KR100987866B1 - 유리 모재의 연신 방법 및 이것에 이용되는 연신 장치 - Google Patents

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Abstract

단 시간으로 고 밀도의 외경 제어를 실현하고, 신뢰성이 높은 광 파이버 모재를 제공하도록, 유리 모재 연신부의 외경을 측정하며, 상기 외경의 목표값에 근거하여, 연신 조건을 피드백 제어할 때에, 측정값과 목표값의 차 및 차의 단위 시간당의 변화값의 적어도 하나에 근거하여, 측정 대상으로 되는 제어 항목의 적어도 하나의 제어 방식을 전환하는 공정을 포함한다.

Description

유리 모재의 연신 방법 및 이것에 이용되는 연신 장치{METHOD FOR DRAWING GLASS PARENT MATERIAL AND DRAWING MACHINE FOR USE THEREIN}
본 발명은, 유리 모재의 연신(延伸) 방법 및 이것에 이용되는 연신 장치에 관한 것으로, 특히 유리 모재의 외경 제어에 관한 것이다.
종래, 광 파이버용 유리 모재를 소망하는 외경으로 연신하는 방법으로서는, 일반적으로, 저항 가열로 등의 가열 수단을 이용하여, 유리 모재의 한쪽 단부로부터 순차적으로 가열 연화시켜 인장 응력 등을 가하여, 지름이 축소된 유리 모재의 외경을 측정하면서, 얻어진 측정값이 목표값과 일치하도록, 유리 모재에 인장 응력을 가하기 위해, 상기 유리 모재의 상단 및 하단을 연신하는 상부 파지 수단 및 하부 파지 수단의 이동 속도를 제어하는 방법이 취해지고 있다.
그리고 이 외경 제어의 방법이 여러 가지 제안되어 있다.
예컨대, 유리 물품의 치수가 온라인으로 측정되어, 연신 속도의 변화와 측정치수에 대한 변화의 영향을 측정하여, 낭비 시간을 보상하는 제어 방법이 제안되어 있다(일본 특허 공개 평성 제 7-2539 호 공보).
이 방법에서는, 일정 외경으로 되도록 연신할 때, 외경이 작은 연신체의 경우에는 연신 속도를 비교적 크게 할 수 있기 때문에, 제어의 응답이 빠르게 된다. 그러나, 30㎜ 정도의 굵은 연신체를 얻고자 하면, 연신 속도가 시간이 늦어지기 때문에 제어의 응답에 시간이 걸려, 안정하지 않거나, 안정할 때까지 시간이 걸려, 임계량이 증대해 버린다고 하는 문제가 있다.
또한, 연신체의 외경 정밀도를 보다 향상시키도록, 2 개소에 외경 측정기를 설치하고, 2 개소에서 측정된 프리폼(preform)의 외경값에 근거하여 연신 속도를 제어한다고 하는 방법도 제안되어 있다(일본 특허 공개 평성 제 10-167745 호).
이 방법에서는, 외경 측정기가 2대로 되면, 그 만큼 제어 파라미터도 복잡화한다고 하는 문제가 있다. 또한, 연신 개시단과 중앙부 부근은 외경 변동의 사이클이 상이한 것이 많아, 2 단의 외경 측정기의 연계가 곤란하게 된다고 하는 문제가 있었다.
이와 같이, 종래 방법에서는, 고 밀도의 외경 제어를 효율적으로 실행하는 것은 매우 곤란하였다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 용이하게 고 밀도의 외경 제어를 실현하여, 신뢰성이 높은 광 파이버 모재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
그래서 본 발명의 연신 방법에서는, 유리 모재 연신부의 외경을 측정하고, 미리 설정한, 상기 외경의 목표값에 근거하여, 연신 조건을 피드백 제어하는 공정 을 포함하는 연신 방법에 있어서, 상기 외경의 측정값과 목표값의 차 및 이 차의 단위 시간당의 변화값의 적어도 하나에 근거하여, 측정 대상으로 되는 제어 항목의 적어도 하나의 제어 방식을 전환하는 공정을 포함하도록 한 것을 특징으로 한다.
