JP3388687B2 - 所定トルクで押圧送出される連続延設体の送り制御装置及び、方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先端が溶融した連
続延設体を被溶接物の溶接部分に所定トルクで押圧送出
される連続延設体の送り制御装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体ウェーハの熱処理をする
場合、気密的に密閉された反応容器内にウェーハを載置
し、熱処理を行った後に、前記ウェーハを取り出すとい
う操作が行われるために、前記反応容器を取付基台に開
口部を気密的に接合及び、離間可能に構成する必要があ
り、通常は、前記反応容器の外周にフランジ部を設け、
該フランジ部と前記取付基台間で、密閉接離可能に構成
される。

【０００３】前記反応容器の開口部にフランジ部を形成
するにあたって、板材を前記反応容器の開口部内径に合
わせて孔を穿設するとともに、必要寸法の外形に削設
し、ドーナッツ状に形成し、前記反応容器開口端に前記
ドーナッツ状のフランジ部を溶接し、その後、溶接によ
って形成される凹凸形状を削りとり、内径面及び外周面
の連結状態をなめらかに機械加工している。

【０００４】上述の従来技術によると、板材からフラン
ジ部を作成するために、多量の部分が削設のために不要
となるとともに、反応容器にフランジ部を溶接後は、両
者の接続部分が連続的になめらかになるように、削設す
る必要があり、材料を多く使うとともに、削設加工を多
く必要とし、工具の消耗が早く、また、加工工程が多
く、不経済であった。

【０００５】上記問題解決の方法として、特開平８ー１
７８１６９号公報に開示されている技術が知られいる。
この技術は、図６に示すように、長さに沿って均一な断
面を有する透明石英ガラス管１０１の表面末端に、帯状
の石英ガラス部片１０３を巻き付けて、第１バーナー１
０６及び第２バーナー１０７とにより、加熱溶接され製
造される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この技
術は、石英ガラス部片１０３は、第１バーナー１０６に
よって曲げやすくなるまで加熱され、石英ガラス管１０
１が外周面方向に回転しながら、石英ガラス管１０１の
外周囲に沿って巻き付けられ、同時に石英ガラス部片１
０３の下面が第２バーナー１０７によって加熱され、互
いに結合されるべき両面が溶融され、石英ガラス管１０
１の表面に溶接される。

【０００７】よって、この方法は、石英ガラス部片１０
３の厚さ、バーナー温度、石英ガラス管１０１の回転速
度等が溶接状態に影響して、バーナーや前記回転速度等
を手動で調整しつつ溶接作業を行うには、高度の技術と
熟練が要求された。

【０００８】上述の事情に鑑み、本発明は、手動による
高度の技術と熟練を必要としない、先端が溶融した連続
延設体を被溶接物の溶接部分に所定トルクで押圧送出さ
れる連続延設体の送り制御装置及び、方法の提供を目的
としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本第１発明は、先端が溶
融した連続延設体を被溶接物の溶接部分に所定トルクで
押圧送出される連続延設体の送り制御装置において、被
溶接物を保持するとともに、前記溶接部分を前記連続延
設体の送出方向に移動可能な被溶接物保持手段と、前記
連続延設体の端面を前記被溶接物に所定トルクで当接す
るように送出する連続延設体の送出手段と、前記端面を
含む前記連続延設体の先端部分を加熱溶融させる加熱手
段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】本第１発明は、例えば、図２、図３、図４
に示すように、被溶接物（石英ガラス管）１を保持する
とともに、被溶接物の溶接部分を前記連続延設体（石英
ガラス板）３の送出方向に移動可能な被溶接物保持手段
（石英ガラス管取付部）１０と、前記被溶接物１に、前
記連続延設体３の端面を所定トルクで当接するように送
出される連続延設体の送出手段（連続延設体載置送出手
段）６４と、石英ガラス管１の管状部分の外周に、例え
ば帯状の、連続延設体３の端面３ａを当接し、該端面を
含む前記連続延設体の先端部分を加熱溶融させる加熱手
段（第１バーナー６、第２バーナー７、バーナー取付台
５）とを備えている。

【００１１】よって、前記連続延設体を被溶接物方向に
押圧する押圧力が低いと被溶接物に溶接される溶接部分
に前記連続延設体の溶融部分が十分押圧されず、したが
って、前記溶融部分の内圧が低く、気泡を含んで溶接さ
れることになる。

【００１２】また、前記押圧力が高いと、前記連続延設
体の溶融された先端部分が押圧力に押され、前記連続延
設体の幅方向に流れ、前記被溶接物外周上に必要以上の
幅で溶接されるために、溶接完了後において機械的に削
りとる量が増えるとともに、幅方向に流れた分だけ前記
連続延設体は薄く溶接されるので、必要厚さ寸法を得る
ことができない。

