されたガラスロッドの長手方向の外径変動を抑制できる。

本発明の実施形態に係るガラスロッドの製造装置の概略図である。 外径変動部における延伸基準距離Ｌを説明するための概略図である。 図３（ａ）は、ガラスロッド目標径150mmの場合の、ガラス母材160,170,180mmに対する延伸基準距離Ｌ（mm）と送り速度との関係を示すグラフである。図３（ｂ）は、ガラスロッド目標径φ１１０ｍｍの場合の、ガラス母160,170,180mmに対する延伸基準距離Ｌ（mm）と送り速度との関係を示すグラフである。 図１のコントローラによる延伸処理の一例を示すフローチャートである。 実施例１における延伸前後のガラス母材の外径変動を示すグラフである。 比較例１における延伸前後のガラス母材の外径変動を示すグラフである。 比較例２における延伸前後のガラス母材の外径変動を示すグラフである。 実施例２における延伸前後のガラス母材の外径変動を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について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ガラスロッドの製造装置の概略図である。
この製造装置は、上下方向に延びるフレームＦＲにそれぞれ設けられた、送り機構１０１および引き取り機構１１０と、フレームＦＲの送り機構１０１および引き取り機構１１０の間に設けられた加熱炉１２０と、コントローラ１３０とを有する。送り機構１０１は、上下方向に延び、かつ、回転自在に支持されたネジ軸１０２、ネジ軸１０２を駆動するモータ１０３、このネジ軸１０２がねじ込まれた可動部材１０４、および可動部材１０４に設けられた光ファイバ母材２０１の上端部を保持するチャック機構１０５を有する。

引き取り機構１１０は、上下方向に延び、かつ回転自在に支持されたネジ軸１１２、ネジ軸１１２を駆動するモータ１１３、このネジ軸１１２がねじ込まれた可動部材１１４、および、可動部材１１４に設けられた光ファイバ母材２０１の下端部を保持するチャック機構１１５を有する。

加熱炉１２０は、その内部に環状のヒータ１２１を備え、ヒータ１２１の中央部を通過する光ファイバ母材２０１を加熱する。

コントローラ１３０は、プロセッサ、メモリ等のハードウエアおよび所要のソフトウエアで構成され、モータ１０３，１１３および加熱炉１２０に電気的に接続されている。具体的には、コントローラ１３０は、モータ１０３，１１３の速度および加熱炉１２０の温度を制御する。

図１の製造装置によるガラス母材の延伸について説明する。
先ず、相対的に大きい外径を有するガラス母材２０１は、送り機構１０１により加熱炉１２０の上部から当該加熱炉１２０内に送り込まれる。加熱炉１２０内に送り込まれガラス母材２０１は、相対的に小さな外径のガラスロッドになるように加熱炉１２０の下部から引き取り機構１１０により引き取られる。このとき、ガラス母材２０１の送り速度Ｖ１と引き取り速度Ｖ２との比率（Ｖ１／Ｖ２）が、ガラス母材の外径Ｄとガラスロッドの目標外径ｄとにより規定される値（Ｄ／ｄ）²となるように、送り機構１０１および引き取り機構１１０を制御する。すなわち、次式（１）を満たすように送り速度Ｖ１と引き取り速度Ｖ２を制御する。
Ｖ２／Ｖ１＝（Ｄ／ｄ）² （１）

本実施形態では、延伸制御中には、ガラス母材の送り速度Ｖ１を一定の値にする。引き取り速度Ｖ２を決定するためのガラス母材の外径Ｄとしては、ガラス母材の長手方向に沿って、加熱炉の基準位置に対して規定された外径取得位置における当該ガラス母材の延伸前の外径を、測定した測定外径データから取得する。加熱炉の基準位置から外径取得位置までの距離は、ガラス母材の延伸前の外径の長手方向の変動に応じて変化するように規定される。具体的には、加熱炉の基準位置から前記外径取得位置までの距離は、後述する延伸基準距離と一致するように規定される。

次に、図２を参照して、延伸基準距離について説明する。
ガラス母材２０１は、加熱炉１２０内に上部から送り速度Ｖ１で送り込まれつつヒータ１２１によって加熱され、加熱炉１２０下部より引取り速度Ｖ２で引取られる。ここで、Ｖ２＞Ｖ１とすることで、ガラス母材２０１に張力が作用する。ガラス母材２０１の加熱により軟化した領域が、この張力により延伸され、外径が徐々に縮径していく外径変動部２０２をもつようになる。そして、ガラス母材２０１は、この外径変動部２０２で縮径されて、相対的に小径のガラスロッド２０３となる。

