KR101100845B1 - Welding method and welder of quartz glass member - Google Patents

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신에쯔 세끼에이 가부시키가이샤
가부시키가이샤 후쿠이 신에쯔 세끼에이
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Abstract

본 발명은 석영유리부재의 용접 부분에 오목(凹)부의 발생이나 기포가 혼입되지 않고 광학적 얼룩도 생기지 않으며 용접봉을 사용하지 않고 간편하게 석영유리부재를 용접할 수 있고, 광학 장치용으로 적합한 석영유리부재의 용접 방법 및 장치를 제공한다. 서로 마주 보는 한 쌍의 석영유리부재를 용접하는 방법에 있어서, 상기한 석영유리부재를 일정 간격으로 세로로 세워 대치시키는 공정, 상기 석영유리부재의 용접 부위를 양쪽에서 균일하게 가열 용융하는 공정 및 상기 한 쌍의 석영유리부재의 용융된 용접 부위를 일정 압력으로 맞대는 동시에 서로 밀어서 용착시키는 공정으로 이루어지도록 한다.

Figure R1020067007754

석영유리부재, 용접, 용착, 버너, 가동지지수단, 고정지지수단, 어닐 처리, 볼록(凸)부

The present invention does not generate concave portions or bubbles in the welded portion of the quartz glass member, does not cause optical stains, and can easily weld the quartz glass member without using a welding rod, and is suitable for an optical device. To provide a welding method and apparatus. A method of welding a pair of quartz glass members facing each other, the method comprising: standing up and replacing the quartz glass members vertically at a predetermined interval, uniformly heating and melting the welded portions of the quartz glass members on both sides; and The molten welded portions of the pair of quartz glass members are pressed to each other at a predetermined pressure, and then pushed together to weld.

Figure R1020067007754

Quartz glass member, welding, welding, burner, movable supporting means, fixed supporting means, annealing treatment, convex part

Description

석영유리부재의 용접방법 및 장치{Welding method and welder of quartz glass member}Welding method and apparatus of quartz glass member {Welding method and welder of quartz glass member}

본 발명은 한 쌍의 석영유리부재(部材)를 용접봉(溶接棒)을 사용하지 않고 효율적인 동시에 간편하게 용접할 수 있도록 하는 석영유리부재의 용접 방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for welding a quartz glass member that allows a pair of quartz glass members to be welded efficiently and conveniently without using a welding rod.

일반적으로 한 쌍의 석영유리부재를 용접하는 방법으로서는, 석영유리제의 용접봉을 사용하여, 이 용접봉을 용융하는 것에 의하여 석영유리부재끼리 접합하는 방법이 사용되고 있는데, 이 방법은 비교적 쉽게 석영유리제품을 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나 그 반면에, 용접봉을 용융하여 용접체(溶接體)를 용접부위에 충분하게 용착시켜야 하고, 숙련된 작업자의 경험과 기능도 필요하고, 작업시간이 길어지는 단점이 있었다. 또한, 석영유리부재를 용접하는 태양으로서는 용접할 때 용접부위 단면 형상의 변화에 따라 도 5에 나타낸 것과 같이 3종류의 태양이 알려져 있다. 즉 석영유리부재 A, B의 용접부위의 단면이 평탄면 A1, B1 인 Ⅰ형[도5(a)], 단면이 선단 방향으로 아래를 향하는 편면 테퍼(taper)면 A2, B2 인 Ⅴ형[도5(b)] 및 단면이 선단 방향으로 아래 방향 및 위 방향을 향하는 양면 테퍼면 A3, A4, B3, B4 를 가지는 Ⅹ형[도5(c)]이 있다.In general, as a method of welding a pair of quartz glass members, a method of joining quartz glass members by melting the electrode using a quartz glass welding rod is used. There is an advantage to this. On the other hand, however, the welding rod must be melted to sufficiently weld the welded body to the welding site, and experience and function of a skilled worker are required, and work time is long. In addition, as an aspect of welding a quartz glass member, three kinds of aspects are known as shown in FIG. 5 according to the change of the cross-sectional shape of a welding part at the time of welding. That is, type I (Fig. 5 (a)) in which the cross sections of the welded portions of the quartz glass members A and B are flat surfaces A 1 and B 1 , the one side taper faces A 2 and B 2 whose cross sections are directed downward in the tip direction. There is an in-V type (Fig. 5 (b)) and an X-type (Fig. 5 (c)) having a double-sided taper surface A 3, A 4, B 3, B 4 whose cross section is directed downward and upward in the tip direction. .

위에서 설명한 용접봉을 사용하는 용접방법에 있어서의 문제점을 극복하기 위해, 용접봉을 사용하지 않고 기계적으로 석영유리부재를 접합하는 방법 및 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1). 이 특허문헌 1에 기재된 종래방법에 대해서는 도 6 및 도 7을 사용하여 설명한다. 도 6은 이 종래방법의 공정순서의 일례를 나타낸 플로차트이고, 도 7은 이 종래방법의 순서의 일례를 나타낸 정면 모식도이다. 이 종래방법에서는, 우선 석영유리부재 A, B의 접합부 A1, B1을 맞댄다[도 6의 스텝 200, 도 7(a)]. 이 종래방법에 있어서 석영유리부재 A, B는 좌우방향(이 경우 버너는 상하방향) 또는 상하방향(이 경우 버너는 좌우방향)으로 대치시키지만, 그 접합부는 항상 수평방향에 위치하는 구성(버너도 항상 수평방향가열만 함)을 나타내고 있을 뿐이고, 석영유리부재 A, B를 좌우방향에 세로로 세워 대치하여 접합부가 수직방향으로 위치하는 구성(버너도 수직방향가열)에 관해서는 개시 또는 시사하지 않고 있다.In order to overcome the problems in the welding method using the welding rod described above, a method and an apparatus for joining a quartz glass member mechanically without using the welding rod have been proposed (Patent Document 1). The conventional method described in this patent document 1 is demonstrated using FIG. 6 and FIG. Fig. 6 is a flowchart showing an example of the procedure of this conventional method, and Fig. 7 is a front schematic diagram showing an example of the procedure of this conventional method. In this conventional method, first, the joining portions A 1 and B 1 of the quartz glass members A and B are brought back together (step 200 in FIG. 6 and FIG. 7 (a)). In this conventional method, the quartz glass members A and B are replaced in the left and right direction (in this case, the burner is up and down direction) or in the up and down direction (in this case, the burner is in the left and right direction), but the joining part is always located in the horizontal direction (the burner also It only shows horizontal heating at all times), and does not disclose or suggest the configuration in which the joining portions are located in the vertical direction by replacing the quartz glass members A and B vertically in the left and right directions. have.

