JP6897066B2 - ガラス棒の切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス棒の切断方法に関する。

特許文献１は、ガラス棒のような棒状部材の周面に割断のための溝を形成する割断支援具を開示している。

特開２０１３−２０９２４０号公報

特許文献１には、割断支援具によって、棒状部材の周面に溝を螺旋状に形成し、当該棒状部材を、溝を開く方向に曲げて割断する方法が記載されている。このような方法では、ガラス棒のような棒状部材を本来目的としている切断箇所で再現性良く割断することが難しく、また割断後の断面にガラスがバリとして残ってしまい割断面が大きく歪む場合がある。

本発明は、所望の箇所で適切にガラス棒を切断することが可能なガラス棒の切断方法を提供することを目的とする。

本発明に係るガラス棒の切断方法は、
（ａ）ガラス棒の切断予定箇所における周方向の一部に傷を入れるステップと、
（ｂ）前記ガラス棒の前記傷を含んだ部分を弾性部材で挟持するステップと、
（ｃ）前記傷が開く方向に前記ガラス棒を曲げることで、前記ガラス棒を破断するステップと、を含む。

本発明によれば、所望の箇所で適切にガラス棒を切断することが可能なガラス棒の切断方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバ用ガラス母材の切断方法を説明するための構成図である。 図１で用いられる傷付け治具の平面図である。 図１に示す光ファイバ用ガラス母材の切断方法を説明するための構成図である。 光ファイバ用ガラス母材が切断された状態を示す図である。

＜本発明の実施形態の概要＞
最初に本発明の実施形態の概要を説明する。
本実施形態の一例に係るガラス棒の切断方法は、
（１）（ａ）ガラス棒の切断予定箇所における周方向の一部に傷を入れるステップと、
（ｂ）前記ガラス棒の前記傷を含んだ部分を弾性部材で挟持するステップと、
（ｃ）前記傷が開く方向に前記ガラス棒を曲げることで、前記ガラス棒を破断するステップと、を含む。
この方法によれば、所望の箇所で適切にガラス棒を切断することが可能なガラス棒の切断方法を提供することができる。

（２）前記切断予定箇所はテーパ形状であっても良い。
ガラス棒のテーパ部分（例えば、光ファイバ用ガラス母材と種棒との間のテーパ部分）を切断する際に、本発明に係る方法を適用することが好ましい。

（３）前記ステップ（ａ）では、前記ガラス棒の中心軸と直交する方向に対して斜めに配置可能な刃先を備えた治具により、前記傷を入れても良い。
この方法によれば、刃先がガラス棒のテーパ形状に引っ掛かりやすくなるため、テーパ部分に対して適切に傷を入れることができる。

（４）前記弾性部材は、ウレタンまたはゴムから構成されていても良い。
この方法によれば、ガラス棒を破断する際のガラス棒の固定を適切に行うことができる。

（５）前記弾性部材の硬度は、ショアＡ５０以上ショアＡ９０以下の範囲であっても良い。
この方法によれば、ガラス棒を適切に固定することができるとともに、ガラス棒の破断時にバリが発生するのを防ぐことができる。

＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材（ガラス棒の一例）の切断方法の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバ用ガラス母材（以下、ガラス母材と称する）の切断方法を説明するための概略構成図である。図１では、ガラス母材の下端側の一部のみを抜き出して図示している。
図１に示すように、ガラス母材Ｇは、吊り下げ装置（図示省略）によって吊り下げられている。ガラス母材Ｇ先端の種棒（あるいは、ガラス母材Ｇに接続されるダミー棒）Ｇ１は、後の線引き工程では不要な部分となる。そのため、線引き工程の前に、ガラス母材Ｇの本体部と種棒Ｇ１との間（いわゆる、テーパ部分Ｇ２）で切断することが望ましい。本実施形態は、特に、ガラス母材Ｇのテーパ部分Ｇ２を切断する方法に関する。

ガラス母材Ｇのテーパ部分Ｇ２に対して傷を入れるための傷付け治具１０は、図１および図２に示すように、金属製のプレート１２と、ガラスカッター１４と、カッター固定部材１６と、を備えている。
プレート１２の中央には、ガラス母材Ｇのテーパ部分Ｇ２が挿通可能な大きさの開口部１３が形成されている。ガラスカッター１４は、カッター固定部材１６によりプレート１２に固定されている。ガラスカッター１４は、その先端に刃１５を有しており、刃１５は開口部１３内に突出するように配置されている。刃１５は、例えばダイヤモンドから形成されている。なお、刃１５は、ガラスカッター１４に対して、不図示のバネを介して取り付けられており、ガラス母材Ｇに傷をいれるときに、ガラス母材Ｇに対して一定の力で押し付けられるようになっている。