즉, 이 방법에서는, 외경 변동이 큰 부분과 작은 부분에서 제어 방식(제어의 방법)을 변경하도록 한 것을 특징으로 한다.
연신 공정에서, 측정값과 목표값과의 차가 큰 경우와 작은 경우에서, 연신 상태는 크게 상이하기 때문에, 적정한 제어를 행하기 위해서 필요한 파라미터도 달라진다고 생각된다. 그래서 미리 2종 이상의 제어 파라미터(제어 항목에 따른 계수)를 이용하여, 측정값의 목표값과의 차 혹은 이 차의 기울기, 즉 단위 시간당의 변화값에 따라서, 이들 제어 파라미터를 전환함으로써, 연신 전체 길이에 걸쳐 적정한 제어를 행하는 것이 가능해진다.
그런데 완성 지름의 정밀도를 높이기 위해서는, 외경 측정기에 의한 측정 위치를 보다 완성 외경에 가까운 부분으로 할 필요가 있지만, 완성 외경에 가까운 위치에 의한 외경 제어는, 가열부와 외경 측정부의 간격이 떨어져 있기 때문에 응답 시간이 지연되어, 외경 제어에 의해 일정한 외경으로 조정하는 것이 곤란하게 된다. 그러나 본 발명의 방법에 의하면, 목표 외경과의 차에 비례한 양에 근거하는 비례 제어 뿐만 아니라, 적분량과 미분량에 따른 제어를 조합한 PID 제어 등, 적절한 제어 방식을 선택하여 이것으로 전환함으로써, 응답성이 양호한 제어를 행하는 것이 가능해진다.
예컨대, PID 제어를 이용하여 연신을 행하는 경우, 목표값과의 차가 큰 것은 연신 개시단인 것이 많다. 연신 개시단은 변동이 크고, 빠르게 목표값에 응답시킬 필요가 있고, 외경 변동을 예측하여 빠르게 역방향으로의 제어를 가하는 미분 제어를 강하게 해 놓을 필요가 있다.
이에 비해, 목표값에 도달하면, 연신 외경은 그다지 변동하지 않는다. 따라서, 미분 제어는 그만큼 필요하지 않고, 반대로 미분이 너무 강하면, 예컨대 노이즈에 의한 측정값의 변동에도 제어를 가하게 되어 버리는 것으로 되고, 변동이 더욱 증폭되어 변동이 수속하지 않게 되는, 이른바 헌팅(hunting)을 야기하게 되는 원인으로 되는 경우가 있다.
이와 같이, 연신 제어에 관해서는, 연신 개시단으로부터 목표값에 도달할 때까지는, 변동이 크고, 일단 목표값에 도달하면 변동하기 어렵다. 본 발명의 방법은 이 점에 착안하여 이루어진 것이다.
따라서, 개시 시와, 목표값 도달 후에 제어를 행하기 위한 방식을 변경함으로써 보다 최적의 제어를 행하는 것이 가능해진다.
바람직하게는, 피드백 제어의 제어 연산식을 전환하는 것에 의해, 이 제어 방식을 전환한다.
즉, 본 발명의 방법은, 열원을 이용하여 유리 모재를 가열하고, 상기 열원에 대한 상기 유리 모재의 상대 투입 속도, 상기 열원에 대한 상기 유리 모재의 상대 연신 속도 및 상기 열원의 가열 온도 중 적어도 하나의 제어 항목을 제어하는 유리 모재의 연신 방법으로서,
상기 유리 모재의 연신부의 외경의 측정 위치에 있어서의 외경의 목표값과 측정값과의 차를 A,
A의 소정 시간의 적분값을 B,
A의 단위 시간당의 변화값을 C로 하고,
A, B, C를 포함하며, 또한 이들 A, B, C에 관한 계수 중 적어도 하나가 0이 아닌 식에 근거하여 제어하고,
A 및 C 중 적어도 하나가 소정의 값을 초과한 경우에는, 상기 식의 A, B, C에 관한 계수 중 적어도 하나를 제 1 값으로부터 상기 제 1 값과는 상이한 제 2 값으로 변경하여, 상기 제어 항목을 제어하고 있다.