다음으로, 수평방향으로 배치시킨 버너부에 의해서 석영유리부재 A, B의 접합부 A1, B1 의 양측부터 그 접합부 전체를 균일하게 가열하여 용융한다[도 6의 스텝 202, 도 7(b)]. 더욱이 석영유리부재 A, B에 외력을 가하여 접합부 A1, B1 전체를 서로 밀어서 용착부 D를 끼워 용착시켜서[도 6의 스텝 204, 도 7(c)], 용접석영유리부재 YAB를 작성한다[도 7(d)]. 이 종래방법에 있어서, 석영유리부재 A, B는 정지된 외력(속도를 가지지 않음)으로 서로 밀리기 때문에, Ⅰ형의 접합상태로 접합이 평평하고 매끄럽게 마무리되지 않는다. 이하에서 설명하는 본 발명방법에 있어서는, 석영유리부재 A, B는 일정 속도를 가지는 외력으로 서로 밀리기 때문에, 접합부분에는 부풀어 오른 볼록(凸)부가 형성된다. 이 점이 종래기술과 본 발명의 다른 점이다. 이 용접석영유리 YAB에 대하여 필요에 따라 그 용착부 D 또는 그 근처에서 어닐 처리를 실시하여 열변형을 제거한다(도 6의 스텝 206). 그 후, 이 용접석영유리 YAB를 냉각시키고(도 6의 스텝 208), 용접석영유리부재 YAB를 완성한다. Next, the entire joint part is uniformly heated and melted from both sides of the joint parts A 1 and B 1 of the quartz glass members A and B by the burner part arranged in the horizontal direction (step 202 of FIG. 6 and FIG. 7 (b)). ]. Further, by applying an external force to the quartz glass members A and B, the entire joints A 1 and B 1 are pushed together to weld the welded portions D (steps 204 and 7 in FIG. 6) to form a welded quartz glass member Y AB . (FIG. 7 (d)). In this conventional method, since the quartz glass members A and B are pushed together by a stationary external force (does not have a speed), the joining is not finished smoothly and smoothly in the type I joining state. In the method of the present invention described below, the quartz glass members A and B are pushed to each other by an external force having a constant speed, so that a bulging convex portion is formed at the joined portion. This is a difference between the prior art and the present invention. The weld quartz glass Y AB is annealed at or near the welded portion D as necessary to remove heat deformation (step 206 in FIG. 6). Thereafter, the welded quartz glass Y AB is cooled (step 208 in FIG. 6) to complete the welded quartz glass member Y AB .

특허문헌 1에 기재된 기술에서는 석영유리부재(판형상)를 작업파악수단 위에서 평면 위에 고정하고 석영유리부재를 맞댄 상태에서 가열, 용융시키는 형태의 용접을 해 왔다. 그러나 이 석영유리부재를 평면상(가로로 세움)에 배치시킨 상태에서, 석영유리부재의 양면을 상하방향부터 가열 및 용융시키면, 용융단계에서 석영유리부재의 자체 무게로 인해 아래쪽으로 늘어져 떨어지는 경향이 있었다. 아래쪽으로 떨어지는 상태에서 용접을 하면, 용접 면의 윗면에 늘어짐이 생기고 그 정도의 오목(凹)부가 생겨버리므로 용접된 석영유리부재의 평면성이 확보되지 않는 일이 있다. 이와 같이 오목(凹)부가 생기면 연삭에 의해서 오목(凹)부를 해소할 필요가 있지만, 오목(凹)부 연삭은 볼록(凸)부 연삭에 비하여 곤란한 작업이 동반되는 등 큰 문제로 된다.In the technique described in Patent Literature 1, welding has been carried out in which a quartz glass member (plate shape) is fixed on a flat surface on a work grasp means and heated and melted in a state of facing the quartz glass member. However, when the quartz glass member is placed in a plane (horizontal), both surfaces of the quartz glass member are heated and melted from the up and down direction, so that the quartz glass member tends to fall downward due to its own weight in the melting step. there was. When welding in a state of falling downward, sagging occurs on the upper surface of the welding surface, and concave portions of that extent are formed, so that the flatness of the welded quartz glass member may not be secured. In this way, when the concave portion is formed, it is necessary to eliminate the concave portion by grinding, but the concave portion grinding is a major problem such as difficult work is involved in comparison with the convex portion grinding.

