JP6582953B2 - ガラス管成形用スリーブ - Google Patents

Description

本発明は、ダンナー法に用いられるガラス管成形用スリーブの技術に関する。

従来より、ガラス管やガラス棒を大量生産する方法として、ダンナー法が広く利用されている。
前記ダンナー法は、先端部を下方に傾斜させて支持され、且つ軸心を中心にして回転駆動されるスリーブ上に溶融ガラスを流下し、流下された溶融ガラスをスリーブの外周面に巻き付け、さらにスリーブの先端部からブローエアーを噴出させつつ（または、噴出させずに）前記溶融ガラスを引き出すことにより、ガラス管やガラス棒を連続的に成形する方法である。

ここで、このようなダンナー法に用いられるスリーブは、主に、先端部を下方に傾斜させて軸支されるスリーブシャフトや、スリーブシャフト上において同軸上に順に挿設される先端支持具（メタルチップ）、耐火物円筒体、および後部支持具などにより構成される（例えば、「特許文献１」を参照）。スリーブシャフトは、一般的に機械的強度の高い耐熱鋼などの鋼材により形成されるとともに、中心にブローエアーをスリーブの先端部に導くための貫通孔（「特許文献１」では内孔）を有している。

特開平１１−３２２３５０号公報

ところで、上述したように、ダンナー法によりガラス管を連続的に成形する際に、ガラス管に黒ブツと呼ばれる異物が混入する場合がある。
この異物は、スリーブシャフトを構成する鋼材から発生する錆によるものである。
詳述すると、スリーブに溶融ガラスを巻き付けガラス管やガラス棒に成形する際に、スリーブシャフトを構成する鋼材が高温状態に曝されると共に、ブローエアーによりスリーブシャフトの貫通孔が酸化する。その結果、スリーブシャフトの先端部や貫通孔の内表面に錆が発生し、ブローエアーによって錆がスリーブシャフトの貫通孔から剥離し、スリーブシャフトの先端部に運ばれて、スリーブの先端部より引き出される溶融ガラスに付着する。
そのため、このようなスリーブシャフトから発生する錆が溶融ガラスに付着することを抑える構成が求められている。
錆の発生を抑えるために、耐錆性に優れた鋼材を用いてスリーブシャフトを形成することが考えられるが、鋼材の耐錆性を向上させると、機械的強度が低下するため、ガラス管やガラス棒を成形する際に、スリーブシャフトが破損したり、変形する虞がある。

本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、スリーブシャフトの機械的強度を低下させることなく、スリーブシャフトから錆等の異物が発生することを抑えて、錆等の異物が溶融ガラスに付着をすることを抑えることが可能なガラス管成形用スリーブを提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明に係るガラス管成形用スリーブは、貫通孔を有するスリーブシャフトと、該スリーブシャフトの周囲において該スリーブシャフトと同軸上に挿設される耐火物円筒体と、を備えるガラス管成形用スリーブであって、前記スリーブシャフトよりも耐錆性に優れた材料よりなる中空形状のパイプ部材を備え、前記パイプ部材は、円筒状の本体部と、前記本体部の一端に設けられるとともに前記パイプ部材の一端側に近づくにつれて拡径するテーパー形状の外周面を有するテーパー形状部と、を有し、前記スリーブシャフトの貫通孔は、前記パイプ部材の本体部が挿通される挿通部と、前記貫通孔の一端に前記挿通部と連通するとともに前記テーパー形状部の外周面が当接するテーパー形状の当接部と、を有し、前記パイプ部材を前記スリーブシャフトの貫通孔に挿通することにより、前記スリーブシャフトの貫通孔の内表面の一部または全部を覆う、ことを特徴とする。

本発明のガラス管成形用スリーブは、スリーブシャフトよりも耐錆性に優れた材料よりなるパイプ部材をスリーブシャフトの貫通孔に挿入し、スリーブシャフトの貫通孔の内表面の一部または全部を覆う構造としているため、スリーブシャフトの貫通孔の内表面の一部または全部にブローエアーが直接接触することがなく、スリーブシャフトから錆等の異物が発生することを抑えることができ、錆等の異物が溶融ガラスに付着することを抑えることができる。
また、このような構成からなるガラス管形成用スリーブとすれば、耐錆性に優れるものの機械的強度に劣る鋼材を用いてスリーブシャフトを形成しなくてもスリーブシャフトからの錆等の異物の発生を抑えることができるため、スリーブシャフトの機械的強度を維持することができる。