또한, 본 발명의 방법은, 유리 모재 연신부의 외경을 소정의 위치에서 측정하고, 하기의 식에 근거하여, 제어 항목을 제어해서, 유리 모재를 연신하는 방법으로서,
Figure 112004055771575-pct00001
상기 식에 있어서, 상기 E(t) 및 dE(t)/dt 중 적어도 하나가 소정의 값을 초과한 시점에서,
KP, TJ, TD 중 적어도 하나를, 제 1 값으로부터 상기 제 1 값과는 상이한 제 2 값으로 변경한다.
여기서,
E(t) : 상기 측정점에 있어서의 상기 외경의 측정값과 목표값과의 차,
Figure 112004055771575-pct00002
dE(t)/dt : E(t)의 단위 시간당의 변화값,
X : 상기 제어 항목. 유리 모재를 가열하는 열원에 대한 유리 모재의 상대 투입 속도, 상기 열원에 대한 유리 모재의 상대 연신 속도 및 상기 열원의 가열 온도 중 어느 하나가,
VO : 정수
KP, TJ, TD : 계수. 적어도 하나의 계수는, 0이 아님.
또한 바람직하게는, 측정한 외경과 목표 외경과의 차가 적어도 0.1∼1.0㎜의 범위에 있는 전환점에서 제어 파라미터를 전환한다.
이와 같이, 전환할 차의 크기를 1㎜ 이내로 함으로써, 보다 효율적으로 모재의 외경 변동을 억제할 수 있어, 외경 변동량 ±0.2㎜의 모재를 얻을 수 있다.
또한, O.1㎜보다 작아지면 변동이 커서 제어가 곤란하다.
또한 1㎜을 더 초과하면 2 단계로 한 의미가 엷어지게 된다고 하는 결점이 있다.
또한 바람직하게는, 측정한 외경과 목표 외경과의 차의 단위 시간당의 변화값이, 적어도 0.3∼3.0㎜/분의 범위에 있는 전환점에서 제어 파라미터를 전환한다.
연신 제어의 경우, 측정한 외경과 목표 외경과의 차가 큰 시점(연신 개시단)과, 목표와의 외경 차가 작은 시점(특히 연신체(광 파이버 모재)의 중앙부 부근)의 상태가 크게 상이하기 때문에, 적정한 제어를 행하기 위해서 필요한 제어 파라미터는 달라진다고 생각된다.
여러 가지의 실험 결과로부터 본 발명자 등은, 목표값과의 차 혹은 차의 단위 시간당의 변화값에 따라 상이한 제어 파라미터를 이용하여 제어를 행함으로써, 연신체 전체 길이에 걸쳐 적정한 제어를 행할 수 있어, 결과적으로 외경 정밀도가 양호한 광 파이버 모재를 얻을 수 있다는 것을 발견했다.
연신의 외경 변동의 파형의 주기(시간)는 동일한 연신 조건이면 대체 일정하게 되기 때문에, 목표값과의 차가 클수록 기울기(단위 시간당의 차의 변화값)는 커진다. 또한 차가 동일한 경우에도 그 변화값이 클수록 그 만큼, 급속한 역 제어를 가할 필요가 있다. 따라서 차의 기울기의 크기(변화값)는, 외경의 목표값과의 차와 동일한 정도로 중요한 요소로 되어 있다.
그래서 이 제어 파라미터의 전환 조건으로서, 목표 외경과의 차에 덧붙여 차의 단위 시간당의 변화값을 설정함으로써, 연신 상태의 변화를 보다 응답성 좋게 검지할 수 있다.
바람직하게는, 이 제어 방식의 적어도 한쪽에, PID 제어 방식을 이용하는 것에 의해, 목표값과의 차에 따른 비례에 가하여, 그 미분량(단위 시간당의 변화값) 및 적분량에 따라 제어를 행할 수 있어, 고속이고 또한 신뢰성이 높은 제어가 가능해진다.