【００１３】また、被溶接物の外周が真円でなく、被溶
接物の回転中心より大径もしくは小径となる表面または
凹凸を有した外周表面を有する場合は、連続延設体を所
定トルクで送出することにより、被溶接物の外周表面が
変化して基準値より該外周表面が連続延設体の溶融端部
に近ずくと、連続延設体の溶融部分を介して連続延設体
が押し戻され、連続延設体への送出負荷が増大し、連続
延設体の供給量が少なくなる。

【００１４】また、被溶接物の外周表面が変化して基準
値より前記外周部分が連続延設体の溶融端部より遠のく
と、連続延設体への送出負荷は軽くなり、若干押圧力は
増え、連続延設体の供給量が増える。よって、所定押圧
力を連続延設体に付与することにより、被溶接物が真円
でなくても、表面形状が変化しても自動調整することが
できる。

【００１５】本第１発明は、前記連続延設体を被溶接物
方向に所定トルクで送出しているので、所定の厚さで被
溶接物に溶接され、溶接完了後の機械加工により削られ
る量を最小にすることができる。

【００１６】また、前記連続延設体のトルク変動を検出
するトルク検出手段と、駆動源からの伝達力を調整可能
なクラッチ手段と、前記クラッチ手段の伝達出力を制御
するクラッチ制御手段とを備え、前記所定トルクに調節
するように構成することも本第１発明の有効な手段であ
る。

【００１７】このように、例えば、トルク検出手段（ト
ルクセンサ）３６と、駆動源（モータ）１４からの伝達
力を調整可能なクラッチ手段（電磁クラッチ）３５と、
前記クラッチ手段の伝達出力を制御するクラッチ制御手
段（制御回路５０）とを備え、前記所定トルクに調節す
るように構成することにより、連続延設体への押圧力が
必要以下に低下し、被溶接物の溶接部分に気泡を含むこ
とがなく、また、前記押圧力が必要以上増大することが
なく、良好な溶接を行うことができる。

【００１８】また、前記連続延設体の送出量もしくは前
記被溶接物の前記溶融部分の移動量を求める演算手段
と、前記連続延設体の送出動作を停止する停止手段とを
備え、前記連続延設体の送出量を求め、前記連続延設体
の送出を停止するように構成することも本第１発明の有
効な手段である。

【００１９】このように、制御回路５０内に前記連続延
設体３の送出量もしくは前記被溶接物の前記溶融部分の
移動量を求める演算手段と、前記連続延設体の送出動作
を停止する停止手段（把持手段）６１とを備えることに
より、前記連続延設体の所定送出量を求め、前記連続延
設体の送出を停止するように構成することができる。こ
の場合は、石英ガラス管１は回転を続けるが、石英ガラ
ス板３の供給が止まるので、溶融された部分が溶融され
ない部分から切断分離する。よって、特別の切断手段を
設けなくても前記連続延設体の送出を停止するだけで、
切断することができる。

【００２０】また、前記連続延設体の所定送出量もしく
は前記被溶接物の移動量を求める演算手段と、停止の際
に、前記連続延設体を、前記送出方向とは逆方向に引き
戻す後退手段とを備えて構成することも本第１発明の有
効な手段である。

【００２１】このように、前記連続延設体の送出方向と
は逆方向に引き戻す後退手段（モータ制御回路６０、ギ
ア５９）を備えて構成すると、例えば、図２に示すよう
に、連続延設体載置送出手段６４上の石英ガラス板３の
幅方向両側に配置された一対の把持手段６１、６１によ
り石英ガラス板３の両側から把持され、モータ６２に連
結されたギア５９の回転がラック６４ａに伝達されて、
連続延設体載置送出手段６４が矢印方向に移動し、より
切断が容易となり、余分に石英ガラス板３の溶融がな
い。

【００２２】また、本第２発明は、先端が溶融した連続
延設体を被溶接物の溶接部分に所定トルクで押圧送出さ
れる連続延設体の送り制御方法において、被溶接物の外
周に、連続延設体の端面を当接し、該端面を含む前記連
続延設体の先端部分を加熱溶融させて被溶接物に溶着さ
せるとともに、前記連続延設体を被溶接物方向に所定ト
ルクで送出することを特徴とする。

【００２３】また、前記連続延設体のトルク変動を検出
して前記所定トルクに調節するように構成したり、ま
た、前記連続延設体の所定送出量もしくは前記被溶接物
の移動量を求め、前記連続延設体の送出を停止するよう
に構成したり、また、前記連続延設体の所定送出量もし
くは前記被溶接物の移動量を求め、停止の際に、前記連
続延設体を、前記送出方向とは逆方向に引き戻すように
構成することも、本第２発明の有効な手段である。

