JPH1160258A - 石英ガラス部材溶接機 - Google Patents
石英ガラス部材溶接機Info
- Publication number
- JPH1160258A JPH1160258A JP23044197A JP23044197A JPH1160258A JP H1160258 A JPH1160258 A JP H1160258A JP 23044197 A JP23044197 A JP 23044197A JP 23044197 A JP23044197 A JP 23044197A JP H1160258 A JPH1160258 A JP H1160258A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- glass tube
- burner
- tube
- work
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/20—Uniting glass pieces by fusing without substantial reshaping
- C03B23/207—Uniting glass rods, glass tubes, or hollow glassware
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 石英ガラス等のガラス管に帯状の土手を均一
に、かつ容易に連続して溶接する作業を自動的に行い、
石英ガラス製品の品質の安定をはかる。 【解決手段】 ガラス管を回転させる回転機構、ガラス
管に被溶接物を溶接するバーナー、ガラス管に被溶接物
を送る送り機構、及び送り機構と溶接点の間で被溶接物
を押圧する加圧機構を設け、これらを同期させる。
に、かつ容易に連続して溶接する作業を自動的に行い、
石英ガラス製品の品質の安定をはかる。 【解決手段】 ガラス管を回転させる回転機構、ガラス
管に被溶接物を溶接するバーナー、ガラス管に被溶接物
を送る送り機構、及び送り機構と溶接点の間で被溶接物
を押圧する加圧機構を設け、これらを同期させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス管、特に石
英ガラス製ガラス管にガラス部材を帯状等に溶接する石
英ガラス部材溶接機に関する。
英ガラス製ガラス管にガラス部材を帯状等に溶接する石
英ガラス部材溶接機に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウエハーの酸化拡散工程で用いる炉心管
は、石英ガラス管を二重構造とし、ガスを均一に流すた
め内部の石英ガラス管の表面に螺旋状の土手を形成した
ものを用いている。そして、前記螺旋状の土手を連続し
て加工するには、溶接棒を使って手作業で肉盛りを重ね
所定の高さの土手をつくる方法が行われている。
は、石英ガラス管を二重構造とし、ガスを均一に流すた
め内部の石英ガラス管の表面に螺旋状の土手を形成した
ものを用いている。そして、前記螺旋状の土手を連続し
て加工するには、溶接棒を使って手作業で肉盛りを重ね
所定の高さの土手をつくる方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、所定の高さに
肉盛りするには何層にも肉盛作業を繰り返すことが必要
で作業時間がかかり、熟練した技術者が必要であった。
また、一度に部分的な肉盛りしかできないため土手形状
が不均一で寸法精度が得られず、歪も生じやすい。この
ため歪による作業時の破壊が発生しやすく、また、土手
形状が不均一なままだと、最終製品の品質も劣り、応力
分布が生じたり、処理ガスも均一にならない欠点が生じ
ていた。このため、歪による破壊を防ぐために複数の熟
練工による同時肉盛を行ったり、均一形状とするために
後工程として寸法を一定にする研削工程を加える必要が
あった。
肉盛りするには何層にも肉盛作業を繰り返すことが必要
で作業時間がかかり、熟練した技術者が必要であった。
また、一度に部分的な肉盛りしかできないため土手形状
が不均一で寸法精度が得られず、歪も生じやすい。この
ため歪による作業時の破壊が発生しやすく、また、土手
形状が不均一なままだと、最終製品の品質も劣り、応力
分布が生じたり、処理ガスも均一にならない欠点が生じ
ていた。このため、歪による破壊を防ぐために複数の熟
練工による同時肉盛を行ったり、均一形状とするために
後工程として寸法を一定にする研削工程を加える必要が
あった。
【０００４】また、従来のガラス管に角棒等を溶接する
作業は、周囲を加熱しながら角棒を溶接部で熱して溶接
するが、石英ガラス部材の場合この方法をそのまま自動
化に用いると、被加工箇所に変形が生じたり、また、変
形を押さえるとかえってクラックが生じやすくなる。ま
た、石英ガラス管に角棒等の石英ガラス部材を帯状、特