또한 바람직하게는, 이 PID 제어 방식은, 목표 외경과의 차 혹은 상기 차의 단위 시간당의 변화값이 큰 경우, 상기 제어 계수의 값은 상기 차에 관한 계수로서 10∼2000/분, 상기 차의 소정 시간의 적분값에 관한 계수로서 50분 이상, 및 상기 차의 단위 시간당의 변화값에 관한 계수로서 5분 이상으로 한다.
이 구성에서는, 목표 외경과의 차가 큰 경우에는 적분 항에 대하여 상대적으로 미분 항에서의 제어를 강하게 할 필요가 있다.
또한 바람직하게는, PID 제어 방식은, 목표 외경과의 차 혹은 상기 차의 시간당의 변화값이 소정의 값보다 작은 경우, 상기 제어 계수의 값은 상기 차에 관한 계수로서 10∼2000/분, 상기 차의 소정 시간의 적분값에 관한 계수로서 500분 이하, 및 상기 차의 단위 시간당의 변화값에 관한 계수로서 200분 이하인 것을 특징으로 한다.
이 구성에서는, 목표 외경과의 차가 작은 경우에는 적분 항의 제어를 강하게 할 필요가 있다.
혹은, 이 제어 방식은, 외경의 측정값과 목표값과의 차의 비례에 의한 제어를 포함하여, 그 비례 정수를 전환하도록 한다. 이와 같이, 너무 빠른 응답을 필요로 하지 않는 연신의 경우에는, PID 제어가 아니라, 보다 간단한 파라미터의 제어 방식인 비례 제어 방식을 이용하는 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는, 상기 방법은, 상부 파지(把持) 수단 및 하부 파지 수단에 의해 상기 유리 모재의 상하를 파지하여 잡아당기는 것으로, 상기 상부 파지 수단의 속도의 변화량 및 상기 하부 파지 수단의 속도 변화량의 비율 중 적어도 하나를 변경하여, 상기 유리 모재의 상대 투입 속도 및 상기 유리 모재의 상대 연신 속도 중 적어도 하나를 변경한다.
이 제어 방식은, 상부 파지 수단의 속도의 변화량 및 하부 파지 수단의 속도의 변화량의 비율을 변경하는 방식인 것을 특징으로 한다.
이러한 방법에 의하면, 피드백하는 조작량의 방향이 상부 파지 수단과 하부 파지 수단에서 상이한 것을 이용하여, 속도의 변화량에 따라 상이한 연신 상태를 만들어 낼 수 있다.
또한 본 발명의 연신 장치는, 상기 유리 모재의 양단을 파지하기 위한 상부 파지 수단 및 하부 파지 수단과, 상기 유리 모재를 가열하기 위한 열원과, 상기 유리 모재의 연신부의 외경을 측정하기 위한 외경 측정기와, 상기 외경 측정기에서 얻어진 측정값과 상기 유리 모재의 연신부의 상기 외경의 목표값과의 차에 근거하여, 상기 열원에 대한 상기 유리 모재의 상대 투입 속도, 상기 열원에 대한 상기 유리 모재의 상대 연신 속도 및 상기 열원의 가열 온도 중 적어도 하나의 제어 항목을 제어하여, 연신 조건을 제어하는 제어 수단을 갖고, 상기 차, 상기 차의 소정 시간의 적분값 및 상기 차의 단위 시간당의 변화값의 계수 중 적어도 하나가 0이 아닌 상기 제어 항목의 제어 식에서, 상기 차 및 상기 차의 단위 시간당의 변화값의 계수 중 적어도 하나가 0이 아닌 상기 제어 항목의 제어 식에서, 상기 차 및 상기 차의 단위 시간당의 변화값 중 어느 적어도 하나가 상기 제어 항목의 제어 식에서, 상기 차 및 상기 차의 단위 시간당의 변화값 중 어느 적어도 하나가 소정의 값을 초과한 경우, 상기 식 중의 계수의 적어도 하나를, 제 1 값으로부터 상기 제 1 값과는 상이한 제 2 값으로 변경하도록 설정할 수 있는 것이다.