【００２４】本第２発明は、例えば図３、図４に示すよ
うに、石英ガラス管１の管状部分の外周に、例えば帯状
の、連続延設体（石英ガラス板）３の端面３ａを当接
し、該端面を含む前記連続延設体の先端部分を加熱溶融
させる。前記連続延設体を被溶接物方向に押圧する押圧
力が低いと被溶接物に溶接される溶接部分に前記連続延
設体の溶融部分が十分押圧されず、したがって、前記溶
融部分の内圧が低く、気泡を含んで溶接されることにな
る。

【００２５】また、前記押圧力が高いと、前記連続延設
体の溶融された先端部分が押圧力に押され、前記連続延
設体の幅方向に流れ、前記被溶接物外周上に必要以上の
幅で溶接されるために、溶接完了後において機械的に削
りとる量が増えるとともに、幅方向に流れた分だけ前記
連続延設体は薄く溶接されるので、必要厚さ寸法を得る
ことができない。

【００２６】また、被溶接物の外周が真円でなく、被溶
接物の回転中心より大径もしくは小径となる表面または
凹凸を有した外周表面を有する場合は、連続延設体を所
定トルクで送出することにより、被溶接物の外周表面が
変化して基準値より該外周表面が連続延設体の溶融端部
に近ずくと、連続延設体の溶融部分を介して連続延設体
が押し戻され、連続延設体への送出負荷が増大し、連続
延設体の供給量が少なくなる。

【００２７】また、被溶接物の外周表面が変化して基準
値より前記外周部分が連続延設体の溶融端部より遠のく
と、連続延設体への送出負荷は軽くなり、若干押圧力は
増え、連続延設体の供給量が増える。よって、所定押圧
力を連続延設体に付与することにより、被溶接物が真円
でなくても、表面形状が変化しても自動調整することが
できる。

【００２８】したがって、本発明は、前記連続延設体を
被溶接物方向に所定トルクで送出しているので、所定の
厚さで被溶接物に溶接され、溶接完了後の機械加工によ
り削られる量を最小にすることができる。

【００２９】しかしながら、連続延設体への押圧力が必
要以下に低下すると、前述したように、被溶接物の溶接
部分に気泡を含むこととなり、また、前記押圧力が必要
以上増大すると溶接部分の必要厚さ寸法を得ることがで
きない。

【００３０】したがって、前記連続延設体のトルク変動
を検出して前記所定トルクに調節するように構成するこ
とが望ましい。このように構成することにより、駆動源
の送出トルクが変動したり、あるいは、他の駆動機構の
摩擦力が増大して前記連続延設体のトルク変動が起こっ
ても所定トルクに調節するこができる。

【００３１】また、前記連続延設体の所定送出量もしく
は前記被溶接物の移動量を求め、前記連続延設体の送出
を停止するように構成した場合は、石英ガラス管１は回
転を続けるが、石英ガラス板３の供給が止まるので、溶
融された部分が溶融されない部分から切断分離する。よ
って、特別の切断手段を設けなくても前記連続延設体の
送出を停止するだけで、切断することができる。

【００３２】また、前記連続延設体の所定送出量もしく
は前記被溶接物の移動量を求め、停止の際に、前記連続
延設体を、前記送出方向とは逆方向に引き戻すように構
成した場合は、例えば、図２に示すように、連続延設体
載置送出手段６４上の石英ガラス板３の幅方向両側に配
置された一対の把持手段６１、６１により石英ガラス板
３の両側から把持され、モータ６２に連結されたギア５
９の回転がラック６４ａに伝達され、連続延設体載置送
出手段６４が矢印方向に移動し、より切断が容易とな
り、余分に石英ガラス板３の溶融がない。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実
施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形
状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎり
は、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単
なる説明例にすぎない。

【００３４】図３は本発明の実施の形態に係るブロック
構成図である。同図において、ＲＡＭ５３と、制御プロ
グラムが記憶されたＲＯＭ５４とが接続されたＣＰＵ５
２は、インターフェイス回路５１を介して、各機構を制
御する制御回路５０に接続されている。スタート信号５
５の入来により駆動制御が開始される制御回路５０は、
図３の図面と垂直方向の石英ガラス１の開口端面位置を
検出するセンサ１１の受光部１１ｂからの信号と、石英
ガラス板３の送り量を検出するエンコーダ１９からの信
号を入力するように構成されている。

