JP2000302470A - ガラス母材延伸方法 - Google Patents

ガラス母材延伸方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型ガラス母材の加熱軟化部に作用させる引
取り力をある値以下に制限することにより、大きな駆動
装置を必要とせず、延伸後のガラスロッドの表面に傷が
付いたり微小な割れを発生することなく、また、大きな
残留歪みのないガラスロッドを提供する。 【解決手段】 ガラス母材1を加熱延伸して、所定の外
径を有するガラスロッド4を得る方法であって、延伸さ
れたガラスロッド4の外径、ガラスロッドの引取り距離
およびガラスロッドに作用する引取り力を検出し、ガラ
スロッドの外径と引取り距離からガラスロッドの自重を
算出し、前記ガラスロッドに作用する引取り力からガラ
スロッドの自重を減算して、ガラス母材1に対する加熱
軟化部12での引取り力を求め、加熱軟化部12での該
引取り力を7kg以上、80kg以下とすることを特徴
としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス母材を所定
の外径に延伸して、一定外径のガラスロッド(例えば、
光ファイバ母材)を得るガラス母材延伸方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス母材の延伸、特に大型ガラ
ス母材の延伸は、先ず、加熱炉に送り込まれた大型ガラ
ス母材を発熱体で加熱し、引取り機構により引取り力が
加えられ所望の直径へ延伸される。このとき、所望の外
径へ延伸されたガラスロッドは、引取り機構でのガラス
ロッド把持機構によりある大きさの力で把持され、大型
ガラス母材は該把持機構とガラスロッドの間で生じた摩
擦力以下の大きさの引取り力で延伸される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に大型ガラス母材
は、この下端に取り付けられたダミーロッドの部分で引
取り機構のガラスロッド把持機構により把持され、引取
り力が加えられて延伸される。このときガラス母材の形
状や加熱炉の特性、運転条件等により加熱炉の加熱軟化
部の温度は必要以上に上昇しやすく、延伸を行うには、
加熱軟化部にあるガラス母材の粘度が小さくなりすぎ、
望ましい値以下となることがある。加熱軟化部にあるガ
ラス母材の粘度が大きいときは、ガラス母材の自重はこ
の供給機構部で支持され、ガラス母材の各部には引張応
力が作用しているが、加熱軟化部にあるガラス母材の粘
度が小さくなりすぎると、延伸されたガラスロッド部分
にはもはや引張応力が作用せず、自重による圧縮応力が
作用する。このため延伸中のガラス母材は加熱軟化部に
おいて座屈を起こし、延伸の結果得られたガラスロッド
の真直度が著しく低下する。従って、引張り力が大きい
ほど、延伸されたガラスロッドの真直度は良好となる。
【0004】逆に、大型ガラス母材の形状や加熱炉の特
性、運転条件等によりガラス母材の加熱軟化部の温度が
延伸に望ましい温度とされる温度まで上昇せず、ガラス
母材の加熱軟化部の粘度が設定値より大きくなる場合が
ある。このような場合、引取り機構により大型ガラス母
材に引張り力が作用しているため、延伸後のガラスロッ
ドの真直度は良好となる。しかしながら、引取り機構で
母材へ作用させる引取り力が大きすぎるために、例え
ば、以下に挙げるような弊害を生じる。
【0005】引取り機構は、この把持機構で例えばチャ
ックなどを用いてガラスロッドを把持し、ガラスロッド
とチャックの間に生じる摩擦力を介して大型ガラス母材
の加熱軟化部に引取り力を作用させている。大きな引取
り力を得るには、引取り機構の把持機構によるガラスロ
ッドの把持力を大きくしなければならない。また、大き
な把持力を得るには大きな駆動装置が必要であり、大き
な駆動装置は高価である。駆動装置が大きくなれば消費
するエネルギー量、例えば電力量も増大する。従って、
大きすぎる引張り力は、延伸装置の設備費および稼動費
を増大させ、かつ駆動装置が大きいと稼動時に発生する
騒音も大きくなり、作業環境を悪化させる。
【0006】また、延伸後のガラスロッドを大きな把持
力で把持すると、延伸後のガラスロッドの表面に傷が付
いたり微小な割れを発生することがある。これらの傷や
割れは、延伸後の火炎研磨によって除去できる場合もあ
るが、傷や割れの程度によっては除去できない場合もあ
る。火炎研磨によって除去できる程度の傷や割れであっ
ても、その傷や割れを除去するために火炎研磨工程を必
要とするのでガラスロッドの生産性を悪化させる。火炎
研磨によって除去できない傷や割れがあると、その部分
は廃棄しなければならず、歩留まりの低下をまねく。従