に、螺旋状に溶接するのは、角度を一定にして作業を行
わなければならず、さらに、ガラス管に偏心した箇所が
あった場合など、前記課題と併せて自動化には難があっ
た。
作業は、周囲を加熱しながら角棒を溶接部で熱して溶接
するが、石英ガラス部材の場合この方法をそのまま自動
化に用いると、被加工箇所に変形が生じたり、また、変
形を押さえるとかえってクラックが生じやすくなる。ま
た、石英ガラス管に角棒等の石英ガラス部材を帯状、特
に、螺旋状に溶接するのは、角度を一定にして作業を行
わなければならず、さらに、ガラス管に偏心した箇所が
あった場合など、前記課題と併せて自動化には難があっ
た。
【０００５】本発明は、石英ガラス等のガラス管に帯状
の土手を均一に、かつ容易に連続して溶接する作業を自
動的に行う石英ガラス部材溶接機を提供し、石英ガラス
製品の品質の安定をはかることを目的とする。
の土手を均一に、かつ容易に連続して溶接する作業を自
動的に行う石英ガラス部材溶接機を提供し、石英ガラス
製品の品質の安定をはかることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
ガラス管を回転させる回転機構、ガラス管に被溶接物を
溶接するバーナー、ガラス管に被溶接物を送る送り機
構、及び送り機構と溶接点の間で被溶接物を押圧する加
圧機構を設け、これらを同期させることにより前記課題
を解決する石英ガラス部材溶接機を提供できるとの知見
を得た。
ガラス管を回転させる回転機構、ガラス管に被溶接物を
溶接するバーナー、ガラス管に被溶接物を送る送り機
構、及び送り機構と溶接点の間で被溶接物を押圧する加
圧機構を設け、これらを同期させることにより前記課題
を解決する石英ガラス部材溶接機を提供できるとの知見
を得た。
【０００７】
【発明の実施の形態】石英ガラス管（以下、チューブと
いう）の溶接開始点に被溶接物の端部を位置し、バーナ
ーに点火してチューブ及び被溶接物を加熱する。被溶接
物が十分加熱され溶接のできる状態になったら、被溶接
物を加圧機構により押圧して被溶接物をチューブ表面に
押しつける力を生じさせ、同時に、送り機構を作動させ
る。これによりチューブの回転に伴い、被溶接物が引っ
張られることで、溶接が連続して進行する。このとき、
送り出される被溶接物の角度により螺旋状に溶接が進行
する。螺旋のピッチは、チューブの回転と同期して動く
送り機構の移動速度で調整される。また、石英ガラス管
の回転と、送り機構及び送り機構の昇降を同期させるこ
とによって連続的に溶接が可能となる。
いう）の溶接開始点に被溶接物の端部を位置し、バーナ
ーに点火してチューブ及び被溶接物を加熱する。被溶接
物が十分加熱され溶接のできる状態になったら、被溶接
物を加圧機構により押圧して被溶接物をチューブ表面に
押しつける力を生じさせ、同時に、送り機構を作動させ
る。これによりチューブの回転に伴い、被溶接物が引っ
張られることで、溶接が連続して進行する。このとき、
送り出される被溶接物の角度により螺旋状に溶接が進行
する。螺旋のピッチは、チューブの回転と同期して動く
送り機構の移動速度で調整される。また、石英ガラス管
の回転と、送り機構及び送り機構の昇降を同期させるこ
とによって連続的に溶接が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、被溶接物として４ｍｍ角の角棒を４０
４ｍｍφの石英ガラス製チューブに溶接する実施例を用
い本発明をさらに具体的に説明する。図１において、１
は、本発明の石英ガラス部材溶接機、２は、石英ガラス
管（チューブ）を回転部２０に保持した状態を示し、昇
降部３が昇降用ガイド４上を上下に昇降可能に設けられ
ている。昇降部３は、チューブ２に対して任意の角度を
設けることができ、角度の調整によって角棒５を螺旋状
にしたり、輪状に溶接することができる。
４ｍｍφの石英ガラス製チューブに溶接する実施例を用
い本発明をさらに具体的に説明する。図１において、１
は、本発明の石英ガラス部材溶接機、２は、石英ガラス
管（チューブ）を回転部２０に保持した状態を示し、昇
降部３が昇降用ガイド４上を上下に昇降可能に設けられ
ている。昇降部３は、チューブ２に対して任意の角度を
設けることができ、角度の調整によって角棒５を螺旋状
にしたり、輪状に溶接することができる。
【０００９】バーナーは、図２に示すように、予熱バー
ナー６、溶接バーナー７、線取バーナー８からなる。予
熱バーナー６は、チューブ２を予熱して溶接性を向上さ
せるもので、本実施例では、１本であるが、チューブの
形状によっては複数本用いることもできる。溶接バーナ
ー７は、角棒５とチューブ２の隙間を狙って炎が入るよ
うに対向設置され（図３参照）、角棒のチューブへの接
触面とチューブの表面を効率よく加熱するもので、これ
を大きなバーナーで全体をあぶると自重による流動変形