이 연신 장치에서는, 외경 변동이 큰 부분과 작은 부분에서 제어 방식을 변경하도록 하고 있다. 미리 2종 이상의 계수를 이용하여, 측정값의 목표값과의 차 혹은 이 차의 단위 시간당의 변화값에 따라서, 이들 계수를 전환함으로써, 연신 전 체 길이에 걸쳐 적정한 제어를 행하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시예의 연신 제어 방식을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 연신 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 방법에 의해 연신된 유리 모재의 외경 변동을 도시하는 도면이다.
도 4는 비교예 1의 방법에 의해 연신된 유리 모재의 외경 변동을 도시하는 도면이다.
도 5는 비교예 2의 방법에 의해 연신된 유리 모재의 외경 변동을 도시하는 도면이다.
도 6은 비교예 3의 방법에 의해 연신된 유리 모재의 외경 변동을 도시하는 도면이다.
또, 도면 중의 부호, (1)는 유리 모재, (2)는 더미 로드, (3)는 더미 로드, (4)는 상측 구동부, (5)는 하측 구동부, (6)는 히터이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명에 따른 광 파이버 모재의 제조 방법의 실시예를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 실시예에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이 혹은 차(差)의 단위 시간당의 변화값에 따라서, 외경 변동이 큰 부분과 작은 부분에서 제어 방식을 전환하도록 구성된 PID 방식을 포함하는 외경 제어용의 조절기(12)에 의해서 제어 유닛을 구성하고, 목표값(11)과, 외경 측정기(13)의 측정값과의 차에 근거하여, 조절기(12)에서 계산된 제어 출력값을 제어 대상으로 피드백시키도록 하고 있다.
여기서 이용되는 연신 장치는, 양단에 더미 로드(2, 3)를 구비한 유리 모재(1)와, 이 유리 모재를 각기 더미 로드(2, 3)를 거쳐서 파지하는 상측 구동부(4) 및 하측 구동부(5)와, 이 상측 구동부(4) 및 하측 구동부(5)에 부착된 도시하지 않는 상측 구동부 처크(chuck) 및 하측 구동부 처크에서 파지된 연신 전 유리 모재를 가열하는 열원으로서의 히터(6)와, 이 유리 모재(1)의 연신부(1E)의 외경을 측정하는 외경 측정기(7)와, 외경 측정기(7)에서 얻어진 유리 모재(1)의 연신부(1E)의 외경의 측정값과, 상기 외경의 목표값에 근거하여, 연신 조건을 피드백 제어하는 제어 유닛(8)을 포함한다.
여기서, 이 제어 유닛은, 외경의 측정값과 목표값과의 차 및 이 차의 단위 시간당의 변화값 중의 하나에 근거하여, 계수를 전환할 수 있도록 구성되어 있다.
화로심관의 내부에, 유리 모재(1)를 설치하고, 이 유리 모재(1)를 그 양단에 노출하는 더미 로드(2, 3)를 거쳐서 각각 상측 구동부(4) 및 하측 구동부(5)의 상측 구동부 처크 및 하측 구동부 처크에서 파지하고, 하측 구동부(5)의 하강 속도가 상측 구동부(4)의 하강 속도보다도 커지도록 하강시켜, 연신을 행하도록 구성되어 있다. 또한, 이 화로심관 내에 필요에 따라서 불활성 가스를 더 도입하는 불활성 가스 도입부가 형성되어 있고, 불활성 가스의 공급에 의해 산화를 방지할 수 있도 록 구성되어 있다.
그리고, 연신 후 외경의 측정값과 목표값과의 차가 큰 경우와, 작은 경우에서, 연신 상태는 크게 상이하지만, 적정한 시점에서 제어 파라미터를 적절하게 전환함으로써, 연신 전체 길이에 걸쳐 적정한 제어를 행하는 것이 가능해진다.
이 연신 공정은 다음과 같이 실행된다. 우선, 상하 단부에 더미 로드를 구비한 유리 모재를 상하측 구동부 처크에서 파지하고, 연신 화로에 세트한다. 다음에, 히터를 승온시켜, 유리 모재를 충분히 가열한 후, 상하 구동부에 속도 차를 부여하여 하강시킴으로써, 유리 모재를 연신한다.