カッター固定部材１６は、プレート１２に対してネジ止めされた一対の固定部１７と、長穴１９をそれぞれ備えた一対の可動部１８と、を有している。一対の可動部１８は、ガラスカッター１４の両側面を保持している。可動部１８は、固定部１７に対して摺動可能に組み付けられており、各長穴１９にはボルト２１が挿通されている。ボルト２１が挿通された長穴１９の長手方向に沿って可動部１８を固定部１７に対して摺動させ、所定の位置においてボルト２１を締結することにより、ガラスカッター１４の位置、すなわち開口部１３内に突出する刃１５の位置が調整可能となっている。なお、プレート１２の両端には、作業者が傷付け治具１０を保持するためのグリップ部２０が形成されていることが好ましい。

ガラスカッター１４は、刃１５が、プレート１２の上面１２ａに対してやや上向きに、例えば、上面１２ａに対して約５°の傾斜角度θを有するように、カッター固定部材１６に固定されている。すなわち、プレート１２の上面１２ａがガラス母材Ｇの中心軸Ｃと直交する方向に一致するように配置されたときに、刃１５は、中心軸Ｃと直交する方向に対して傾斜し、これにより、刃１５がテーパ部分Ｇ２を構成する面と略直交するようになっている。なお、プレート１２の上面１２ａに対する刃１５の傾斜角度θは、テーパ部分Ｇ２のテーパ角に応じて適宜調整され得る。

図３は、傷付け治具１０により傷Ｗが入れられた後で、ガラス母材Ｇを破断する際の構成を示している。図３に示すように、ガラス母材Ｇの破断時には、テーパ部分Ｇ２の傷付け治具１０によって傷Ｗを入れられた箇所およびその周囲が弾性部材３０により挟持される。弾性部材３０は、特に傷Ｗおよびその下側の部分に当接するように配置されることが好ましい。弾性部材３０は、吊り下げ装置と一体的に構成されても良く、別体として構成されても良い。弾性部材３０は、傷Ｗおよびその近傍と、ガラス母材Ｇの径方向における傷Ｗが付けられた箇所とは反対側とにそれぞれ配置された一対のものとして構成され得る。また、弾性部材３０は、傷Ｗおよびその近傍を含むガラス母材Ｇの全周囲を覆うものとして構成されても良い。

弾性部材３０は、例えば、ウレタンまたはゴムなどの樹脂材料から構成されていることが好ましい。弾性部材３０を構成するウレタンまたはゴムの硬さとしては、硬度がショアＡ５０以上ショア９０以下のものを用いることが好ましい。硬度についてはＪＩＳ規格で定められており、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６２５３、ＪＩＳ Ｋ ７２１５等が挙げられる。弾性部材３０が軟らかすぎる、例えば、硬度がショアＡ５０より小さいと、テーパ部分Ｇ２の傷Ｗ周辺の固定が不十分となり、テーパ部分の破断時に破断面にバリが発生してしまう可能性がある。一方、弾性部材３０が硬すぎる、例えば、硬度がショアＡ９０より大きいと、傷Ｗが開くように種棒Ｇ１側を曲げることが困難となり、傷Ｗを起点としてガラス母材Ｇを破断することができない。したがって、ウレタンまたはゴムの硬度（ショアＡ硬度）を上記の適正範囲内とすることが好ましい。

図３に示すように、吊り下げ装置は、さらに、押圧部４０と、押圧部４０により加えられる荷重（力）を測定する荷重計４２（例えばロードセル）とを備えている。押圧部４０は、ガラス母材Ｇに入れられた傷Ｗよりも下側の部分、例えば種棒Ｇ１に対応する位置に配置されている。押圧部４０は、ガラス母材Ｇの周方向の一方向に入れられた傷Ｗと略同一の方向からガラス母材Ｇに接触してガラス母材Ｇを押圧可能な構成を有している。

上記説明した構成により、ガラス母材Ｇを切断する方法について、以下説明する。
まず、作業者は、ガラス母材Ｇを、吊り下げ装置に吊り下げる。次に、作業者は、吊り下げられたガラス母材Ｇの下端から傷付け治具１０の開口部１３を通して、傷付け治具１０を、開口部１３にガラス母材Ｇのテーパ部分Ｇ２が来る位置まで引き上げる。そして、作業者は、ガラスカッター１４の刃１５をテーパ部分Ｇ２の周方向の一部に接触させた状態で、傷付け治具１０をガラス母材Ｇの周方向に沿って移動させることでテーパ部分Ｇ２の一部に刃１５により傷を入れる。テーパ部分Ｇ２への傷付けが終了すると、作業者は、傷付け治具１０を下降させてガラス母材Ｇから取り外す。
なお、傷Ｗは、テーパ部分Ｇ２の表面の周方向にわたって長く入れる方が良く、例えば、５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の長さで入れるのが好ましい。傷Ｗの長さが５ｍｍ未満では短すぎて、押圧部４０によりガラス母材Ｇを押圧しても傷Ｗの部分で切断できない場合がある。一方、傷Ｗの長さが５０ｍｍより長くても切断できるが、傷付け治具１０により傷Ｗを入れる手間が余計にかかってしまうため、最大で５０ｍｍ程度であれば十分である。傷Ｗの深さは、深いほど好ましいが、テーパ部分Ｇ２の表面に目視で傷がついていることが分かる程度の深さで良い。