특허문헌1 : 특개 2003-26433호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-26433

또한 상기한 특허문헌 1의 방법에서는 Ⅰ형을 맞대어 용접을 하면, 두꺼운 석영유리부재(예를 들면 두께 12mm)의 용접부 내부에서 기포의 혼입이 발생하는 일이 있었다. 기포의 혼입이 생기는 요인은 (1)석영유리부재의 두께가 큰 경우, (2)석영유리부재단면의 형상이 평평한 형상, 즉 Ⅰ형인 경우, (3)석영유리 단면의 하지(下地)형상(표면마무리 상태), 즉 표면 거칠기가 거친 경우, (4)가열에 의해 좌우되는 석영유리의 용융부족 등이 있다. 이와 같이, 용접부분에 기포가 혼입되면 광학적 얼룩이 존재하게 되어 광학장치용, 예를 들면 자외선 세정장치용 합성석영유리부재 등으로 사용하는 것은 부적당하였다. Moreover, in the method of the said patent document 1, when welding with type I butt welding, mixing of bubbles may generate | occur | produce inside the welding part of a thick quartz glass member (for example, thickness 12mm). The mixing of bubbles may be caused by (1) a large thickness of the quartz glass member, (2) a flat shape of the end surface of the quartz glass member, that is, type I, and (3) a bottom shape of the quartz glass cross section ( Surface finish), that is, when the surface roughness is rough, (4) lack of melting of the quartz glass which is influenced by heating. In this way, when bubbles are mixed in the welded portion, optical spots are present, and it is inappropriate to use them for optical devices, for example, synthetic quartz glass members for ultraviolet cleaning devices.

그래서 본 발명자들은 두꺼운 석영유리부재의 용접 면이 부풀어 오를 정도의 용접을 목적으로 하여 석영유리부재를 가열, 용융 및 용착하는 것에서 상기한 문제를 극복하는 용접방법을 개발하기 위해 예의(銳意) 연구를 계속한 결과 본 발명에 도달하게 되었다.Therefore, the present inventors have conducted extensive research to develop a welding method that overcomes the above problems in heating, melting, and welding a quartz glass member for the purpose of welding such that the weld surface of the thick quartz glass member swells. As a result, the present invention was reached.

본 발명은 석영유리부재의 용접부분에 오목(凹)부의 발생이나 기포의 혼입이 없고, 따라서 광학적 얼룩이 생기는 것이 없고 용접봉을 사용하지 않고 간편하게 석영유리부재를 용접할 수 있고 광학 장치용으로 적합하게 사용할 수 있는 석영유리부재의 용접방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is free from concave portions or mixing of bubbles in the welded portion of the quartz glass member, so that there is no optical stain, and it is possible to easily weld the quartz glass member without using a welding rod, and is suitable for use in an optical device. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for welding a quartz glass member.

상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 석영유리부재의 용접방법은 서로 마주보는 한 쌍의 석영유리부재의 양 단면을 용접하는 장치를 이용하는 용접방법으로, 일방의 석영유리부재를 세로로 세워 지지하는 고정지지수단과, 타방의 석영유리부재를 세로로 세워 지지하는 것과 동시에 상기 고정지지수단과 서로 마주 보고 탈부착 가능하게 설치된 가동지지수단과, 상기 한 쌍의 석영유리부재의 서로 마주보는 단면 용접부위를 가열 용융할 수 있도록 상기 고정지지수단과 가동지지수단 사이에 설치된 버너 수단으로 이루어진 석영유리부재의 용접장치를 이용하여서, 상기 석영유리부재를 일정 간격으로 세로로 세워 대치시키는 공정; 상기 석영유리부재의 단면 용접부위를 용접부위의 양측부터 상기 버너 수단에 의해 균일하게 가열 용융하는 공정; 상기 한 쌍의 석영유리부재의 용융된 단면 용접부위를 일정 압력으로 눌러 서로 맞대게 하는 동시에 서로 밀어서 용착하는 공정; 상기 용착된 석영유리부재의 용착부분에 부풀어 오른 볼록(凸)부를 가열 연화시켜서 열변형을 분산시키는 공정; 및 상기 용착된 석영유리부재가 냉각된 후 상기 부풀어 오른 볼록(凸)부를 연삭하여 평탄하도록 한 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명방법에서 사용하는 누르는 압력으로는 양방향에서 외력을 가해도 되지만, 일정 속도를 가진 한쪽 방향에서의 외력을 사용하는 것이 바람직하다. In order to solve the above problems, the welding method of the quartz glass member of the present invention is a welding method using a device for welding both end faces of a pair of quartz glass members facing each other, and to support one quartz glass member vertically. A fixed support means, a movable support means installed to support the other quartz glass member in a vertical direction and detachably facing each other with the fixed support means, and a sectional welding portion facing each other of the pair of quartz glass members; Using a welding apparatus of a quartz glass member made of a burner means provided between the stationary support means and the movable support means so as to be melted by heat, and vertically replacing the quartz glass members at regular intervals; Uniformly heating and melting the end face welded portion of the quartz glass member by the burner means from both sides of the welded portion; Pressing the molten end face welded portions of the pair of quartz glass members at a predetermined pressure to face each other and simultaneously pushing them to weld them; Heat-softening the convex portion bulging on the welded portion of the welded quartz glass member to disperse heat deformation; And grinding the flattened bulging convex part after the welded quartz glass member is cooled. As the pressing pressure used in the method of the present invention, an external force may be applied in both directions, but it is preferable to use an external force in one direction having a constant speed.

본 발명방법에 있어서 상기 용착시킨 석영유리부재의 용착 부분에 부풀어 오른 볼록(凸)부를 형성하도록 석영유리부재를 맞대는 동시에 서로 미는 것이 좋다. In the method of the present invention, it is preferable that the quartz glass members are pressed together and pushed together so as to form bulging convex portions on the welded portions of the welded quartz glass members.