って、大きすぎる引取り力は生産性の観点からも避ける
べきである。
【0007】大型ガラス母材の加熱軟化部に対して大き
な引取り力を作用させ延伸すると、延伸後のガラスロッ
ドに大きな残留歪みが残り、該ガラスロッドから線引き
された光ファイバにもその歪みの影響が残る。このた
め、光ファイバの光学特性、例えばカットオフ波長など
に影響を及ぼし、光ファイバの光学特性が設計通りに得
られないことがある。従って、大型ガラス母材の加熱軟
化部に作用させる引取り力は、ある値以下に制限されな
ければならない。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、大型ガラス母材の加熱軟化部に作用させる引取
り力をある値以下に制限することにより、大きな駆動装
置を必要とせず、延伸後のガラスロッドの表面に傷が付
いたり微小な割れを発生することなく、また、大きな残
留歪みのないガラスロッドを提供することを課題として
いる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
してなり、第一の発明は、ガラス母材を加熱延伸して、
所定の外径を有するガラスロッドを得るガラス母材延伸
方法であって、延伸されたガラスロッドの外径、ガラス
ロッドの引取り距離およびガラスロッドに作用する引取
り力を検出し、ガラスロッドの外径と引取り距離からガ
ラスロッドの自重を算出し、前記ガラスロッドに作用す
る引取り力からガラスロッドの自重を減算して、ガラス
母材に対する加熱軟化部での引取り力を求め、加熱軟化
部での該引取り力を7kg以上、80kg以下とするも
のである。なお、引取り力が7kg未満では、ガラス母
材に対する延伸力が殆どガラスロッドの自重のみとな
り、得られるガラスロッドの真直度が低くなる。また、
80kgを超えると、ガラスロッドの外径制御が困難と
なる。
【0010】第二の発明は、ガラス母材を加熱延伸させ
る加熱炉、ガラス母材を供給する供給機構及び引取り機
構を有するガラス母材延伸装置において、ガラス母材の
供給機構部と引取り機構部の両方又はいずれか一方に引
取り力検出器を配設し、ガラス母材の加熱軟化部におい
てガラス母材に作用する引張り応力を0.043kgf
/mm 以上、2.52kgf/mm 以下とするも
のである。このとき、引張り応力が0.043kgf/
mm 未満では、加熱軟化部の温度を高めに設定する
必要があり、その分ガラスロッドの真直度が低くなる。
真直度を良くするため加熱軟化部の温度を下げると、延
伸速度が遅くなり生産性が下がり好ましくない。また、
2.52kgf/mm を超えると、ガラスロッドの
外径制御が困難となる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明によるガラス母材延伸装置
の一実施例を図1に示す。大型ガラス母材1は、この上
端に設けられたダミーロッドを介してガラス母材供給機
構(図示を省略)で保持され、加熱炉2内に垂下され、
発熱体3により加熱軟化されてより細径のガラスロッド
4へと延伸される。延伸されたガラスロッド4の外径
は、加熱炉2の直下に配設された外径測定器5に測定さ
れ、管理される。
【0012】加熱炉2の下方には引取り機構6が配設さ
れている。引取り機構6は、内部にガラスロッドを把持
する把持装置として把持チャック7、把持チャック8を
有し、ガラスロッドの把持は把持チャックの爪の開閉に
より行われる。さらに、引取り機構6は、引取り距離検
出器9および引取り力検出器10を備えている。延伸さ
れたガラスロッド4は、把持チャック7もしくは把持チ
ャック8により把持されるとともに、ガラスロッド4に
引取り力が加えられ、所望の外径を有するガラスロッド
4へと延伸される。
【0013】ガラスロッド4の外径、引取り距離および
引取り力は、それぞれ外径測定器5、引取り距離検出器
9および引取り力検出器10によって測定され、これら
の測定値信号は演算処理装置11に入力され、加熱軟化
部12で大型ガラス母材1に対して作用する引取り力が
計算される。引取り力検出器10で測定される値は、加
熱軟化部12で大型ガラス母材1に対して作用する引取
り力と加熱軟化部12より下の延伸されたガラスロッド
4の自重の和である。従って、演算処理装置11は、外
径測定器5、引取り距離検出器9および引取り力検出器
10からの測定出力信号を得て、下記の(1)式によ
り、加熱軟化部12での大型ガラス母材1に作用する引
取り力を算出する。
【0014】 P=F−π/4・D ・L・ρ (1) P:加熱軟化部12での大型ガラス母材1に作用する引
取り力 F:引取り力検出器10の測定値 π:円周率 D:外径測定器5の測定値 L:引取り距離検出器9の測定値 ρ:密度(石英ガラスの場合、約2.2g/cm