이 때, 상측 구동부 처크의 하강 속도를 하측 구동부 처크의 하강 속도보다 작은 범위에서, 외경 측정기(7)에 의한 측정 출력에 근거하여 제어 유닛(8)에서 조정하면서 연신 후의 유리 모재의 외경을 제어한다.
또한, 이 때 하측 구동부 처크의 하강 속도, 혹은 가열 온도에 대해서도 제어 유닛으로 조정하도록 하더라도 좋다.
즉, 연신 개시단의 목표와의 외경차가 큰 시점과, 연신체의 중앙부 부근의, 목표와의 외경차가 작은 시점에서, 제어 방식을 전환하여, 각각 적절한 제어 방식을 이용함으로써 연신 길이 전체에 걸쳐 적정한 제어를 행할 수 있도록 한 것이다.
<실시예>
우선, 외경 80㎜의 유리 모재를 준비한다.
그리고 상기 실시예에서 설명한 연신 장치에, 상하부에 더미 로드를 갖는 유 리 모재를 장착한다.
이 상태에서, 히터(6)를 온하여, 화로내 온도를 상온으로부터 1700∼2200℃로 승온한다.
이와 같이 하여 목적 온도에 도달하면, 유리 모재 연신 속도를 40m/분으로 설정하여, 연신을 개시한다. 이 때, 연신 도중의 외경을 측정하여, 미리 설정해 놓은 설정 외경과의 차를 투입하는 모재의 이송 속도(상측 구동부 처크 속도) Va에 피드백하여 외경 제어를 행하였다.
여기서, 설정 외경은 30.5㎜으로 하여, 설정 외경과 외경 측정값과의 차(E(t))를 하기의 식으로 표시되는 PID 제어를 행한 후, 투입 속도 Va를 제어하였다.
Figure 112004055771575-pct00003
여기서 초기 속도 VO=5.5㎜/분으로 하였다.
또한 외경 측정기에 의해서 측정된 외경이 목표 직경에 대해 어느 정도 차를 가질 지에 따라 상기 식의 파라미터 KP, TJ, TD의 값을 변화시켰다. 즉, 외경차가 0.3㎜ 미만인 때에는 KP=1000/분, TJ=40분, TD=10분으로 하고, 0.3㎜ 차로 된 시점에서, 상기 식의 KP, TJ, TD의 값을 전환하고, 외경차가 0.3㎜ 이상으로 되면, KP=1000/분, TJ=1000분, TD=100분으로 하였다.
이와 같이 하여 제어를 행한 결과를 도 3에 나타낸다.
이 결과, 도 3에 도시한 바와 같이 외경은 30±0.2㎜으로 양호하였다. 여기서 세로축은 외경 D, 가로축은 연신 길이 L을 나타낸다.
(비교예 1)
이 예에서는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 도 1 및 도 2에 나타낸 연신 장치 및 제어 장치를 이용하여, 제어를 행하고 있지만, 계수를 전환하는 일없이, 연신 공정 전체에 걸쳐, KP=1000/분, TJ=40분, TD=10분으로 하였다.
이와 같이 하여 제어를 행한 결과를 도 4에 나타낸다.
이 결과, 도 4에 도시한 바와 같이 외경은 30±0.5㎜으로 변동이 크게 되어 있다.
(비교예 2)
이 예에서는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 도 1 및 도 2에 나타낸 연신 장치 및 제어 장치를 이용하여, 제어를 행하고 있지만, 계수를 전환하는 일없이, 연신 공정 전체에 걸쳐, KP=1000/분, TJ=1O00분, TD=100분으로 하였다.
이와 같이 하여 제어를 행한 결과를 도 5에 나타낸다.
이 결과에 대해서도, 도 5에 도시한 바와 같이 외경은 30±0.4㎜으로 변동이 크게 되어 있다.
(비교예 3)
이 예에서는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 도 1 및 도 2에 도시한 연신 장치 및 제어 장치를 이용하여, 제어를 행하고 있지만, 제어 방식으로서 하기의 관계식으로 표시되는 방식을 이용하여 연신을 행하였다.