본 발명방법에 있어서 상기 용착시킨 석영유리부재의 용착 부분 및 그 근접부분을 가열 연화시켜서 열변형을 분산시키는 공정을 추가로 실시하는 것이 바람직하다.In the method of the present invention, it is preferable to further perform the step of dispersing heat deformation by softening the welded portion of the welded quartz glass member and its adjacent portion.

본 발명의 석영유리부재의 용접장치는 서로 마주보는 한 쌍의 석영유리부재의 단면을 용접하는데 사용되는 장치로서, 앞서의 석영유리부재의 용접방법을 실시하기 위한 것으로, 일방의 석영유리부재를 세로로 세운 상태에서 지지하는 고정지지수단과, 타방의 석영유리부재를 세로로 세운 상태에서 지지하는 동시에 상기한 고정지지수단과 서로 마주 보고 탈부착 가능하게 설치된 가동지지수단과, 상기한 한 쌍의 석영유리부재의 서로 마주 보는 단면 용접부위를 가열 용융할 수 있도록 상기한 고정지지수단과 가동지지수단 사이에 설치된 버너 수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다. The welding apparatus of the quartz glass member of the present invention is an apparatus used for welding the end faces of a pair of quartz glass members facing each other, and is for carrying out the welding method of the quartz glass member as described above. Fixed support means for supporting in a standing state, movable support means for supporting the other quartz glass member in a vertical state while being detachably facing each other with the fixed supporting means, and the pair of quartz glass It characterized in that the burner means provided between the fixed support means and the movable support means so as to heat-melt the cross-sectional welding portions of the members facing each other.

상기 버너 수단은 1쌍의 스트레이트버너를 사용하고 상기 석영유리부재의 용접부위에서 마주보고 평행하게 그 양측에 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다. The burner means is preferably installed so as to use a pair of straight burners and located on both sides of the quartz glass member facing each other in parallel.

상기 버너 수단은 상하방향으로 이동가능하고 동시에 임의의 각도로 기울어 질 수 있도록 설치하는 것이 가장 바람직하다.The burner means is most preferably installed to be movable in the vertical direction and at the same time inclined at any angle.

본 발명방법에 의하면 석영유리부재의 용접부분에 오목(凹)부의 발생이나 기포의 혼입이 없고, 따라서 광학적 얼룩이 생기지 않고 용접봉을 사용하지 않아서 간편하게 석영유리부재를 용접할 수 있고, 완성된 용접석영유리부재는 광학장치용 석영유리부재로 적합하게 사용할 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 장치는 본 발명방법의 실시에 유효하게 사용될 수 있다.According to the method of the present invention, there is no occurrence of concave portions or mixing of bubbles in the welded portion of the quartz glass member, so that no optical stains are generated and the quartz glass member can be easily welded without using a welding rod. The member has an effect that can be suitably used as a quartz glass member for an optical device. The apparatus of the present invention can be effectively used in the practice of the method of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 석영유리부재의 용접장치의 사시설명도이다.1 is a facility name of the welding device for a quartz glass member according to the present invention.

도 2는 본 발명에 관한 석영유리부재의 용접방법의 공정순서의 일례를 나타낸 플로차트(flow chart)이다.2 is a flowchart showing an example of the process procedure of the method for welding a quartz glass member according to the present invention.

도 3은 본 발명에 관한 석영유리부재의 용접방법의 순서를 일례로 나타낸 정면 모식도이고, (a)는 석영유리부재를 일정 간격으로 세로로 세워 대치시킨 상태, (b)는 석영유리부재의 용접부위를 화염으로 가열하고 있는 상태, (c)는 석영유리부재의 용접부위가 용융되고 있는 상태, (d)는 석영유리부재의 용융된 용접부위를 맞댄 상태, (e)는 (a)의 상태에서 더욱 석영유리부재를 서로 밀어서 볼록(凸)부를 형성하는 상태를 각각 나타낸다.3 is a schematic front view showing an example of a method of welding a quartz glass member according to the present invention, (a) is a state in which the quartz glass members are vertically replaced at regular intervals, and (b) is welding of the quartz glass members. The part is heated with a flame, (c) is the welded part of the quartz glass member being melted, (d) is brought back to the molten welded part of the quartz glass member, and (e) is the condition of (a). In the following, the quartz glass members are pushed together to form convex portions, respectively.

도 4는 도 3과 동일한 순서를 나타내는 상면 모식도이다.4 is a schematic top view showing the same procedure as in FIG. 3.

도 5는 석영유리부재의 용접상태를 나타낸 설명도로서 (a)는 Ⅰ형, (b)는 V형 및 (c)는 Ⅹ형의 태양을 각각 나타낸다.Fig. 5 is an explanatory view showing a welded state of a quartz glass member, in which (a) shows type I, (b) shows V-type and (c) shows V-shape.

도 6은 종래의 석영유리부재의 접합방법의 공정 순서의 일례를 나타낸 플로 차트이다.6 is a flowchart showing an example of a process procedure of a conventional method for joining a quartz glass member.

도 7은 종래의 석영유리부재의 접합방법의 순서의 일례를 나타낸 정면 모식도이다.7 is a front schematic view showing an example of a procedure of a conventional method for joining a quartz glass member.

[부호의 설명] [Description of the code]

10:용접장치, 14:고정지지수단, 16:제1기대(基臺), 18a, 18b:제1하부지지구, 20a, 20b:제1상부지지구, 22:가동지지수단, 26:제2기대, 28:레일, 30:가동대, 32a, 32b:제2하부지지구, 34a, 34b:제2상부지지구, 36:제3기대, 38a, 38b:스트레이트버너, 38: 버너 수단, 40: 버너 보지(保持)부재, A, B:석영유리부재.DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Welding apparatus, 14: Fixed support means, 16: 1st base support, 18a, 18b: 1st lower support part, 20a, 20b: 1st upper support part, 22: movable support means, 26: 2nd Expectation, 28: rail, 30: movable base, 32a, 32b: second lower support, 34a, 34b: second upper support, 36: third expectant, 38a, 38b: straight burner, 38: burner means, 40: Burner holding member, A, B: Quartz glass member.