【００３５】また、制御回路５０は、前記クラッチ３５
及びローラ２２を介してガラス板３に伝達される伝達ト
ルクを、検出ローラ２１からベルト３７を介してトルク
センサ３６により検出して、該検出信号を入力するよう
に構成されている。また、石英ガラス板３の上面には、
変位検出ローラ２６が接触配置され、該ローラ２６の、
矢印４０もしくは４１方向への変位は扇形ギア板２０ａ
及び検出ギア２０ｂからなるエンコーダ２０に伝達さ
れ、該エンコーダ２０から制御回路５０に信号が伝達さ
れるように構成されている。

【００３６】制御回路５０は、上述の入力信号を得てＣ
ＰＵ５２に該信号を送出するとともに、ＣＰＵ５２から
の演算信号を受け出力を送出するよう構成される。以下
に、制御回路５０の出力信号により駆動する各機構部分
を説明する。石英ガラス管駆動制御装置（以下、駆動制
御装置）９は、外周面にフランジ部を溶接する石英ガラ
ス管１をチャック８によって保持する石英ガラス管取付
部１０と、石英ガラス管１をその軸心方向に進退させる
制御手段１５を有したモータ１２と、石英ガラス管１を
外周面方向に回転速度を制御する制御手段１６を有する
モータ１３と、石英ガラス管１の開口端面の軸心方向の
位置を検出するために、受光部１１ｂ及び発光部１１ａ
を有する前記センサ１１が備えられている。

【００３７】モータ１２の制御手段１５は、制御回路５
０の指令信号によりモータ１２を駆動し、センサ１１の
受光部１１ｂの信号により制御回路５０の停止信号を受
けてモータ１２を停止するようにモータ１２を制御す
る。モータ１３の制御手段１６は、制御回路５０の指令
信号によりモータ１３を駆動し、石英ガラス管１を回転
制御するように構成されている。

【００３８】前記駆動制御装置９の右方には、ラック部
６４ａを有した連続延設体載置送出手段６４がモータを
含む制御手段６０によって制御されるギア５９により、
摺動可能に設けられている。この連続延設体載置送出手
段６４には、以下に詳述する石英ガラス板３を保持し、
送出する部材、機構などが配設されている。

【００３９】前記石英ガラス板３は、送りローラ２２及
びエンコーダ１９により石英ガラス板３の送り量を検出
する検出ローラ２１上に載置されるとともに、エアシリ
ンダ３２及び３３の駆動により所定距離離間して配置さ
れたそれぞれ一対の規制ローラ２８、２８及び２９、２
９を駆動し、該規制ローラによって帯状に延設された両
側面を挟んで位置規制されている。

【００４０】そして、上述の位置規制状態で、エアシリ
ンダ３４を駆動して押圧ローラ２３により上方から石英
ガラス板３を押圧して、送りローラ２２による石英ガラ
ス板３の送出と、検出ローラ２１の検出状態を良好に確
保している。また、制御回路５０から信号が制御手段１
７に伝達され、モータ１４の回転速度を制御するととも
に、後述するクラッチ３５に伝達され、押圧力Ｆを付与
して一定トルクでモータ１４が回転するように構成され
ている。

【００４１】また、石英ガラス板３を送出する送りモー
タ１４と送りローラ２２との間には電磁クラッチ３５が
配置され、該クラッチの連結状態により、ローラ２２へ
のトルク状態を調整可能に構成されている。尚、この電
磁クラッチ３５は、入力と出力間に軸トルクを調整可能
に配置するものであり、磁気力を調整することによりク
ラッチ板の保持力を選択し、連結状態、すなわち、クラ
ッチのつなぎ量を選択することが可能である。石英ガラ
ス板３の送り停止時には、該クラッチ３５によって送り
ローラ２２と送りモータ１４との連結が解除される。

【００４２】石英ガラス管１の開口端部の外周面に、帯
状の石英ガラス板３の断面が適宜押圧力Ｆで押圧可能に
配置されている。すなわち、前記石英ガラス板３の先端
は、初期状態においては、楔状に上面から傾斜して、ほ
ぼ２×３０ｍｍの断面積を有する端面３ａがガラス管１
の外周に３００〜４００ｇの押圧力Ｆで押圧される。そ
して、動作中は１０×３０ｍｍの断面に対して前記押圧
力Ｆで石英ガラス管１の外周面に押圧される。尚、前記
押圧力Ｆは３５０ｇが望ましい。

【００４３】前記変位検出ローラ２６と駆動制御装置９
との間には、バーナー制御手段１８が配設され、該バー
ナー制御手段１８には第１バーナー６及び第２バーナー
７が石英ガラス板３の端面を含んでその周囲の溶融位置
を上方及び下方から加熱溶融可能に配置されている。