を生じたり、非接合箇所においても過剰の高温領域とな
り、失透が生じたり面や形状が変形し、均一な溶接を得
ることができない。このため、あくまでも角棒の底面と
なるチューブへの接触面を加熱することが必要となる。
線取りバーナー８は、溶接直後に溶接された角棒のコー
ナー部を加熱することで、スポーリングによるクラック
等を防止するもので、角棒の両コーナーを熱するように
対向設置される。なお、線取の前後の状態を図４に示
す。このように、バーナーを３種の役割に分担して用い
ることにより、形状性、強度性に優れた均一な溶接を得
ることができる。なお、バーナーは、自らの炎の反射が
バーナーに戻らないように、又角棒とチューブの隙間に
効率よく炎が入るように斜めに配置することが好まし
い。
ナー６、溶接バーナー７、線取バーナー８からなる。予
熱バーナー６は、チューブ２を予熱して溶接性を向上さ
せるもので、本実施例では、１本であるが、チューブの
形状によっては複数本用いることもできる。溶接バーナ
ー７は、角棒５とチューブ２の隙間を狙って炎が入るよ
うに対向設置され（図３参照）、角棒のチューブへの接
触面とチューブの表面を効率よく加熱するもので、これ
を大きなバーナーで全体をあぶると自重による流動変形
を生じたり、非接合箇所においても過剰の高温領域とな
り、失透が生じたり面や形状が変形し、均一な溶接を得
ることができない。このため、あくまでも角棒の底面と
なるチューブへの接触面を加熱することが必要となる。
線取りバーナー８は、溶接直後に溶接された角棒のコー
ナー部を加熱することで、スポーリングによるクラック
等を防止するもので、角棒の両コーナーを熱するように
対向設置される。なお、線取の前後の状態を図４に示
す。このように、バーナーを３種の役割に分担して用い
ることにより、形状性、強度性に優れた均一な溶接を得
ることができる。なお、バーナーは、自らの炎の反射が
バーナーに戻らないように、又角棒とチューブの隙間に
効率よく炎が入るように斜めに配置することが好まし
い。
【００１０】角棒をチューブに溶接する際、螺旋状に溶
接する場合は、角棒の送り方向をチューブの回転軸に対
して一定の角度を設ける必要があり、設計条件に合わせ
て任意の角度に調整する。
接する場合は、角棒の送り方向をチューブの回転軸に対
して一定の角度を設ける必要があり、設計条件に合わせ
て任意の角度に調整する。
【００１１】間隔保持機構は、図５に示すように、チュ
ーブによっては、偏心しているものがあり、バーナーに
よるチューブ２と角棒５の溶接位置を必ず一定の間隔に
するものである。このため、間隔保持機構は、チューブ
表面に接し、チューブ回転に伴う表面の上下動に応じて
同様に上下動する倣いローラー１２とその倣いローラー
に固定され、同様に上下動するように設置された前記５
本のバーナーとで構成され、この機構により、チューブ
表面とバーナーの距離が常に一定となり、安定溶接が可
能になる。なお、バーナーを一体化しないときは、それ
ぞれのバーナーに倣いローラーを設けることが好まし
い。
ーブによっては、偏心しているものがあり、バーナーに
よるチューブ２と角棒５の溶接位置を必ず一定の間隔に
するものである。このため、間隔保持機構は、チューブ
表面に接し、チューブ回転に伴う表面の上下動に応じて
同様に上下動する倣いローラー１２とその倣いローラー
に固定され、同様に上下動するように設置された前記５
本のバーナーとで構成され、この機構により、チューブ
表面とバーナーの距離が常に一定となり、安定溶接が可
能になる。なお、バーナーを一体化しないときは、それ
ぞれのバーナーに倣いローラーを設けることが好まし
い。
【００１２】安定した溶接には、角棒を溶接点でチュー
ブに押しつける方向の力が必要で、従来は、溶接点をコ
テで押さえつけたり、また、溶接点をローラー状のもの
で直接押さえるといった方法を用いていたが、これでは
角棒に変形が生じ、均一な溶接ができない。このため溶
接点と離れた地点で駆動ローラー９をモーター１０で駆
動し角棒を送り出し、かつ駆動ローラー９と溶接点の間
に角棒を外側からチューブ表面方向に加圧する加圧機構
１１を設け加圧ローラーで押圧することにより、角棒の
張力を保ちながら角棒を溶接点でチューブに押圧するこ
とが可能となり、角棒の形状変形を押さえることができ
る。また同時に、てこの原理で溶接点に力を加え、接合
の融着一体化を促進し、かつ、接合面に気泡や融着不足
などの接合欠陥を防止し、チューブへの巻き付けも良好
となる。加圧機構１１は、例えば、エアーシリンダー、
バネを用いて一定な加重を加える。なお、加圧機構の位
置は、加圧点が溶接点に近いとバーナーの熱により加圧
機構がダメージを受けやすく、また、加圧点が駆動ロー
ラーに近い場合は、溶接点での加圧に大きな加圧力が必
要になるので、このような点を勘案して加圧位置を決定
する。
ブに押しつける方向の力が必要で、従来は、溶接点をコ