加熱炉１２０内に送り込まれたガラス母材２０１は、ヒータ２０２で加熱されるため、ガラス母材２０１の温度分布はヒータの中央部Ｃより下方の位置で最高温度に達したのち、さらに下方へ向かってなだらかに温度が下がっていく。このため、外径変動部２０２における変形率（長手方向の単位長さ当たりの縮径量が最も大きい位置ＰＭは、ヒータ中央部Ｃよりも常に下方側に位置する。
ここで、ヒータ中央部Ｃから位置ＰＭまでの、ガラス母材２０１の容積をＶＭ、ガラス母材２０１の延伸前の直径ＮＤ、ヒータ中央部Ｃからガラス母材２０１の外径を取得する長手方向の位置までの距離、すなわち、値（Ｄ／ｄ）^２に用いられる外径Ｄの取得位置までの距離を延伸基準距離Ｌとすると、本実施形態では、Ｌは次式（２）で規定される。
Ｌ＝ＶＭ／（π×（ＮＤ／２）²） （２）

延伸基準距離Ｌは、加熱炉１２０のヒータ１２１の中央部Ｃから延伸されるガラス母材２０１の位置ＰＭまでの距離に基づいて規定され、後述するように、送り速度およびガラス母材の外径に応じて変化する。すなわち、延伸基準距離Ｌは、基準位置から、延伸されるガラス母材の外径変動領域内の変形状況に応じて決まる特定の位置までの距離である。したがって、延伸基準距離Ｌは、外径変動領域２０２における変形率が最も大きい位置を示すパラメータとなる。

本実施形態では、延伸基距離に対応するガラス母材の外径を、延伸制御に用いる外径とする。延伸基準距離に対応するガラス母材の外径を延伸制御に用いることにより、ガラス母材の外径をより高精度に制御できる。しかしながら、外径変動領域２０２はヒータ１２１に近接し、その形状を延伸中に直接測定することは困難である。このため、本実施形態では、延伸基準距離を予備実験や定常運転時のデータから算出もしくは推定する。

本発明者は、延伸基準距離Ｌと送り速度、ガラス母材径との関係を詳細に調査した。具体的には、ガラス母材径、ガラスロッド径及び送り速度を様々に設定し、実際の外径変動部２０２の形状から延伸基準距離Ｌを実測した。その結果を、図３（ａ）および図３（ｂ）に示した。図３（ａ）は、ガラスロッド目標径150mmの場合に、ガラス母材径160,170,180mmに対する延伸基準距離Ｌ（mm）と送り速度との関係を示したグラフである。図３（ｂ）は、ガラスロッド目標径φ１１０ｍｍとした場合に、ガラス母材径160,170,180mmに対する延伸基準距離Ｌ（mm）と送り速度との関係を示したグラフである。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示した、延伸基準距離Ｌに対する送り速度とガラス母材径との関係から分かるように、延伸基準距離Ｌは、ガラス母材径及び送り速度によって様々に変化する。延伸前のガラス母材の外径が増加するに従って延伸基準距離Ｌは長くなる。また、送り速度が増加するに従って、延伸基準距離は長くなる。

図３（ａ）および図３（ｂ）から分かるように、延伸中に、ガラス母材の送り速度および外径を一定に保てば、延伸基準距離を一定に保つことができる。しかしながら、ガラス母材の送り速度を一定に保ったとしても、ガラス母材に長手方向の外径変動が存在すると、延伸基準距離も変動することになる。このため、本実施形態では、ガラス母材の延伸中に、送り速度を一定にするとともに、ガラス母材の外径変動に応じて、ガラス母材の外径取得位置を変更する。すなわち、本実施形態では、ヒータ基準位置からガラス母材の外径取得位置までの距離を、変動する延伸基準距離に一致するように設定する。

延伸基準距離を求めるには、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すような、延伸されるガラス母材の延伸前の外径と延伸基準距離との関係を規定するデータを用いる。

ガラス母材の変動する外径の全てに対して延伸基準距離を予め準備するのは困難である。このため、本実施形態では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すような外径／延伸基準距離データのデータ間を補間することにより、ガラス母材の長手方向の任意の位置の延伸基準距離を求め、当該任意の位置がヒータ中間位置Cに達したときにおける外径取得位置を決定する。