また、本発明に係るガラス管成形用スリーブでは、前記スリーブシャフトの先端部において、外部に露出した部分が前記スリーブシャフトを形成する金属材料よりも耐錆性に優れた金属材料を溶射することにより形成された被覆部を有することが好ましい。

このような構成からなるガラス管成形用スリーブによれば、スリーブシャフトの先端部において錆の発生を抑えることができる。
よって、スリーブシャフトから発生する錆等の異物が溶融ガラスに付着することを抑えることができる。
なお、本発明でいう「耐錆性に優れた」とは、空気雰囲気中で、温度１０００℃、１５０時間に曝した際に、材料の表面に錆が発生しない金属材料であることを意味する。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明に係るガラス管成形用スリーブによれば、スリーブシャフトの機械的強度を低下させることなく、スリーブシャフトから発生する錆等の異物が溶融ガラスに付着をすることを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るガラス管成形用スリーブの構成を示した断面側面図。 ガラス管成形用スリーブの先端近傍を示した拡大断面側面図。

次に、発明の実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図１および図２における矢印Ａの方向を溶融ガラスＧの引出方向（搬送方向）と規定して記述する。
また、以下の説明に関しては便宜上、図１および図２の上下方向をガラス管成形用スリーブ１の上下方向と規定して記述する。

［ガラス管成形用スリーブ１］
先ず、本発明を具現化するガラス管成形用スリーブ１（以下、単に「スリーブ１」と記載する）の全体構成について、図１および図２を用いて説明する。
本実施形態におけるスリーブ１は、例えばダンナー法によってガラス管やガラス棒を大量生産するのに用いられるものである。
スリーブ１は、主にスリーブシャフト１０、メタルチップ２０、耐火物円筒体３０、パイプ部材４０、および図示せぬ保持金具などにより構成される。

スリーブシャフト１０は、スリーブ１の基部となるものである。
スリーブシャフト１０は、例えばＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金やＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金などの機械的強度の高い耐熱鋼からなる長尺で中空形状の丸棒部材によって構成され、その内部にはスリーブシャフト１０の内周部となる断面視円形状の貫通孔１１が同軸上に穿孔されている。
すなわち、スリーブシャフト１０は、中心に貫通孔１１を有している。

前記貫通孔１１は、図２に示すように、パイプ部材４０の本体部４０ａが挿通される挿通部１１ａと、前記貫通孔１１の一端に挿通部１１ａと連通するとともにパイプ部材４０のテーパー形状部４０ｂの外周面が当接するテーパー形状の当接部１１ｂと、を有している。

挿通部１１ａは、断面視円形状で長尺の貫通孔である。
当接部１１ｂは、スリーブシャフト１０の長手方向一端に向かって徐々に拡径するスリーブシャフト１０の内表面である。

スリーブシャフト１０の先端部には、メタルチップ２０の凹部２０ａ内において外部に露出した円環状の被覆部１２を有している。
被覆部１２は、所定の金属材料を溶射することにより形成された円環状の金属膜である。
すなわち、スリーブシャフト１０の先端部は、被覆部１２で覆われており、スリーブシャフト１０の素地が露出されていない。

ここで、本実施形態において、被覆部１２は、スリーブシャフト１０を形成する鋼材よりも耐錆性に優れた（錆び難い）耐熱鋼を溶射により形成されたものである。
また、被覆部１２の厚さは略均一である。

なお、本実施形態では、被覆部１２の材質は鋼材であるが、その他の金属材料でもよい。
また、溶射方法としては、フレーム溶射、プラズマ溶射等の公知の方法を用いることができる。
さらに、被覆部１２は、溶射以外の手法、例えば蒸着等で形成してもよい。
なお、図１および図２においては、理解に供するために、被覆部１２が実際より厚く図示されている。

被覆部１２の厚さは、例えば５０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜５００μｍであり、本実施形態では２５０μｍである。
被覆部１２の厚さが５０μｍ未満であると、ガラス管成形時に、被覆部１２の剥離や割れ、あるいは溶融ガラスＧによる被覆部１２の侵食が発生する可能性がある。
一方、被覆部１２の厚さが１０００μｍを超えると、溶射時に被覆部１２側に割れや剥離が発生する可能性がある。