Figure 112004055771575-pct00004
여기서도, 계수를 전환하는 일없이, 연신 공정 전체에 걸쳐, KP=50/분, VO=50/분로 하였다.
이와 같이 하여 제어를 행한 결과를 도 6에 나타낸다.
이 결과, 도 6에 도시한 바와 같이 외경은 변동이 크게 되어 있다.
상기 실시예 1과 비교예 1 내지 3의 비교로부터, 제어 항목에 따른 적어도 하나의 계수를 외경의 측정값의 목표값과의 차에 따라 전환하는 것에 의해, 고 밀도의 외경 제어를 행할 수 있음을 알 수 있다.
상기 실시예에서는, 측정한 외경과 목표 외경과의 차가 0.3㎜의 시점에서 전환하였지만, 여러 가지의 실험을 행한 결과, O.1∼1.0㎜의 범위에 있는 전환점에서 계수를 전환하도록 하면, 고 밀도의 외경 제어를 행하는 것이 가능한 것을 알 수 있었다.
또한, 외경의 측정값과 목표값과의 차가 아니라, 이 차의 단위 시간당의 변화값에 의해서도, 보다 빠르게 변화를 예측할 수 있어, 차의 단위 시간당의 변화값의 크기에 근거하여 제어 방식을 전환하도록 하더라도 좋다. 이러한 제어에 의해 서도, 보다 응답성 좋게 검지할 수 있다.
상기 실시예에서는, 제어 방식은 PID를 이용하여, 파라미터를 전환하도록 하였지만, 적어도 한쪽에, PID를 이용하는 것에 의해, 외경의 측정값의 목표값과의 차에 따른 비례에 가하여, 그 미분량 및 적분량에 따라 제어를 행하도록 하더라도, 고속이고 또한 신뢰성이 높은 제어가 가능해진다.
PID 제어 방식에 의한 파라미터도, 비례 정수, 미분 시간, 적분 시간이 있어, 이들 설정값을 2 단계 설정해 놓도록 하여, 실제로 연신을 행하고 있는 경우의 목표값과의 차 및 또는 이 차의 단위 시간당의 변화값의 크기에 의해서, 어느 쪽의 설정값을 사용할지를 선택하여 자동적으로 전환하도록 하더라도 좋다.
또한, PID 제어에 한하지 않고 더욱 간단한 비례 제어에도 응용할 수 있다. 이 경우는 PID 값이 아니라, 비례 정수를 2 단계 설정해 놓도록 하여, 이 비례 정수를 전환하도록 하더라도 좋다. 이 전환은, 소정의 시점의 전후, 예컨대, 목표값의 근방에 도달한 후에는, 제어를 하지 않고, 일정 조건으로 연신을 행하는 것과 같은 경우도 포함하는 것으로 한다.
바람직하게는 이 제어 방식은, 외경의 측정값과 목표값과의 차의 비례에 의한 제어를 포함하여, 그 비례 정수를 전환하도록 한다. 이와 같이, 너무 빠른 응답을 필요로 하지 않는 연신의 경우에는, PID 제어가 아니라, 보다 단순한 파라미터의 제어 방식인 비례 제어 방식을 이용하도록 하더라도 좋다. 또한 외경의 측정값과 목표값과의 차 또는 차의 단위 시간당의 변화값이 소정의 값보다도 작아진 후에는, 계수를 O로 하는, 즉 제어하지 않도록 하는 것도 가능하다.
또한 바람직하게는 제어 방식 뿐만 아니라, 제어 대상을 변화시키도록 하여, 상측 구동부 처크 속도의 변화량 및 하측 구동부 처크 속도의 변화량의 비율을 변경하는 방식인 것을 특징으로 한다.
본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있음은 당업자에 있어서 명백하다.
본 출원은, 2002년 6월 19일 특허 출원의 일본 특허 출원(특허 출원 2002-178372)에 근거하는 것이며, 그 내용을 여기에 참조로서 인용한다.