ガラス母材の外径が、その有効領域においてほぼ直線的に変化している場合には、外径／延伸基準距離データを用いて、有効領域の延伸開始位置及び延伸終了位置の２点の延伸基準距離を求める。そして、この２点の延伸基準距離を直線補間することにより、２点間の任意の位置での延伸基準距離を算出する。すなわち、ガラス母材の延伸前の外径が直線状に変化しているときは、２点間の任意の位置での延伸基準距離も直線状に変化する。また、ガラス母材の外径が長手方向において直線的に変化していない場合には、有効領域を複数の補間領域に分割し、各領域の両端の延伸基準距離を外径／延伸基準距離データから求め、両端の間の任意の位置の延伸基準距離は、両端の延伸基準距離を補間することにより得られる。なお、補間方法は、これらの方法に限定されず、他の補間方法を採用してもよい。

次に、上記コントローラによる延伸処理の一例について図４を参照して説明する。先ず、外径を測定済みのガラス母材を図１の装置にセットし、モータ１０３および１１３を駆動してガラス母材２０１を加熱炉１２０内へ送るとともに、ヒータ１２１をオンする（ステップＳ１）。

ここで、ガラス母材をその有効領域（ガラスロッドの形成に用いられる領域）の延伸開始位置からいきなり加熱し始めて延伸すると、温度分布が定常状態となっていないため、ガラス母材の延伸開始側において径変動が生じてしまう。これを防ぐためには、ガラス母材の有効領域の延伸開始位置が加熱炉１２０のヒータ中央部Ｃに達する前にガラス母材の加熱を開始して、延伸開始位置における温度分布を定常状態にする必要がある。ガラス母材の加熱を開始する位置と前記ガラス母材の有効領域の延伸開始位置との間（以下、加熱準備領域という）の距離は、ヒータの長さの１倍以上を確保することが、温度分布を安定させる観点からは好ましい。これを必要以上に長くすると母材のロスが大きく生産効率の面で不利になるため、ヒータ長の３倍未満とするのが好ましい。

次いで、ガラス母材２０１の加熱炉１２０に対する長手方向の位置の取得を開始する（Ｓ２）。そして、ガラス母材２０１の延伸開始位置がヒータ中央部Ｃから延伸基準距離Ｌ離れた位置ＰＤに達したかを判断し（Ｓ３）、達した場合には、延伸処理を開始する（Ｓ４）。ヒータ１２１に対するガラス母材２０１の現在位置を取得するには、例えば、モータ１０３又は１１３に備えられた図示しない回転位置検出器から取得することができる。

延伸処理を開始した場合には、送り速度Ｖ１を所定の一定値に設定する（Ｓ５）。次いで、延伸前の外径を取得する位置を決定する（Ｓ６）。この外径取得位置の決定方法について、例えば、ガラス母材の有効部の長さが1000mm、延伸開始端での延伸基準距離が40mm、延伸終了位置での延伸基準距離が60mmという場合を例にとって説明する。ガラス母材の有効領域の開始端は、ヒータ中央部より40mm下がった位置にセットされる。延伸終了位置の延伸前の外径を得されるときの延伸終了位置のヒータ中間位置Cに対するロケーションは、延伸開始位置の延伸前の外径を取得するときのヒータ中間位置Cに対するロケーションよりも60−40＝20mmだけ下方に位置する。このため、総送り距離は1020mmとする。そして、ガラス母材の実際の送り距離に、1000／1020を掛けた位置が補間された外径取得位置となる。

算出した外径取得位置の外径値を測定外径データから取得する（Ｓ７）。この取得した外径値を用いて、式（１）より引き取り速度Ｖ２を決定する（Ｓ８）。そして、決定された送り速度Ｖ１および引き取り速度Ｖ２に応じた制御指令をモータ１０３および１１３に送る（Ｓ９）。

次いで、ガラス母材が終了位置に移動したかを判断し（Ｓ１０）、終了位置に移動していない場合には、ステップＳ５〜Ｓ８の処理を繰返し、終了位置に移動している場合には、延伸処理を終了する（Ｓ１１）。