そして、スリーブシャフト１０は、一端部（溶融ガラスＧの引出方向側（図１中の矢印Ａの方向側）の端部）を下方に傾斜させた姿勢にて配置されるとともに、他端部において図示せぬ回転駆動装置によって着脱可能に支持される。

次に、メタルチップ２０について説明する。
メタルチップ２０は、スリーブ１の先端部を構成するメタルチップの一例であって、後述する保持金具とともに耐火物円筒体３０を挟持しつつ保持するためのものである。

メタルチップ２０は、例えばＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金やＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金などの耐熱鋼からなる円錐台形状に形成され、スリーブシャフト１０の先端部において、当該スリーブシャフト１０と同軸上、且つ溶融ガラスＧの引出し側（以下、「下流側」と記載する）に向かって徐々に断面積が縮径するようにして配設される。

メタルチップ２０の下流側端部には、円形断面形状の凹部２０ａが同軸上に形成される。
また、凹部２０ａの下流側との対向側（以下、「上流側」と記載する）の端面には、円形断面形状の貫通孔２１が同軸上に穿孔される。

前記貫通孔２１には、雌螺子２０ｂが同軸上に螺刻されている。
また、スリーブシャフト１０の先端部には、雄螺子１０ｂが螺刻されている。

そして、メタルチップ２０は、これらの雄螺子１０ｂおよび雌螺子２０ｂを介して、スリーブシャフト１０の先端部に同軸上に螺着される。
これにより、メタルチップ２０は、スリーブシャフト１０の先端部に固設される。

次に、耐火物円筒体３０について説明する。
耐火物円筒体３０は、スリーブ１に導かれた溶融ガラスＧを外周面に巻き付けながら、徐々に下流側へと搬送するためのものである。

耐火物円筒体３０は、例えばシリカ−アルミナ系やシリカ−アルミナ−ジルコニア系の耐火物などからなる長尺の丸棒中空部材によって構成され、その一端部には徐々に断面積が縮径するテーパー部３０ａが形成される。
また、耐火物円筒体３０の外周面には、例えば２５０［μｍ］〜４５０［μｍ］の膜厚からなる白金膜または白金合金膜が被覆されている。

そして、メタルチップ２０の上流側において、耐火物円筒体３０は、テーパー部３０ａを下流側に向けつつ、スリーブシャフト１０の周囲において該スリーブシャフト１０と同軸上に挿設される。

その結果、メタルチップ２０は、耐火物円筒体３０の一端部側（下流側）に配置されることとなり、スリーブ１全体としての下流側端部において、耐火物円筒体３０のテーパー部３０ａと、メタルチップ２０の外周面のテーパー形状とが滑らかに連結されることとなる。
また、耐火物円筒体３０は、メタルチップ２０によって軸心方向における下流側（スリーブシャフト１０の先端部側）への移動を規制されることとなる。

［パイプ部材４０］
次に、パイプ部材４０の構成について、図１および図２を用いて説明する。
パイプ部材４０は、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金などの耐錆性に優れた（錆に強い）耐熱鋼からなる中空形状で長尺の部材であり、図２に示すように、主に円筒形状の本体部４０ａ、および本体部４０ａの外周面の一端（先端）に設けられるテーパー形状部４０ｂにより構成される。

本体部４０ａは、その外径寸法がスリーブシャフト１０が有する挿通部１１ａの直径寸法よりもやや小さく形成される円筒形状の部分である。
また、本体部４０ａは、ブローエアーをスリーブシャフト１０の先端部に流通させるためのものである。

本体部４０ａをスリーブシャフト１０が有する貫通孔１１に挿通することにより、当該貫通孔１１の挿通部１１ａの内表面の一部または全部を覆う。なお、当該貫通孔１１の挿通部１１ａの内表面の一部または全部を覆う場合、貫通孔１０ａの内表面の一部のみを覆うよりも、全部を覆う方が好ましい。その理由は、スリーブシャフトからの錆等の異物の発生をより効果的に抑えることできるためである。
また、本体部４０ａは、耐火物円筒体３０の上流側に配置される保持金具が有する図示せぬ挿入孔から本体部４０ａの他端部を突出して配置される。