【００４４】次に、本発明の機構部分の要部に係る一実
施の形態を図４、及び図５を用いて説明する。図１は、
機構部分の要部に係る平面図、図２は、図１のＡ−Ａ断
面図である。これらの図において、駆動制御装置９内に
は、石英ガラス管取付部１０が設けられ、該ガラス管取
付部１０の正面のチャック８には石英ガラス管１が保持
され、該石英ガラス管１の軸心方向の位置を検出するセ
ンサ１１が配置されている。石英ガラス管３の端面１ｂ
に側面３ｂが一致し、端面３ａが石英ガラス管１の外周
１ａに当接する石英ガラス板３は、連続延設体載置送出
手段６４上に配設されているローラ２４、２５、送りロ
ーラ２２、及び検出ローラ２１上に載置されている。

【００４５】石英ガラス板３の側面３ａ，３ｂ側には、
エアシリンダ３２の駆動により該側面に当接離間可能に
押さえローラ２８ａ，２８ｂが配設され、また、エアシ
リンダ３３の駆動により前記側面に当接離間可能に押さ
えローラ２９ａ，２９ｂが配設されている。そして、連
続延設体載置送出手段６４の駆動制御装置９側には、第
１バーナー６を配設したバーナー取付台５が配置される
とともに、駆動制御装置９の左方には第３バーナー５７
がバーナー制御手段５８に取付られている。

【００４６】前述の構成をより理解するために、図２を
用いて説明すると、脚部６８により図示しない床に固着
された取付台６７は、その延設方向に沿って図示しない
レールが固定され、連続延設体載置送出手段６４が前記
レールによって摺動可能に配設されている。

【００４７】取付板６７には中央部分に長孔状の空所が
開設され、該空所を介してモータ１４及びクラッチ３５
が連続延設体載置送出手段６４に、配設されている。連
続延設体載置送出手段６４には、バーナー取付台５が固
着され、該取付台５には第１バーナー６及び第２バーナ
ー７が固着されている。ローラ２５の後方には、ガラス
板３を幅方向から把持できるように、両側に一対の把持
手段６１が配置され、該把持手段６１には把持面にゴム
等の摩擦係数の高い部材を有した把持部６１ａが制御回
路５０の指令信号によりガラス板３の側面と押圧接触す
る突出位置と離間位置との間を移動可能に構成されてい
る。

【００４８】連続延設体載置送出手段６４の側面には、
ラック部６４ａが削設され、該ラック部６４ａとモータ
６２の駆動軸に固着されたギア５９が噛合して、前記連
続延設体載置送出手段６４を摺動可能に構成されてい
る。

【００４９】前記送りローラ２２は、連続延設体載置送
出手段６４の下側に設けられた電磁クラッチ３５の一方
の回転軸にベルト３８により回動可能に連結され、クラ
ッチ部を介して他方の回転部分は送りモータ１４と連結
している。また、前記検出ローラ２１は、ガラス板３の
裏面に接触するように配設されるとともに、検出ローラ
２１の回転数を検出するエンコーダ１９が配置されてい
る。そして、前記検出ローラ２１はベルト３７を介して
トルクセンサ３６に連結している。

【００５０】連続延設体載置送出手段６４の上面に取付
られた取付板３９は、上部にエアシリンダ３４が設けら
れて、該エアシリンダ３４には、エアシリンダの動作に
より下方に所定押圧力で押圧される検出アーム取付板４
２が設けられ、該検出アーム取付板４２には、前記送り
ローラ２２、及び検出ローラ２１の中間部分を上方から
押圧して両者と石英ガラス板３との接触状態を安定させ
る押圧ローラ２３が配設されている。また、石英ガラス
板３の上面に接触して変位を検出する検出ローラ２６を
先端に有した検出アーム２７及び、該検出アーム２７の
移動量を検出するエンコーダ２０が前記検出アーム取付
板４２に配設されている。

【００５１】したがって、制御回路５０は、ガラス管１
の回転量もしくはガラス板３の送出量を演算して把持手
段６１に出力を送出するよう構成される。また、前記連
続延設体載置送出手段６４はラック部６４ａを有し、該
ラック部６４ａは、モータを内蔵したギヤ制御手段６０
の駆動ギア６９と噛合しているので、制御回路５０は、
ガラス管１の回転量もしくはガラス板３の送出量を演算
して前記ギヤ制御手段６０に出力を送出可能に構成され
ている。

【００５２】次に、このように構成された本実施の形態
の動作を説明する。運転に際しては、図示しない入力装
置から、各種パラメータを制御回路５０に入力する。そ
れらは、溶接されるガラス管１の直径及び前記管の肉厚
寸法、ガラス板３の板厚及び幅寸法、ガラス管１を回転
するモータ１３の制御パルス振動数の初期値、ガラス板
３の送りモータ１４の制御パルス振動数の初期値、前記
モータ１４と送りローラ２２との間に介在して伝達トル
クを制御するクラッチ３５の初期値等である。ＣＰＵ５
２は、これらのデータからガラス管１の必要回動量、ガ
ラス板３の必要送出量等が演算され、連続延設体載置送
出手段６４の移動量、移動時期、把持手段６１の駆動時
期等が決定される。