【0015】なお、上記態様では、引取り力検出器10
は、引取り機構6にのみ設けられているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、ガラス母材供給機構と引
取り機構6の両方に設けられていてもよい。さらに、引
取り機構6でのガラスロッド把持装置に把持チャック
7、8を採用しているが、図2に示すような引取りロー
ラ13、14を用いてガラスロッドを引取るようにして
もよい。
【0016】
【実施例1】本実施例においては、直胴部の外径140
mm、上端テーパー部の長さ450mm、直胴部の長さ
1200mm、下端テーパー部の長さ450mmで全長
2100mmの大型ガラス母材から外径50mmのガラ
スロッドに延伸した。先ず、この大型ガラス母材の両端
にそれぞれ上部ダミーロッド、下部ダミーロッドを取付
け、ガラス母材供給機構に上部ダミーロッド、引取り機
構の把持チャックに下部ダミーロッドがそれぞれ把持さ
れ、図1に示す延伸装置にセットし、ガラス母材を加熱
炉内に垂下して発熱体で加熱した。ガラス母材はガラス
の軟化点以上の温度で軟化して流動性を示すが、ガラス
母材はこの加熱軟化部において引取り力と自重により延
伸される。
【0017】延伸されたガラスロッドの外径を外径測定
器5により測定し、さらに、引取り機構に設けられた引
取り距離検出器によりガラスロッドの引取り距離を、引
取り力検出器によりガラスロッドに作用する引取り力を
それぞれ測定し、これらの測定値(出力信号)は演算処
理装置で演算処理されて、引取り力検出器により測定さ
れた引取り力からガラスロッドの自重分を減算して加熱
軟化部での引取り力を求め、この引取り力が7〜80k
gになるように、加熱炉へのガラス母材の垂下速度、ガ
ラスロッドの引取り速度及び発熱体への出力をそれぞれ
制御して延伸した。このようにして得られたガラスロッ
ドは、真直度が高く残留歪みの少ないものであり、表面
に傷や微小な割れも認められず、かつ外径も50±0.
5mmと極めて外径変動の小さいものであった。
【0018】
【発明の効果】本発明のガラス母材延伸方法によれば、
大きな駆動装置を必要とせず、真直度が高く残留歪みの
少ないガラスロッドが得られ、また、表面に傷や微小な
割れを発生しないために火炎研磨工程を必要とせず、ガ
ラスロッド製造工程全体の生産性を上げることができ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による延伸装置の一例を示す概略模式
図である。
【図2】 本発明による延伸装置の引取り機構の他の例
を示す概略模式図である。
【符号の説明】
1 大型ガラス母材 2 加熱炉 3 発熱体 4 ガラスロッド 5 外径測定器 6 引取り機構 7 把持チャック 8 把持チャック 9 引取り距離検出器 10 引取り力検出器 11 演算処理装置 12 加熱軟化部 13 引取りローラ 14 引取りローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山村 和市 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 平沢 秀夫 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 Fターム(参考) 4G015 BA01 BB02 BB05 4G021 BA00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス母材を加熱延伸して、所定の外径
    を有するガラスロッドを得る方法であって、延伸された
    ガラスロッドの外径、ガラスロッドの引取り距離および
    ガラスロッドに作用する引取り力を検出し、ガラスロッ
    ドの外径と引取り距離からガラスロッドの自重を算出
    し、前記ガラスロッドに作用する引取り力からガラスロ
    ッドの自重を減算して、ガラス母材に対する加熱軟化部
    での引取り力を求め、加熱軟化部での該引取り力を7k
    g以上、80kg以下とすることを特徴とするガラス母
    材延伸方法。
  2. 【請求項2】 ガラス母材を加熱延伸させる加熱炉、ガ
    ラス母材を供給する供給機構及び引取り機構を有するガ
    ラス母材延伸装置において、ガラス母材の供給機構部と
    引取り機構部の両方又はいずれか一方に引取り力検出器
    を配設し、ガラス母材の加熱軟化部においてガラス母材
    に作用する引張り応力を0.043kgf/mm
    上、2.52kgf/mm 以下とすることを特徴と
    するガラス母材延伸方法。
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