テーパー形状部４０ｂは、本体部４０ａの一端に設けられるとともにパイプ部材４０の一端側に近づくにつれて拡径するテーパー形状の外周面を有する円錐台形状の部分である。
すなわち、テーパー形状部４０ｂは、その上流端が本体部４０ａの下流端（先端）と連続して形成される。

テーパー形状部４０ｂは、下流側に向かって徐々に拡径し、下流端（先端）において外径寸法が最大となるように形成される。
また、テーパー形状部４０ｂは、パイプ部材４０をスリーブシャフト１０が有する貫通孔１１に挿通してスリーブシャフト１０に取り付けた際に、テーパー形状部４０ｂの外周面がスリーブシャフト１０が有する当接部１１ｂに当接する部分である。

そして、テーパー形状部４０ｂは、スリーブシャフト１０が有する当接部１１ｂ及び被覆部１２に当接するともに、テーパー形状部４０ｂの一端面（先端面）が外部に露出した状態で被覆部１２の表面と略面一になる。

パイプ部材４０は、スリーブシャフト１０が有する貫通孔１１に挿通されるとともにパイプ部材４０の他端部が保持金具の挿入孔に挿入され、該他端部が保持金具から突出して配設され、一端部であるテーパー形状部４０ｂがスリーブシャフト１０の当接部１１ｂに当接して配置される。こうして、パイプ部材４０は、スリーブシャフト１０の貫通孔１１（挿通部１１ａ、当接部１１ｂ）の内表面全体を覆う。
また、パイプ部材４０は、スリーブシャフト１０と略同軸上に配設される。

そして、パイプ部材４０は、上流端部において配管部材等を介して図示せぬブローエアー供給装置と連通されている。
これにより、ブローエアー供給装置を駆動することで、パイプ部材４０を介して、スリーブシャフト１０の先端部にブローエアーを供給することができる。

また、パイプ部材４０は、その他端部に図示せぬ付勢部を有する。
ここで、前記付勢部は、パイプ部材４０を軸心方向の上流側に向かって付勢するためのものである。
付勢部は、一端がスリーブシャフト１０の基端部に連結されるとともに他端がパイプ部材４０の他端に連結される付勢部材を有する。

前記付勢部材は、パイプ部材４０を上流側に付勢するための部材である。
付勢部材は、例えば既知の圧縮コイルバネなどにより構成される。

こうして、パイプ部材４０は、付勢部により常にスリーブシャフト１０の基端側に引っ張られている。
なお、本実施形態のパイプ部材４０では、付勢部を有する構成としているが、特に限定するものではなく、付勢部を有しない構成であってもよい。

次に、保持金具について説明する。
保持金具は、メタルチップ２０とともに耐火物円筒体３０を挟持しつつ保持するためのものである。
保持金具は、例えばＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金やＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金などの耐熱鋼からなり、スリーブシャフト１０の他端部を挿入して外側に突出するための挿入孔が形成されている。

そして、耐火物円筒体３０の他端部側（上流側）において、保持金具は、スリーブシャフト１０に同軸上且つ摺動可能に挿設されるとともに、耐火物円筒体３０の端部と当接される。

以上のように、本実施形態におけるスリーブ１は、先端に被覆部１２を有するスリーブシャフト１０、パイプ部材４０、並びにスリーブシャフト１０上において、下流側から上流側に向かって同軸上に順に配設されるメタルチップ２０、耐火物円筒体３０、および保持金具などにより構成される。

また、パイプ部材４０は、本体部４０ａがスリーブシャフト１０が有する貫通孔１１の挿通部１１ａに挿通されるとともにテーパー形状部４０ｂが当接部１１ｂに当接し、本体部４０ａの他端部が保持金具の挿入孔から突出して配設され、スリーブシャフト１０に対して軸心方向に摺動可能に設けられつつ、パイプ部材４０の他端に設けられた付勢部によって常に上流側に向かって付勢される。
これにより、パイプ部材４０は、付勢部の付勢力によって、常にスリーブシャフト１０が有する貫通孔１１に挿通した状態で、かつパイプ部材４０のテーパー形状部４０ｂの外周面がスリーブシャフト１０の当接部１１ｂに密着した状態となる。