【００５３】図４において、石英ガラス管取付部１０の
チャック８に石英ガラス管１を取付ると、ガラス管１の
開口端面は１ｂ′の位置にある。また、各種ローラ上に
載置された石英ガラス板３の端面は予め決められた３
ａ′の位置にセットされる。図示しない制御板のスイッ
チを押してスタート信号５５を発生すると、その信号を
受けて制御回路５０はモータ１２の制御手段１５に始動
信号を送出する（図３）。その始動信号によりモータ１
２は始動し、石英ガラス管取付部１０は図４上矢印４３
の方向に移動を開始する。

【００５４】石英ガラス管１の端面１ｂが実線の位置に
達すると、センサ１１の受光部１１ｂは信号を制御回路
５０に送出して、石英ガラス管取付部１０はその位置で
停止する。前記始動信号に同期して、制御回路５０はエ
アシリンダ３２及び３３を駆動して、前記一対の押さえ
ローラ２８ａ、２８ｂ、及び押さえローラ２９ａ，２９
ｂを石英ガラス板３の側面３ｃ，３ｂに押圧当接して、
石英ガラス管１の端面１ｂと一致させるように位置規制
する。

【００５５】次に、制御回路５０は、シリンダ３４を駆
動し、押圧ローラ２３及びエンコーダ２０を取り付けた
検出アーム取付板４２に所定押圧力を印加する。そし
て、クラッチ３５に信号を送り、連結させるとともに、
制御手段１７によりモータ１４を始動させ、ローラ２２
により石英ガラス板３を送出するとともに、エンコーダ
１９を介して送り量を計測する。ガラス板３が図４上の
予め決められた位置３ａ′から所定送り量送られると、
制御回路５０はクラッチ３５を半クラッチ状態とし、ガ
ラス板３の端面３ａはガラス管１の外周に当接して停止
する。

【００５６】ついで、第１バーナー６及び第２バーナー
７がガラス板３の端面３ａを含むその周囲部分の加熱溶
融を開始する。この加熱動作に同期して、クラッチ３５
に信号を送り、所定トルクＭにて連結させるとともに、
制御手段１７によりモータ１４を始動させ、ローラ２２
により石英ガラス板３を送出するとともに、エンコーダ
１９を介して送り量を再度計測する。ガラス管１の外周
とガラス板３の端面３ａを含む端部部分が溶融すると両
者が溶着するが、その溶着に同期してモータ１３が回転
して、ガラス管１を図３上半時計方向に回動する。

【００５７】さて、石英ガラス管１の管状部分の外周に
は、石英ガラス板３の端面３ａを所定トルクを付与して
当接し、該端面を含む前記連続延設体の先端部分を加熱
溶融させる。このとき、前記連続延設体を被溶接物方向
に押圧する押圧力が低いと被溶接物に溶接される溶接部
分に前記連続延設体の溶融部分が十分押圧されず、した
がって、前記溶融部分の内圧が低く、気泡を含んで溶接
されることになる。

【００５８】また、前記押圧力が高いと、前記連続延設
体の溶融された先端部分が押圧力に押され、前記連続延
設体の幅方向に流れ、前記被溶接物外周上に必要以上の
幅で溶接されるために、溶接完了後において機械的に削
りとる量が増えるとともに、幅方向に流れた分だけ前記
連続延設体は薄く溶接されるので、必要厚さ寸法を得る
ことができない。

【００５９】また、被溶接物の外周が真円でなく、被溶
接物の回転中心より大径もしくは小径となる表面または
凹凸を有した外周表面を有する場合は、連続延設体を所
定トルクで送出することにより、被溶接物の外周表面が
変化して基準値より該外周表面が連続延設体の溶融端部
に近ずくと、連続延設体の溶融部分を介して連続延設体
が押し戻され、連続延設体への送出負荷が増大し、連続
延設体の供給量が少なくなる。

【００６０】また、被溶接物の外周表面が変化して基準
値より前記外周部分が連続延設体の溶融端部より遠のく
と、連続延設体への送出負荷は軽くなり、若干押圧力は
増え、連続延設体の供給量が増える。よって、所定押圧
力を連続延設体に付与することにより、被溶接物が真円
でなくても、表面形状が変化しても自動調整することが
できる。