テで押さえつけたり、また、溶接点をローラー状のもの
で直接押さえるといった方法を用いていたが、これでは
角棒に変形が生じ、均一な溶接ができない。このため溶
接点と離れた地点で駆動ローラー９をモーター１０で駆
動し角棒を送り出し、かつ駆動ローラー９と溶接点の間
に角棒を外側からチューブ表面方向に加圧する加圧機構
１１を設け加圧ローラーで押圧することにより、角棒の
張力を保ちながら角棒を溶接点でチューブに押圧するこ
とが可能となり、角棒の形状変形を押さえることができ
る。また同時に、てこの原理で溶接点に力を加え、接合
の融着一体化を促進し、かつ、接合面に気泡や融着不足
などの接合欠陥を防止し、チューブへの巻き付けも良好
となる。加圧機構１１は、例えば、エアーシリンダー、
バネを用いて一定な加重を加える。なお、加圧機構の位
置は、加圧点が溶接点に近いとバーナーの熱により加圧
機構がダメージを受けやすく、また、加圧点が駆動ロー
ラーに近い場合は、溶接点での加圧に大きな加圧力が必
要になるので、このような点を勘案して加圧位置を決定
する。
【００１３】角棒５は、チューブの回転に伴い引っ張ら
れるが、引っ張られる力は、溶接点の角棒の粘性に影響
される。粘性が変動すると、溶接後の角棒の幅が変動す
るが、逆に粘性が一定であっても角棒の送給抵抗が変動
すると同様に溶接後の角棒の幅が変動する。送給抵抗
は、角棒の長さや途中の位置決めローラーの抵抗、ある
いは角棒形状の精度等により変動する。このため、これ
ら送給抵抗を軽減させる目的で、送給抵抗より若干少な
いトルクを駆動ローラー９で角棒５に与えることで、送
給抵抗を小さくし、溶接後の角棒幅の変動を押さえるこ
とができる。
れるが、引っ張られる力は、溶接点の角棒の粘性に影響
される。粘性が変動すると、溶接後の角棒の幅が変動す
るが、逆に粘性が一定であっても角棒の送給抵抗が変動
すると同様に溶接後の角棒の幅が変動する。送給抵抗
は、角棒の長さや途中の位置決めローラーの抵抗、ある
いは角棒形状の精度等により変動する。このため、これ
ら送給抵抗を軽減させる目的で、送給抵抗より若干少な
いトルクを駆動ローラー９で角棒５に与えることで、送
給抵抗を小さくし、溶接後の角棒幅の変動を押さえるこ
とができる。
【００１４】チューブを回転させる機構と、バーナーや
角棒の加圧機構、送り機構を設けた昇降部は、同じピッ
チで螺旋状に溶接を行うために、チューブの回転に同期
した駆動が必要となり、これらは同期制御を行う。ま
た、角棒の送り出し部となるトルクモーターと駆動ロー
ラーもこれに併せて同期させることが好ましい。なお、
実施例として、チューブを縦方向に保持、回転させ、上
下の昇降部をこれに同期させた装置として述べてきた
が、チューブを横方向に保持、回転させ、これに同期さ
せるようにした機構としてもよい。
角棒の加圧機構、送り機構を設けた昇降部は、同じピッ
チで螺旋状に溶接を行うために、チューブの回転に同期
した駆動が必要となり、これらは同期制御を行う。ま
た、角棒の送り出し部となるトルクモーターと駆動ロー
ラーもこれに併せて同期させることが好ましい。なお、
実施例として、チューブを縦方向に保持、回転させ、上
下の昇降部をこれに同期させた装置として述べてきた
が、チューブを横方向に保持、回転させ、これに同期さ
せるようにした機構としてもよい。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、石英ガラス管に螺旋状
に連続した角棒の溶接ができ、角棒に変形のない、外観
品質の良い製品が短時間でできる。また、螺旋状に限ら
ず、ガラス管への溶接角度を調整することによって、様
々のガラス棒をガラス管に加工することができ、また線
取り、巻き取り機にも利用することができる。
に連続した角棒の溶接ができ、角棒に変形のない、外観
品質の良い製品が短時間でできる。また、螺旋状に限ら
ず、ガラス管への溶接角度を調整することによって、様
々のガラス棒をガラス管に加工することができ、また線
取り、巻き取り機にも利用することができる。
【図１】石英ガラス部材溶接機の正面図
【図２】石英ガラス部材溶接機の概念図
【図３】バーナーの構成を示す図
【図４】（ａ）は、溶接後の状態を示し、（ｂ）は、線
取り後の状態を示す図
取り後の状態を示す図
【図５】倣いローラー及びバーナーの構成を示す図
【図６】角棒を螺旋状に設けた石英ガラス部材
１ 石英ガラス部材溶接機 ２ 石英ガラス管（チューブ） ３ 昇降部 ４ 昇降用ガイド ５ 被溶接物（角棒） ６ 予熱バーナー ７ 溶接バーナー ８ 線取バーナー ９ 駆動ローラー １０ トルクモーター １１ 加圧機構 １２ 倣いローラー
Claims (7)
- 【請求項１】 ガラス管を回転させる回転機構、ガラス
管に被溶接物を溶接するバーナー、ガラス管に被溶接物
を送る送り機構、及び送り機構と溶接点の間で被溶接物