이하에서 본 발명의 실시 형태를 첨부된 도면의 근거하여 설명하지만, 도시 예는 예시적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 기술사상에서 일탈하지 않는 한 다양한 변형이 가능함은 말할 것도 없다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings, but illustrated examples are shown by way of example, and various modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.

도 1은 본 발명에 관한 석영유리부재의 용접장치의 사시설명도이다. 도면에서 (10)은 본 발명에 관련된 석영유리부재의 용접장치이다. 이 용접장치(10)는 제1석영유리부재(A)를 지지하는 고정지지수단(14)를 가지고 있다. (16)은 고정 지지수단(14)을 구성하는 제1기대(基臺)이다. 이 제1기대(16)의 윗면에는 제1석영유리부재(A)의 하부를 지지하는 제1하부지지구(18a), (18b) 및 제1보조받침구(18c), (18d)가 설치되어 있다. (20a), (20b)는 제1석영유리부재(A)의 상부를 지지하는 제1상부지지구이다.Brief Description of Drawings [Fig. 1] Fig. 1 is an explanatory view of a facility for welding a quartz glass member according to the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a welding device for the quartz glass member according to the present invention. This welding apparatus 10 has the fixed support means 14 which support the 1st quartz glass member A. As shown in FIG. Reference numeral 16 is a first expectation constituting the fixed support means 14. On the upper surface of the first expectation 16, first lower supporters 18a, 18b and first auxiliary supporters 18c, 18d supporting lower portions of the first quartz glass member A are provided. have. 20a and 20b are first upper supports for supporting the upper portion of the first quartz glass member A. As shown in FIG.

(22)는 제2석영유리부재(B)를 지지하는 가동지지수단으로서, 상기 고정지지 수단(14)에 서로 마주보고 탈부착 가능하게 설치되어 있다. (26)은 가동지지수단(22)을 구성하는 제2기대이다. 이 제2기대(26)의 윗면에서는 레일(28),(28)이 길이 방향으로 부설되고, 이 레일(28), (28)위에는 가동대(30)가 길이 방향으로 접동자재하게 설치되어 있다. 이 가동대(30)의 윗면에는 제2석영유리부재(B)의 하부를 지지하는 제2하부지지구(32a), (32b) 및 제2보조받침구(32c), (32d)가 설치되어 있다. (34a), (34b)는 제2석영유리부재(B)의 상부를 지지하는 제2상부지지구이다. 상술한 각 지지구 (18a), (18b), (20a), (20b), (32a), (32b), (34a), (34b)에 대해서는 기계적인 정적(靜的) 정밀도가 유지되고, 미리 길이가 설정된 석영유리부재(A), (B)를 지지하고 그 용접부위인 단면(A1), (B1)이 동일 선상에서 서로 마주보도록 구성되어 있다.Reference numeral 22 is a movable support means for supporting the second quartz glass member B, and is attached to the fixed support means 14 so as to face each other and detachably. Reference numeral 26 is a second expectation constituting the movable support means 22. On the upper surface of the second base 26, rails 28 and 28 are laid in the longitudinal direction, and on the rails 28 and 28, the movable table 30 is provided to slide in the longitudinal direction. . On the upper surface of the movable table 30, second lower support members 32a, 32b and second auxiliary support members 32c, 32d, which support the lower part of the second quartz glass member B, are provided. . 34a and 34b are second upper supporters which support the upper part of the 2nd quartz glass member B. As shown to FIG. The mechanical static accuracy is maintained for each of the above-described supports 18a, 18b, 20a, 20b, 32a, 32b, 34a, and 34b, The quartz glass members A and B set in advance in length are supported, and end faces A 1 and B 1 , which are welding portions thereof, face each other on the same line.

(36)은 제3기대로서, 제1기대(16) 및 제2기대(26) 사이에 설치되어 있다. 이 제3기대(36)의 윗면에는 한 쌍의 스트레이트버너(38a), (38b)로 구성된 버너 수단(38)을 보지하는 버너 보지부재(40)가 설치되어 있다. 이 버너 수단(38)은 석영유리부재(A), (B)의 용접부위 (A1), (B1)에 대하여 평행하게 그 양측에 위치하도록 설치되어 있다. 버너보지부재(40)는 아래위로 자유로이 움직일 수 있는 동시에 경사 각도의 조정이 가능하게 설치되어 있어, 따라서 버너 수단(38)은 상하방향으로 이동 가능하고 동시에 임의 각도로 기울어질 수 있게 되어 있다.Reference numeral 36 is a third base, which is provided between the first base 16 and the second base 26. The burner holding member 40 holding the burner means 38 which consists of a pair of straight burners 38a and 38b is provided in the upper surface of this 3rd base 36. As shown in FIG. The burner means 38 is provided so as to be located on both sides of the quartz glass members A and B in parallel to the welded portions A 1 and B 1 . The burner holding member 40 can be freely moved up and down, and the tilt angle can be adjusted. Therefore, the burner means 38 can be moved up and down and can be tilted at any angle.