【００６１】したがって、本発明は、前記連続延設体を
被溶接物方向に所定トルクで送出しているので、所定の
厚さで被溶接物に溶接され、溶接完了後の機械加工によ
り削られる量を最小にすることができる。

【００６２】しかしながら、連続延設体への押圧力が必
要以下に低下すると、前述したように、被溶接物の溶接
部分に気泡を含むこととなり、また、前記押圧力が必要
以上増大すると溶接部分の必要厚さ寸法を得ることがで
きない。

【００６３】したがって、前記連続延設体のトルク変動
を検出して前記所定トルクに調節するように構成するこ
とが望ましい。このように構成することにより、駆動源
の送出トルクが変動したり、あるいは、他の駆動機構の
摩擦力が増大して前記連続延設体のトルク変動が起こっ
ても所定トルクに調節するこができる。

【００６４】予め知られているガラス管１の外周が１回
転すると、ガラス管１の外周にフランジ部が形成される
が、ガラス管１が１回転を完了する前に、クラッチ３５
の連結を解除し、モータ１４を停止するとともに、把持
手段６１が動作してガラス板３を幅方向から把持するの
で、ガラス板３の送出が停止する。その状態でガラス管
１が回転するので、自動的にガラス板３は、その溶融し
ている部分から切断される。そして、両バーナーの加熱
が停止する。

【００６５】よって、両バーナーが加熱する時期とは、
若干の時間差をもって、適切な溶融状態と同期するよう
にガラス管１を回転駆動させ、また、ガラス板３の送出
停止はガラス管１の１回転終了より若干前に停止し、ガ
ラス管１の外周面に溶接されたガラス板３の端面と切断
される溶融部分とが一致するように制御することが望ま
しい。尚、ガラス管１の回動量は、予め知られているガ
ラス管１の外径、及び回動速度と、ガラス板３の板厚等
により演算されるが、検出ローラ２１、エンコーダ１９
により送り量を検出してそのデータから演算してもよ
い。よって、ガラス板３が切断される位置は、ガラス板
３の送り量もしくはガラス管１の回動量等により制御さ
れる。

【００６６】また、前述の溶接行程中において、ガラス
板３はクラッチ３５によって、押圧トルクが制御される
が、これは、送りローラ２２によりガラス板３が受ける
トルク量をガラス板３の下面に当接している検出ローラ
２１が検出して、その量を制御回路５０に伝達すること
で、クラッチ３５の連結状態を変化させて、制御され
る。

【００６７】また、ガラス管１の管状部分を管状外周方
向に回動させるとともに、前記ガラス板３を前記管状部
分方向に送出させ、加熱溶融する量と前記管状部分に巻
取り溶着する量が等しいと、石英ガラス板３は前記連続
延設体の送出方向と交差する方向（矢印４０、４１）へ
の変位は生じない。

【００６８】ガラス管１への溶着量に比べて石英ガラス
管１の回転速度が早いと、石英ガラス板３を石英ガラス
管１が引き、石英ガラス板３は矢印４０方向に撓み、ガ
ラス管１の回転速度が遅いと、溶融量が多く石英ガラス
板の固体部分を引きつける力が弱くなり、石英ガラス板
３は矢印４１方向への変位が生じる。

【００６９】この変位量を検出し、該変位の量に応じて
前記ガラス板３の送り量は所定範囲内に制御され、ガラ
ス板３の単位時間当たりの送り量は所定範囲に制御さ
れ、加熱溶融する量と前記管状部分に巻取り溶着する量
を等しくすることができる。

【００７０】また、本実施の形態は、前記連続延設体３
の送り量を制御する制御回路１７及びモータ１４の他
に、前記ガラス管１の溶融部分の移動速度を制御する速
度制御手段（モータ制御回路）１６とを備えている。よ
って、前記変位量を検出して前記溶融部分の移動速度を
制御してガラス板３の単位時間当たりの送り量を所定範
囲に制御し、加熱溶融する量と前記管状部分に巻取り溶
着する量を等しくすることができる。

【００７１】また、上述したように、ガラス板３の送出
を停止することで、自動的にガラス板３を切断できる
が、その際に、被加熱物の溶融位置を調整可能に両バー
ナーを構成することができる。すなわち、モータ６２を
回転させ連続延設体載置送出手段６４を図５上右行させ
ることができ、バーナー取付台５を移動することができ
る。ガラス板３の所定量送出によりガラス板３の停止に
同期して加熱手段をガラス管１から離間する方向に移動
させると、形成されたフランジ部の外径から十分離間し
た位置にガラス板の端面を停止して切断することができ
る。よって、加熱手段の加熱停止が遅れてガラス板端面
が溶融してフランジ部の外周面に垂れて、該外周面を汚
すことがない。