を押圧する加圧機構を有してなる石英ガラス部材溶接
機。 - 【請求項２】 バーナーが、ガラス管を加熱する予熱バ
ーナー、被溶接物をガラス管に溶接する溶接バーナー、
溶接後の被溶接部を加熱する線取りバーナーからなる請
求項１記載の石英ガラス部材溶接機。 - 【請求項３】 バーナーと被溶接部の間隔保持機構を設
けた請求項１又は２記載の石英ガラス部材溶接機。 - 【請求項４】 送り機構は、ローラーからなり、ローラ
ーと溶接点の間で被溶接物を押圧する加圧機構を設けた
請求項１〜３記載の石英ガラス部材溶接機。 - 【請求項５】 送り機構、加圧機構、予熱バーナー、溶
接バーナー、線取りバーナーが、ガラス管に対して昇降
する昇降機構に設けてある請求項１〜４に記載の石英ガ
ラス部材溶接機。 - 【請求項６】 回転機構が、送り機構及び昇降機構と同
期する請求項１〜５記載の石英ガラス部材溶接機。 - 【請求項７】 予熱バーナー、溶接バーナー、線取りバ
ーナーを一体とし、倣いローラーを設けてなるガラス管
溶接用バーナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23044197A JP4023700B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 石英ガラス部材溶接機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23044197A JP4023700B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 石英ガラス部材溶接機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1160258A true JPH1160258A (ja) | 1999-03-02 |
| JP4023700B2 JP4023700B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=16907958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23044197A Expired - Lifetime JP4023700B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 石英ガラス部材溶接機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4023700B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109534667A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-29 | 沧州天瑞星光热技术有限公司 | 一种用于真空规管与集热管玻璃外管连接的装置及方法 |
| CN110357404A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-22 | 武义超野五金制品有限公司 | 传动装置 |
| KR20210094414A (ko) * | 2020-01-21 | 2021-07-29 | 한국기계연구원 | 유리 용접 시스템 |
-
1997
- 1997-08-12 JP JP23044197A patent/JP4023700B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109534667A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-29 | 沧州天瑞星光热技术有限公司 | 一种用于真空规管与集热管玻璃外管连接的装置及方法 |
| CN109534667B (zh) * | 2018-12-20 | 2024-03-05 | 北京天瑞星光热技术有限公司 | 一种用于真空规管与集热管玻璃外管连接的装置及方法 |
| CN110357404A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-22 | 武义超野五金制品有限公司 | 传动装置 |
| CN110357404B (zh) * | 2019-06-27 | 2024-04-02 | 浙江伊水家居用品有限公司 | 传动装置 |
| KR20210094414A (ko) * | 2020-01-21 | 2021-07-29 | 한국기계연구원 | 유리 용접 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4023700B2 (ja) | 2007-12-19 |
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