次に、作業者は、テーパ部分Ｇ２の傷Ｗおよびその近傍に対して弾性部材３０を図３のＡ方向に押し付け、テーパ部分Ｇ２を挟持する。次に、作業者は、テーパ部分Ｇ２が弾性部材３０により挟持された状態で、種棒Ｇ１に押圧部４０を接触させて、荷重計４２により種棒Ｇ１に加えられる荷重を測定しながら、種棒Ｇ１をガラス母材Ｇの径方向における傷Ｗとは反対方向（図３のＢ方向）に押圧する。これにより、傷Ｗが上下方向（図３のＣ方向）に拡がり、この傷Ｗを起点として、図４に示すように、ガラス母材Ｇがテーパ部分Ｇ２で破断する。

ところで、ガラス母材に入れられた傷を起点としてガラス母材を破断させるために、ガラス母材の端部を曲げようとすると、ガラス母材が周方向に回転してしまう場合がある。ガラス母材が周方向に回転すると、破断面に適切な力が加えられないため、破断面にバリが残ってしまうことがある。また、曲げようとするガラス母材が自由に動いてしまうと、ガラス母材の端部を曲げることで傷Ｗが広がってガラス母材が切断されるまでの間に、ガラス母材の動きがその都度変わるため、破断面の形状が一定にならないという問題もある。

これに対して、本実施形態においては、ガラス母材Ｇのテーパ部分Ｇ２（切断予定箇所）の周方向の一部に傷付け治具１０によって傷Ｗを入れ、ガラス母材Ｇの傷Ｗを含んだ部分を弾性部材３０で挟持し、傷Ｗが開く方向にガラス母材Ｇを曲げることでテーパ部分Ｇ２において当該ガラス母材Ｇを破断する。このように、ガラス母材Ｇ（の種棒Ｇ１）を曲げる際に、傷Ｗ周辺を弾性部材３０で挟持しておくことで、ガラス母材Ｇの周方向への回転を抑制することができる。そのため、図４に示すように、微小な傷Ｗを起点として切断されるガラス母材Ｇの破断面ＧＰにバリが発生せずにきれいな平坦面となる。また、ガラス母材Ｇの切断中の動きが制約されるため、破断面の形状が安定するという効果を得ることができる。したがって、本実施形態の構成によれば、ガラス母材Ｇを所望の箇所で適切に切断することができる。本構成は、特にガラス母材Ｇのテーパ部分Ｇ２を切断するのに適している。

また、傷付け治具１０は、ガラス母材Ｇの中心軸Ｃと直交する方向に対して斜めに配置可能な刃１５を備えている。これにより、刃１５がテーパ部分Ｇ２を構成する面と略直交する方向に向くため、刃１５がガラス母材Ｇのテーパ形状に引っ掛かりやすくなり、テーパ部分Ｇ２に対して適切に傷Ｗを入れることができる。

また、弾性部材３０は、ウレタンまたはゴムから構成され、ウレタンまたはゴムの硬度は、ショアＡ５０以上ショアＡ９０以下の範囲であることが好ましい。これにより、ガラス母材Ｇを適切に固定することができ、且つ、ガラス母材Ｇの破断面ＧＰにバリが発生するのを防ぐことができる。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

１０：傷付け治具
１２：プレート
１３：開口部
１４：ガラスカッター
１５：刃
１６：カッター固定部材
１７：固定部
１８：可動部
１９：一対の長穴
２０：グリップ部
３０：弾性部材
４０：押圧部
４２：荷重計
Ｇ：ガラス母材（ガラス棒の一例）
Ｇ１：種棒
Ｇ２：テーパ部分
Ｗ：傷

Claims (4)

1. テーパ部と、端部に種棒とを有するガラス棒の切断方法であって、
   （ａ）前記テーパ部の切断予定箇所における周方向の一部に傷を入れるステップと、
   （ｂ）前記テーパ部の前記傷を含んだ部分を弾性部材で挟持するステップと、
   （ｃ）前記テーパ部が前記弾性部材で挟持された状態で、押圧部を前記種棒に接触させて押圧し、前記傷が開く方向に前記ガラス棒を曲げることで、前記ガラス棒を破断するステップと、を含む、ガラス棒の切断方法。
2. 前記ステップ（ａ）において、前記ガラス棒の中心軸と直交する方向に対して斜めに配置可能な刃先を備えた治具により、前記傷を入れる、請求項１に記載のガラス棒の切断方法。
3. 前記弾性部材は、ウレタンまたはゴムから構成されている、請求項１または請求項２に記載のガラス棒の切断方法。
4. 前記弾性部材の硬度は、ショアＡ５０以上ショアＡ９０以下の範囲である、請求項３に記載のガラス棒の切断方法。

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