また、パイプ部材４０のテーパー形状部４０ｂには、付勢部の付勢力により常に当接部１１ｂを上流側に押すため所定の圧力がかかるが、テーパー形状部４０ｂの形状を円錐台形状に形成しているため、当該圧力に耐える機械的強度を確保することができる。
その結果、スリーブシャフト１０の当接部１１ｂとテーパー形状部４０ｂの間に隙間が生じることを抑えることができる。

そして、このような構成からなるスリーブ１が軸心を中心にして回転駆動され、回転駆動するスリーブ１（より具体的には、耐火物円筒体３０）上に溶融ガラスＧが流下し、流下された溶融ガラスＧがスリーブ１の外周面に巻き付けられ、さらにスリーブ１の先端部（より具体的には、メタルチップ２０の凹部２０ａ）からブローエアーを噴出させつつ溶融ガラスＧが引き出されることにより、ガラス管やガラス棒が連続的に成形される。

このように、本実施形態におけるスリーブ１においては、パイプ部材４０をスリーブシャフト１０が有する貫通孔１１に挿通することにより、パイプ部材４０のテーパー形状部４０ｂがスリーブシャフト１０の当接部１１ｂに当接して、貫通孔１１の内表面の一部または全部を覆う構成となっている。

そのため、スリーブシャフト１０の挿通部１１ａの内表面で錆が発生した場合であっても、パイプ部材４０の本体部４０ａに覆われることで錆が拡散することを防ぐとともに、スリーブシャフト１０の下流側（先端側）では、パイプ部材４０のテーパー形状部４０ｂがスリーブシャフト１０の当接部１１ｂに当接して、スリーブシャフト１０とパイプ部材４０との間において隙間を無くしているので、錆等の異物をスリーブシャフト１０の挿通部１１ａとパイプ部材４０の本体部４０ａの間に閉じ込めることが可能となり、スリーブシャフト１０の上流側で発生した錆が外部に漏れ出ることが無い。

よって、スリーブシャフト１０から錆等の異物が発生することを防ぎ、錆等の異物が溶融ガラスＧに付着することを抑えることができる。

また、本実施形態におけるスリーブ１では、スリーブシャフト１０の先端部において、外部に露出した部分が前記パイプ部材４０を形成する鋼材よりも錆び難い鋼材を溶射することにより形成された被覆部１２を有する構成となっている。

これにより、スリーブシャフト１０の先端部において錆の発生を抑えることができる。

よって、スリーブシャフト１０から発生する錆等の異物が溶融ガラスＧに付着することを抑えることができる。

１ ガラス管成形用スリーブ
１０ スリーブシャフト
１１ 貫通孔
１１ａ 挿通部
１１ｂ 当接部
１２ 被覆部
３０ 耐火物円筒体
４０ パイプ部材
４０ａ 本体部
４０ｂ テーパー形状部

Claims (2)

1. 貫通孔を有するスリーブシャフトと、
   該スリーブシャフトの周囲において該スリーブシャフトと同軸上に挿設される耐火物円筒体と、
   を備えるガラス管成形用スリーブであって、
   前記スリーブシャフトよりも耐錆性に優れた材料よりなる中空形状のパイプ部材を備え、
   前記パイプ部材は、
   円筒状の本体部と、
   前記本体部の一端に設けられるとともに前記パイプ部材の一端側に近づくにつれて拡径するテーパー形状の外周面を有するテーパー形状部と、を有し、
   前記スリーブシャフトの貫通孔は、
   前記パイプ部材の本体部が挿通される挿通部と、
   前記貫通孔の一端に前記挿通部と連通するとともに前記テーパー形状部の外周面が当接するテーパー形状の当接部と、を有し、
   前記パイプ部材を前記スリーブシャフトの貫通孔に挿通することにより、
   前記スリーブシャフトの貫通孔の内表面の一部または全部を覆う、
   ことを特徴とするガラス管成形用スリーブ。
2. 前記スリーブシャフトの先端部において、外部に露出した部分が前記スリーブシャフトを形成する金属材料よりも耐錆性に優れた金属材料を溶射することにより形成された被覆部を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のガラス管成形用スリーブ。

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