이상 설명한 바와 같이, 연신 제어의 경우, 연신 개시단과 연신 후 유리 모재의 중앙부 부근에서는 상태가 크게 상이하기 때문에, 적정한 제어를 행하기 위해서 필요한 제어 파라미터로 되도록, 그 시점에 따라 상이한 제어 파라미터를 이용하여 제어를 행함으로써 유리 모재 전체 길이에 걸쳐 적정한 제어를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 제어 파라미터의 전환 조건으로서, 측정값의 목표 외경과의 차에 부가하여, 단위 시간당의 차의 변화값을 설정함으로써, 연신 상태의 변화를 보다 응답성 좋게 검지할 수 있어, 고속이고 또한 신뢰성이 높은 제어가 가능해진다.
본 발명의 연신 장치에 의하면, 측정값과 목표값의 차 및 단위 시간당의 차의 변화값 중 적어도 하나에 근거하여, 측정 대상으로 되는 제어 항목 중 적어도 하나의 제어 방식을 전환할 수 있도록 전환 수단을 구비하여 외경 변동이 큰 부분과 작은 부분에서 제어 방식을 변경하도록 하고 있기 때문에, 연신 전체 길이에 걸쳐 적정한 제어를 행하는 것이 가능해진다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 유리 모재 연신부의 외경을 소정의 위치에서 측정하고,
    하기의 식에 근거하여, 제어 항목을 제어해서, 유리 모재를 연신하는 방법 으로서,
    Figure 112010013027019-pct00005
    상기 식에서, 상기 E(t) 및 dE(t)/dt 중 적어도 하나가 소정의 값을 초과한 시점에서,
    KP, TJ, TD 중 적어도 하나를, 제 1 값으로부터 그 제 1 값과는 상이한 제 2 값으로 변경하는 유리 모재의 연신 방법.
    E(t) : 상기 측정점에 있어서의 상기 외경의 측정값과 목표값과의 차,
    Figure 112010013027019-pct00014
    dE(t)/dt : E(t)의 단위 시간당의 변화값,
    X : 상기 제어 항목으로서, 유리 모재를 가열하는 열원에 대한 유리 모재의 상대 투입 속도, 상기 열원에 대한 유리 모재의 상대 연신 속도 및 상기 열원의 가열 온도 중 어느 하나.
    Vo : 정수
    KP, TJ, TD : 계수. KP는 0이 아니고, TJ, Td 중 적어도 하나의 계수는 0이 아님.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외경의 목표값과, 상기 외경의 측정값과의 차에 있어서의 상기 소정의 값은, 0.1∼1.0㎜의 범위 내에 있는 유리 모재의 연신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외경의 목표값과 상기 외경의 측정값과의 차의 단위 시간당의 변화값의 상기 소정의 값은, 적어도 0.3∼3.0㎜/분의 범위 내에 있는 유리 모재의 연신 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 외경의 목표값과 상기 외경의 측정값과의 차, 혹은 상기 차의 단위 시간당의 변화값이, 상기 소정의 값보다 큰 경우, 상기 제어 계수의 상기 제 2 값은 상기 차에 관한 계수로서 10∼2000/분의 범위 내, 상기 차의 소정 시간의 적분값에 관한 계수로서 50분 이상, 및 상기 차의 단위 시간당의 변화값에 관한 계수로서 5분 이상으로 한 유리 모재의 연신 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 외경의 목표값과 상기 외경의 측정값과의 차, 혹은 상기 차의 단위 시간당의 변화값이 상기 소정의 값보다 작은 경우, 상기 제어 계수의 상기 제 2 값은 상기 차에 관한 계수로서 10∼2000/분의 범위 내, 상기 차의 소정 시간의 적분값에 관한 계수로서 500분 이하, 및 상기 차의 단위 시간당의 변화값에 관한 계수로서 200분 이하인 유리 모재의 연신 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상부 파지(把持) 수단 및 하부 파지 수단에 의해 상기 유리 모재의 상하를 파지하여 잡아당기는 것이며,
    상기 상부 파지 수단의 속도의 변화량 및 상기 하부 파지 수단의 속도의 변화량의 비율 중 적어도 하나를 변경하고, 상기 유리 모재의 상대 투입 속도 및 상기 유리 모재의 상대 연신 속도 중 적어도 하나를 변경하는 모재의 연신 방법.
  8. 삭제
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