本実施形態の方法は、ガラスロッド目標径ｄがガラス母材径Ｄの60％以上95％以下である場合に特に大きな効果を発揮する。図３（ａ）と図３（ｂ）を比較すると明らかなように、縮径比が比較的大きい94％であるφ１６０ｍｍからφ１５０ｍｍへの延伸処理では、送り速度および外径の変化に対する延伸基準距離Ｌの変化量が比較的大きくなっている。このような縮径比が比較的大きいケースにおいて、特に本発明の延伸処理が有効に作用する。図３（ｂ）に示す、縮径比61％であるφ１８０ｍｍからφ１１０ｍｍへの延伸でも、ガラス母材径の変化にともなう延伸基準距離Ｌの変化が見られるものの、その変化は小さくなっている。なお、縮径比が60％未満になると、従来の方法でも代替が可能となるが、本発明の方法でも良好な結果が得られる。他方、縮径比が95％を超えると、延伸中に適切な引取り荷重を維持することが困難になり、ガラスロッドに曲がりを生じるおそれがある。

従来、炉延伸で縮径されたガラスロッドの外径変動が大きくなってしまった場合には、既存のガラス旋盤による再延伸を行うことで外径変動を修正していたが、ガラスロッド径が110mm以上ある場合、既存のガラス旋盤による延伸では熱効率が落ちるため、延伸が非常に困難もしくは不可能となる。このため、ガラスロッド目標外径が110mm以上では、本発明の延伸方法を用いなければ径変動の小さなガラスロッドを得ることができず、本発明の有効性が特に強く発揮される。

実施例１；
両端にテーパー部を有する、ガラス母材の延伸領域（有効領域）の長さ1000mｍ、延伸開始側の有効領域端部の外径160mm、延伸終了側の有効領域端の外径172mmで、有効領域では外径がほぼ直線的に変化しているガラス母材を、ヒータ長130mm、送り速度10mm/min、ガラスロッド目標径150mmとした条件で延伸を行った。図３（ａ）のデータから延伸基準距離を求め、延伸開始側の延伸基準距離を33mm、延伸終了側の延伸基準距離を52mmと設定した。延伸開始側の加熱助走距離は200mmとした。延伸開始側の有効領域の開始端部が、ヒータ中央部より167mm上方に位置するようにガラス母材をセットし、ヒータ温度２０５０℃にて延伸を開始した。延伸開始側テーパー部の150mmより太い領域は、数１式より算出した引取り速度で径150mmを目標に延伸した。

200mmの加熱準備領域がヒータ中央部を通過したときのガラス母材の送り距離を０とし、ここからガラス母材を、有効領域長さ1000mm＋（終了端の延伸基準距離52mm−開始端の延伸基準距離33mm）＝1019mm送った。この間、実際の送り距離に1000/1019を乗じることにより、有効領域の任意の位置に対する外径取得位置を補間した。そしてこの外径取得位置で取得した外径値を用いて引取り速度を、数１式より求めた。有効領域を過ぎてからさらに200mm助走延伸を行った。この間の送り速度は、有効領域の最終送り速度である9.0mm/minを維持した。延伸終了側テーパー部の150mmより太い領域は、（１）式で算出した引取り速度で径１５０ｍｍφを目標に延伸した。その結果、図５に示すように、有効領域内で外径変動幅が0.9mmと非常に径変動の小さなガラスロッドを得ることができた。

比較例１；
両端にテーパー部を有する、ガラス母材の有効領域の長さ1000mｍ、延伸開始側有効領域端の外径160mm、延伸終了側有効領域端の外径170.5mmで、有効領域では外径がほぼ直線的に変化しているガラス母材を、ヒータ長130mm、送り速度10mm/min、ガラスロッド目標径150mmとした条件で延伸を行った。延伸開始側の準備距離は200mmとし、延伸基準距離は、母材中央部の外径165mmを代表値として図３（ａ）から求めた41mmと設定し、延伸中は変化させなかった。延伸開始側の有効領域開始位置が、ヒータ中央部より159mm上昇させた位置となるようにガラス母材をセットし、ヒータ温度２０５０℃にて延伸を開始した。延伸開始側テーパー部の150mmより太い領域は、（１）式より算出した引取り速度で径150mmを目標に延伸した。