상기한 구성에 의하여 기계적 정밀도가 확보된 고정지지수단(14)에 의해 지지된 제1석영유리부재(A)의 용접부위, 즉 한쪽 단면(A1)과 기계적 정밀도가 확보된 가동지지수단(22)에 의해 지지된 제2석영유리부재(B)의 용접부위, 즉 한쪽 단면(B1)을 버너 수단(38)의 화염(F), (F)을 사용하여 용융하고, 이 용융한 용접부위(A1),(B1)를 가동지지수단(22)을 고정지지수단(14) 방향으로 이동시켜서 용접부위 (B1)를 용접부위(A1)에 일정 속도로 맞대게 하는 동시에 서로 밀어서(충돌시킴) 용착시킬 수 있다. 이때, 용접부위(A1), (B1)를 충돌시키는 외력(일정 속도를 가지는 한쪽 방향에서의 외력)에 의해서 맞대는 동시에 서로 밀리게 하여 용접부위에 부풀어 오른 볼록(凸)부(C)가 형성된다(도 3 및 도 4). According to the above configuration, the welding portion of the first quartz glass member A supported by the fixed support means 14 having the mechanical precision secured, that is, one end A 1 and the movable support means 22 having the mechanical precision secured. Welded portion of the second quartz glass member B, i.e., one end face B 1 , was melted using the flames F and F of the burner means 38, and the welded portion was melted. (A 1 ), (B 1 ) by moving the movable support means 22 in the direction of the fixed support means 14 to weld the welding portion (B 1 ) to the welding portion (A 1 ) at a constant speed, while pushing each other (Collision) It can weld. At this time, the welded part (A 1), (B 1) the impact external force convex matdae by (external force in one direction and having a constant rate) is to shop at the same time ms each other swollen over the weld (凸) unit (C) for Formed (FIGS. 3 and 4).

또 필요에 따라서, 버너 수단(38)을 사용하여, 이 용접한 석영유리부재의 용접부위를 연화 가열시켜서 열변형을 분산시킬 수 있다. 임의의 경사각도로 위치한 스트레이트 가열장치(석영유리부재에 대해 마주한 한 쌍의 스트레이트 버너)로, 용접부분 및 그 근접부분(버너의 가동범위부분)을 석영유리의 연화점 근처까지 가열하므로 용접에 의해 발생한 열변형을 분산시킬 수 있고, 용접 석영유리부재가 깨지는 일이 발생하지 않게 된다. 또, 통상은 용접 후에 어닐 화로에서 어닐 처리를 하는데 어닐 처리는 석영유리부재 전체를 연화점 근처까지 가열하여 어닐 처리를 행하기 때문에, 면적이 큰 판은 그 평면성이 상실되는 단점이 있었다. 그러나 이 스트레이트 가열장치를 사용하는 것에 의하여 고정지지수단(14) 및 가동지지수단(22)에 대하여 설정된 기계적 정밀도와 같은 형태의 평면성이 확보된 상태에서 용접 석영유리부재가 얻어지므로 유리하다.If necessary, the burner means 38 can be used to soften and heat the welded portion of the welded quartz glass member to disperse the thermal strain. Straight heating device (a pair of straight burners facing the quartz glass member) located at an arbitrary inclination angle, heat generated by welding because the welding part and its proximal part (moving range part of the burner) are heated to the softening point of quartz glass. The deformation can be dispersed, and the welding quartz glass member is not broken. In general, annealing is usually performed in an annealing furnace after welding. Since the annealing treatment is performed by heating the entire quartz glass member to near the softening point, a plate having a large area has a disadvantage in that its planarity is lost. However, by using this straight heating device, it is advantageous because a welded quartz glass member is obtained in a state in which planarity, such as a mechanical precision set for the fixed support means 14 and the movable support means 22, is obtained.

계속해서, 본 발명에 관한 석영유리부재의 용접방법에 관해서 도 1에 나타난 본 발명의 용접장치를 참조하면서 도 2 내지 도 4를 사용하여 설명한다. 도 2는 본 발명에 관한 석영유리부재 용접방법의 공정 순서를 일례로 나타낸 플로차트이고, 도 3은 본 발명방법의 순서를 일례로 나타낸 정면 모식도이고 도 4는 도 3과 동일한 순서를 나타내는 상면 모식도이다.Then, the welding method of the quartz glass member which concerns on this invention is demonstrated using FIGS. 2-4, referring the welding apparatus of this invention shown in FIG. 2 is a flowchart showing an example of a process procedure of a method for welding a quartz glass member according to the present invention, FIG. 3 is a schematic front view showing an example of the procedure of the present invention, and FIG. 4 is a schematic top view showing the same procedure as in FIG. .

우선, 한 쌍의 석영유리부재(A), (B)를 일정 간격으로 세로로 세워 마주 보게 한다.[도 2의 스텝 100, 도 3 및 도 4의 (a)]. 즉 고정지지수단(14)에 일방의 석영유리부재(A)를 세로로 세워 지지시키고, 가동지지수단(22)에 다른 석영유리부재(B)를 세로로 세워 지지시킨다. 가동지지수단(22)에 지지시킨 석영유리부재(B)를 이동시켜서 석영유리부재(A), (B)를 일정 간격으로 세로로 세워 대치시킬 수 있다.First, a pair of quartz glass members A and B are faced vertically at regular intervals (step 100 of FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4A). That is, one quartz glass member A is vertically supported by the fixed support means 14, and the other quartz glass member B is vertically supported by the movable support means 22. The quartz glass members B supported by the movable support means 22 can be moved to vertically replace the quartz glass members A and B at regular intervals.