200mmの加熱準備領域がヒータ中央部を通過したときのガラス母材の送り距離を０とし、ここからガラス母材をその有効領域長さ1000mm送った。この間、実際の送り位置の外径値を用いて、数１式より引取り速度を決定した。有効領域を過ぎてからさらに200mm助走延伸を行った。延伸終了側テーパー部の150mmより太い領域は、数１式で算出した引取り速度で径１５０ｍｍφを目標に延伸した。その結果、図６に示すように、有効領域内の外径変動幅は3.1mmとなり、延伸して得られたガラスロッドの径変動は実施例１よりも大きくなった。

比較例２
両端にテーパー部を有する、ガラス母材の有効領域の長さ1000mｍ、延伸開始側の有効領域の端部の外径161mm、延伸終了側の有効領域の端部の外径172mmで、有効領域では外径がほぼ直線的に変化しているガラス母材を、ヒータ長130mm、送り速度10mm/min、ガラスロッド目標径150mmとした条件で延伸を行った。延伸開始側に加熱準備領域は設けず、延伸開始側の延伸基準距離は図３（ａ）から35mm、延伸終了側の延伸基準距離は図３（ａ）から53mmとした。延伸開始側の有効領域開始端が、ヒータ中央部より35mm下方に位置するようにガラス母材をセットし、ヒータ温度２０５０℃にて延伸を開始した。

延伸開始時のガラス母材の送り距離を０とし、ここからガラス母材を、有効領域長さ1000mm＋（終了位置の延伸基準距離53mm−開始位置の延伸基準距離35mm）＝1018mm送った。この間、引取り速度は、有効領域の各点において実際の送り距離に1000/1018を乗じた母材位置の外径値を用いて、（１）式より求めた。有効領域を過ぎてからさらに200mm助走延伸を行った。延伸終了側テーパー部の150mmより太い領域は、（１）式で算出した引取り速度で径１５０ｍｍφを目標に延伸した。その結果、図７に示すように、特に延伸開始側に＋2mm/−5mmのハンチングが生じ、延伸して得られたガラスロッドの径変動は実施例１よりも大きくなった。

実施例２；
両端にテーパー部を有する、ガラス母材の有効領域の長さ1000mｍ、延伸開始側有効領域端の外径168mm、延伸終了側有効領域端の外径172mmで、有効領域では外径が波打つように変動しているガラス母材を、ヒータ長130mm、送り速度10mm/min、ガラスロッド目標径150mmとした条件で延伸を行った。延伸開始側の加熱準備領域の長さは200mmとし、長手方向各点での延伸基準距離は、母材の長さ100mm毎の外径値と図３（ａ）より、開始端からそれぞれ46,44,41,38,38,39,43,46,49,52,52mmと設定した。延伸開始側の有効領域開始端が、ヒータ中央部より154mm上昇させた位置となるようにガラス母材をセットし、ヒータ温度２０５０℃にて延伸を開始した。延伸開始側テーパー部の150mmより太い領域は、（１）式より算出した引取り速度で径150mmを目標に延伸した。

200mmの加熱準備領域がヒータ中央部を通過した時点のガラス母材の送り距離を０とし、ここからガラス母材を、最初の長さ100mm＋（２点目の延伸基準距離44mm−１点目の延伸基準距離46mm）＝98mm送った。この間、引取り速度は、有効領域の各点において実際の送り距離に100/98を乗じた母材位置の外径値を用いて、数１式より求めた。２点目から３点目、３点目から４点目と、順次同様の補正を行い、有効領域終了端まで延伸続けた。
有効領域がヒータ中央部を通過してからさらに200mmの領域を延伸させた。延伸終了側テーパー部の150mmより太い領域は、（１）式で算出した引取り速度で径１５０ｍｍφを目標に延伸した。その結果、図８に示すように、有効領域内で外径変動幅が0.9mmと非常に径変動の小さなガラスロッドを得ることができた。

本発明によれば、比較的大きい縮径比でガラス母材を延伸した際の、延伸されたガラスロッドの長手方向の外径変動を抑制できる。

１０１ 送り機構、１０２ ネジ軸、１１０ 引き取り機構、１２０ 加熱炉、１２１ ヒータ、１３０ コントローラ、２０１ ガラス母材、２０３ ガラスロッド。

Claims (8)

1. 相対的に大きい外径のガラス母材を加熱炉の上部から当該加熱炉内に送りつつ、当該加熱炉内のヒータにより加熱された当該ガラス母材を相対的に小さな外径のガラスロッドになるように加熱炉の下部から引き取るガラスロッドの製造方法であって、
   前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）と引き取り速度（Ｖ２）との比率（Ｖ２／Ｖ１）が、前記ガラス母材の外径（Ｄ）とガラスロッドの目標外径（ｄ）とに基づいて決定される値（（Ｄ／ｄ）²）と一致するように、前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）と延伸されたガラスロッドの引取り速度（Ｖ２）とをコントロールするステップと、
   前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）を一定の値にするステップと、
   前記ガラス母材の長手方向に沿って、前記加熱炉の基準位置に対して規定された外径取得位置における当該ガラス母材の延伸前の外径を、前記引き取り速度（Ｖ２）を決定するための前記ガラス母材の外径（Ｄ）として、測定した測定外径データから取得するステップと、を有し、
   前記取得ステップにおいては、前記加熱炉の基準位置から前記外径取得位置までの距離を前記ガラス母材の延伸前の外径の長手方向の変動に応じて変化するように規定し、前記引取り速度（Ｖ２）の決定に必要な前記ガラス母材の外径（Ｄ）に、延伸処理によって変化した前記ガラス母材の外径を用いることなく、延伸処理前に測定された前記測定外径データから得られる、前記加熱炉の基準位置から前記外径取得位置までの距離に対応する外径を用いる、ことを特徴とするガラスロッドの製造方法。
2. 前記取得ステップにおいて、前記加熱炉の基準位置から前記外径取得位置までの距離は、延伸基準距離と一致するように規定され、前記延伸基準距離は、加熱炉の基準位置から延伸されるガラス母材の外径変動領域内の変形状況に応じて決まる特定の位置までの距離であり、かつ、延伸されるガラス母材の送り速度および前記ガラス母材の外径（Ｄ）の長手方向の変動に応じて変化する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記延伸基準距離は、延伸されるガラス母材の長手方向の第１および第２の位置における延伸基準距離（Ｌ）を、予め測定された延伸前の外径と延伸基準距離との関係データを用いて決定し、前記第１および第２の位置の間の任意の位置における延伸基準距離を、前記第1および第２の位置に対して求めた延伸基準距離（Ｌ）を補間して求める、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記延伸基準距離は、前記送り速度またはガラス母材の外径の変化に対する変化量が、ガラスロッド目標径（ｄ）と延伸前のガラス母材の外径（Ｄ）との比（ｄ/Ｄ）である縮径比に応じて異なる、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記縮径比が、60〜95％の範囲内にある、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記ガラスロッド目標径（ｄ）が110ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記ガラス母材の有効領域の延伸開始位置が前記加熱炉のヒータの基準位置に達する前に、当該ガラス母材の加熱を開始し、前記ガラス母材の加熱を開始する位置と前記ガラス母材の有効領域の延伸開始位置との距離を、前記ヒータの長手方向の長さの１倍〜３倍の範囲に設定する、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. ガラス母材を加熱する加熱炉と、
   相対的に大きい外径のガラス母材を前記加熱炉の上部から当該加熱炉内に送る送り機構と、
   相対的に小さな外径のガラスロッドになるように加熱炉の下部から加熱炉内のヒータで加熱された前記ガラス母材を引き取る引き取り機構と、
   前記送り機構による前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）と前記引き取り機構による引き取り速度（Ｖ２）との比率（Ｖ２／Ｖ１）が、前記ガラス母材の外径Ｄとガラスロッドの目標外径ｄとに基づいて決定される値（（Ｄ／ｄ）²）となるように、前記送り機構および前記引き取り機構を制御するするコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、前記ガラス母材の送り速度（Ｖ１）を一定の値にする設定ユニットと、
   前記ガラス母材の長手方向に沿って、前記加熱炉の基準位置に対して規定された外径取得位置における当該ガラス母材の延伸前の外径を、前記引き取り速度（Ｖ２）を決定するための前記ガラス母材の外径（Ｄ）として、測定した測定外径データから取得する取得ユニットと、有し
   前記加熱炉の基準位置から前記外径取得位置までの距離が前記ガラス母材の延伸前の外径の長手方向の変動に応じて変化するように規定され、
   前記取得ユニットは、引取り速度（Ｖ２）の決定に必要な前記ガラス母材の外径（Ｄ）に、延伸処理によって変化した前記ガラス母材の外径を用いることなく、延伸処理前に測定された前記測定外径データから得られる、前記加熱炉の基準位置から前記外径取得位置までの距離に対応する外径を用いることを特徴とするガラスロッドの製造装置。

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