다음으로, 버너 수단(38)을 사용하여 석영유리부재(A), (B)의 용접부위 (A1), (B1)을 균일하게 가열 용융한다[도 2의 스텝 102, 도 3 및 도 4의 (b), (c)]. 가동지지수단(22)에 지지된 석영유리부재(B)를 이동시켜서 용융한 용접부위(A1), (B1)을 일정 속도로 맞대게 하는 동시에 서로 밀어서 누름(押) 압력 상태로 하고, 바깥 둘레 면에 돌출되어 부풀어 오른 볼록(凸)부(C)를 형성한 상태에서 용착하고, 석영유리부재(A), (B)를 용접해서 용접 석영유리부재(WAB)를 작성한다[도 2의 스텝 104, 도 3 및 도 4의 (d), (e)]. 상기한 마주 댄 모양은 일방의 석영유리부재 만을 이동시키는 경우에 관하여 설명한 것이지만, 양쪽 방향의 석영유리부재를 이동시키는 것도 가능하다.Next, using the burner means 38, the welded portions A 1 and B 1 of the quartz glass members A and B are uniformly heated and melted (steps 102, 3 and 3 of FIG. 2). 4 (b), (c)]. The quartz glass member B supported by the movable support means 22 is moved to abut the welded parts A 1 and B 1 at a constant speed, and are pushed to each other in a pressing pressure state. It welds in the state which protruded on the outer peripheral surface, and the bulging convex part C was formed, and welds quartz glass members A and B to produce a welded quartz glass member W AB (FIG. Step 104 of Fig. 2, Figs. 3 and 4 (d) and (e)]. Although the above-mentioned opposing shape demonstrated the case where only one quartz glass member is moved, it is also possible to move the quartz glass member of both directions.

이 용접 석영유리부재(WAB)에 대해서 필요에 따라, 버너 수단(38)을 사용하여 그 용접부분 및 그 근접부위를 가열 연화시켜서 열변형을 분산시킨다(도 2의 스텝 106). 그 후 용접 석영유리(WAB)를 냉각한다(도 2의 스텝 108). 냉각 방법에 관해서는 특별한 한정은 없지만, 용접 석영유리(WAB)를 대기 중에서 방치하여 자연 냉각시키는 것이 좋다. 냉각한 용접 석영유리(WAB)의 볼록(凸)부(C)를 연삭하여 평탄하게 하고(도 2의 스텝 110), 용접 석영유리부재(WAB)를 완성한다(도 2의 스텝 112). 이렇게 해서 얻어진 석영유리부재(WAB)는 그 용접 부분에 기포의 혼입이 없고, 따라서 광학적 얼룩이 발생하지 않고, 광학 장치용, 예를 들면 자외선 세정 장치용 석영유리부재 등으로 사용하기에 양호한 성능을 가진다.With respect to this welded quartz glass member W AB , the burner means 38 is used to heat-soften the welded portion and its proximal portion, as necessary, to disperse the heat deformation (step 106 in Fig. 2). Thereafter, the welded quartz glass W AB is cooled (step 108 in FIG. 2). There is no particular limitation regarding the cooling method, but it is preferable to leave the welded quartz glass W AB in the air to naturally cool it. The convex portion C of the cooled welded quartz glass W AB is ground and smoothed (step 110 in FIG. 2), and the welded quartz glass member W AB is completed (step 112 in FIG. 2). . The thus-obtained quartz glass member W AB is free of bubbles in the welded portion, and thus does not generate optical stains, and thus exhibits good performance for use as an optical device, for example, a quartz glass member for an ultraviolet cleaning device. Have

또, 도 3 및 도 4의 예에서는, 석영유리부재(A), (B)의 용접부위가 Ⅰ형[도 5(a)]인 경우에 대해 설명했지만, 다른 모양 즉 Ⅴ형[도 5(b)], Ⅹ형[도 5(c)]처럼 용접부위의 단면을 처리한 경우에 대해서도 동일하게 적용 가능함은 말할 것도 없다. 특히 Ⅹ형 형태에 있어서는, 예를 들면 12mm 두께(선단 단면 4mm)의 석영유리부재의 경우에도 선단 중앙부에 버너 불꽃을 가하면 버너 불꽃에 의해 용해도 일어나기 쉽게 된다. 또 동일한 형태에서 단면의 면 부분에는 45°면에서 버너 화염을 가할 수 있게 되어 Ⅰ형에 비하여 용해가 증가한다. 결국, Ⅹ형은 Ⅰ형에 비해서, 버너 화염의 점(spot) 분(分) 또는 점 폭의 효율이 좋아서 용해에 영향을 미치고,석영유리부재 단면의 용해도가 증가하기 때문에 석영유리부재끼리의 용착마무리를 제어 및 조작하기 쉬워지는 이점이 있다. 또, Ⅹ형 석영유리부재에 대해서 용접 작업을 행하는 경우에는, 마주대서 충돌시키는 속도를 빠르게 하면 용착 부분의 부풀어 오른 볼록(凸)부의 폭이나 높이가 Ⅰ형 석영유리부재의 용착 부분에 비하여 크게 될 수 있다.3 and 4 illustrate the case where the welded portions of the quartz glass members A and B are type I (Fig. 5 (a)). b)], and the same can be applied to the case where the cross section of the welded portion is processed as in Fig. 5 (c). Particularly, in the shape of a fin, for example, even in the case of a quartz glass member having a thickness of 12 mm (4 mm in cross section), if a burner flame is applied to the center portion of the tip, solubility is likely to occur due to the burner flame. In the same form, burner flame can be applied to the surface portion of the cross-section, which increases the dissolution compared to type I. As a result, the Ⅹ type has better spot fraction or spot width efficiency than burner type I, which affects dissolution and increases the solubility of the cross section of the quartz glass member. There is an advantage that it is easy to control and operate the finish. In addition, in the case of performing a welding operation on a thin quartz glass member, if the speed to collide with each other is increased, the width and height of the bulging convex portion of the welded portion will be larger than that of the welded portion of the type I quartz glass member. Can be.

본 발명은 석영유리부재의 용접부분에 오목(凹)부의 발생이나 기포의 혼입이 없어서 광학적 얼룩이 생기지 않고, 용접봉을 사용하지 않아서 간편하게 석영유리부재를 용접할 수 있고, 완성된 용접석영유리부재는 광학장치용 석영유리부재로 바람직하게 사용할 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 장치는 본 발명의 실시에 유효하게 사용할 수 있다.According to the present invention, there is no occurrence of concavity or mixing of bubbles in the welded portion of the quartz glass member, and thus no optical stain is generated, and the quartz glass member can be easily welded without using a welding rod. There is an effect that can be preferably used as a quartz glass member for the device. The apparatus of the present invention can be effectively used in the practice of the present invention.

Claims (11)

서로 마주보는 한 쌍의 석영유리부재의 양 단면을 용접하는 장치를 이용하는 용접방법으로, 일방의 석영유리부재를 세로로 세워 지지하는 고정지지수단과, 타방의 석영유리부재를 세로로 세워 지지하는 것과 동시에 상기 고정지지수단과 서로 마주 보고 탈부착 가능하게 설치된 가동지지수단과, 상기 한 쌍의 석영유리부재의 서로 마주보는 단면 용접부위를 가열 용융할 수 있도록 상기 고정지지수단과 가동지지수단 사이에 설치된 버너 수단으로 이루어진 석영유리부재의 용접장치를 이용하여서, A welding method using a device for welding both end faces of a pair of quartz glass members facing each other, comprising: fixed support means for vertically supporting one quartz glass member, and vertically supporting the other quartz glass member vertically; A burner provided between the fixed support means and the movable support means to simultaneously heat-melt the end-welded portions of the pair of quartz glass members that face each other and are detachably installed facing each other with the fixed support means; By using a welding device of quartz glass member made of means, 상기 석영유리부재를 일정 간격으로 세로로 세워 대치시키는 공정;Placing the quartz glass members vertically at regular intervals to replace the quartz glass members; 상기 석영유리부재의 단면 용접부위를 용접부위의 양측부터 상기 버너 수단에 의해 균일하게 가열 용융하는 공정; Uniformly heating and melting the end face welded portion of the quartz glass member by the burner means from both sides of the welded portion; 상기 한 쌍의 석영유리부재의 용융된 단면 용접부위를 일정 압력으로 눌러 서로 맞대게 하는 동시에 서로 밀어서 용착하는 공정;Pressing the molten end face welded portions of the pair of quartz glass members at a predetermined pressure to face each other and simultaneously pushing them to weld them; 상기 용착된 석영유리부재의 용착부분에 부풀어 오른 볼록(凸)부를 가열 연화시켜서 열변형을 분산시키는 공정; 및Heat-softening the convex portion bulging on the welded portion of the welded quartz glass member to disperse heat deformation; And 상기 용착된 석영유리부재가 냉각된 후 상기 부풀어 오른 볼록(凸)부를 연삭하여 평탄하도록 한 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 석영유리부재의 용접방법.And welding the swelled convex part to make the flattened quartz glass member cool, and then flatten it. 제 1항에 있어서, 상기 압력은 일정 속도를 가진 한쪽 방향에서의 외력인 것을 특징으로 하는 석영유리부재의 용접방법.The method of welding a quartz glass member according to claim 1, wherein the pressure is an external force in one direction having a constant speed. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 서로 마주보는 한 쌍의 석영유리부재의 단면을 용접하는 데 사용되는 장치로서, 상기 제1항 또는 제2항에 기재된 석영유리부재의 용접방법을 실시하기 위한 석영유리부재의 용접장치에 있어서,An apparatus used for welding a cross section of a pair of quartz glass members facing each other, the apparatus for welding a quartz glass member for carrying out the welding method of the quartz glass member according to claim 1 or 2, 일방의 석영유리부재를 세로로 세워 지지하는 고정지지수단과; Fixed support means for vertically supporting one quartz glass member; 타방의 석영유리부재를 세로로 세워 지지하는 것과 동시에 상기 고정지지수단과 서로 마주 보고 탈부착 가능하게 설치된 가동지지수단과; A movable support means which supports the other quartz glass member vertically and is installed to be detachable while facing the fixed support means; 상기 한 쌍의 석영유리부재의 서로 마주보는 단면 용접부위를 가열 용융할 수 있도록 상기 고정지지수단과 가동지지수단 사이에 설치된 버너 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 석영유리부재의 용접장치.And a burner means provided between the fixed support means and the movable support means so as to heat-melt the cross-sectional welding portions of the pair of quartz glass members facing each other. 제 8항에 있어서, 상기 버너 수단이 한 쌍의 스트레이트 버너이고, 상기 석영유리부재의 단면 용접부위에 대하여 평행하게 그 양측에 위치하는 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 석영유리부재의 용접장치.9. The welding device of a quartz glass member according to claim 8, wherein the burner means is a pair of straight burners, and the burner means is installed on both sides of the quartz glass member in parallel with the end face welded portion. 제 8항에 있어서, 상기 버너 수단이 상하 방향으로 이동 가능하고, 동시에 임의 각도로 기울어질 수 있는 것을 특징으로 하는 석영 유리 부재의 용접 장치. 9. The welding apparatus of a quartz glass member according to claim 8, wherein the burner means is movable in the vertical direction and can be inclined at an arbitrary angle at the same time. 제 9항에 있어서, 상기 버너 수단이 상하 방향으로 이동 가능하고, 동시에 임의 각도로 기울어질 수 있는 것을 특징으로 하는 석영 유리 부재의 용접 장치. 10. The welding apparatus of a quartz glass member according to claim 9, wherein said burner means is movable in the vertical direction and can be inclined at an arbitrary angle at the same time.
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