【００７２】次に、図５を用いて、ガラス管１の外周面
にガラス板３を重ね巻きしてフランジ部を形成する動作
を説明する。石英ガラス管１の外周に石英ガラス板３の
端面３ａを当接して、石英ガラス管１を複数回回転させ
ると、石英ガラス板３を重ね巻きすることができる。こ
の際に、ガラス管１を回転させて、石英ガラス板３を１
巻してフランジ部２ａを形成すると、フランジ外径がそ
の２ａの板厚分増加する。

【００７３】よって、ガラス管１の外周速度が増加する
と、石英ガラス板３を石英ガラス管１が引き、石英ガラ
ス板３が上方に撓み、その撓み量をエンコーダ２０が検
出し、フランジ２ａの外周の周速度を低下して、ガラス
板３の加熱溶融する量とガラス管１の巻取り溶着量を合
わせることができる。さらに、ガラス板３を１巻する
と、フランジ２ｂが形成され、このフランジの外周速度
を低下して、前回の周速度に合わせフランジ２ｃを形成
する。

【００７４】この際に、フランジ部が、２ｂ，２ｃと重
なるにつれて、ガラス管１のフランジが大径となり、そ
の径の変化につれて加熱溶融を必要とする位置が右に変
化し、第１バーナー６及び第２バーナー７のバーナー噴
射位置が７０Ａ，７１Ａ，７２Ａ、及び７０Ｂ，７１
Ｂ，７２Ｂと変化して、加熱溶融位置を追従させる。

【００７５】このように、ガラス管１のフランジ部の増
径に応じて、前記管状部分の回転速度を制御して、ガラ
ス板３が巻かれる径の回動速度を等しくすることができ
るので、そのときのフランジの外周の速度の増加によ
り、ガラス板３の伸縮が不十分のままフランジ外周に巻
とられることがない。

【００７６】そして、前述の多重巻き溶接行程中におい
て、ガラス管１の回転は制御手段１６によって、速度制
御される。即ち、ガラス板３の上面に当接している検出
ローラ２６の変位（矢印４０もしくは４１）をエンコー
ダ２０が検出して、その量を制御回路５０に伝達するこ
とで、制御回路１６を制御して、ガラス管１の回転が制
御される。

【００７７】したがって、前記連続延設体の送り量もし
くは、前記溶融部分の移動速度の一方で調整ができない
場合であっても、他方で調整することができ、調整範囲
が広くなり、調整が容易となる。特に、ガラス板３を重
ね巻きする際に、１巻目の先端部分の上に２巻目が重ね
て巻かれるときは、ガラス板３の先端が溶接された先端
部分の段差形状においては、短い期間中に連続的にガラ
ス管１の回転速度を減速する必要があるが、前記短い期
間中におけるガラス管１を２巻目の速度に減速するとと
もに、ガラス板３の送り量を、クラッチ３５により制御
して単位時間当たりの送り量を減少することができる。

【００７８】以上詳述したように、本実施の形態による
と、被溶接物の外周に、連続延設体の端面を当接し、該
端面を含む前記連続延設体の先端部分を加熱溶融させて
被溶接物に溶着させるとともに、前記連続延設体を被溶
接物方向に所定トルクで送出するように構成しているの
で、気泡を含んで溶接されることはなく、必要厚さ寸法
を得ることができ、溶接完了後に機械的に削りとる量を
少なく抑えることができ、さらに、被溶接物の外周表面
と連続延設体の溶融端部との間の距離が基準値より変動
しても前記所定トルクにより吸収することができ、被溶
接物が真円でなくても、表面形状が変化しても自動調整
することができる。

【００７９】すなわち、一定の溶接状態で、一定形状で
被溶接物に溶接でき、手動による高度の技術と熟練を必
要とせず、材料や加工が少なく、経済的に溶接を行うこ
とができる。

【００８０】次に、ガラス板３の切断時の第２実施の形
態を説明する。所定量のガラス板３の送出が完了する
と、把持手段６１の把持部６１ａがガラス板３の側面を
把持し、モータ６２がさらに右行に後退するので、ガラ
ス板３が右方向に移動し、切断される。この切断に同期
して、第１バーナー６及び第２バーナー７は動作を停止
し、切断後はモータ６２は逆転し、連続延設体載置送出
手段６４は左行して前記両バーナーは初期位置に復帰す
る。

【００８１】前記把持手段６１の動作に同期して、モー
タ１４が停止し、クラッチ３５が切断されるが、この停
止及び切断動作に遅れがあっても連続延設体載置送出手
段６４の右行後退速度を、ガラス板３の送出速度より大
きくしておけば、ガラス板３の切断が遅れることはな
く、確実に切断することができる。

【００８２】尚、上述した本実施の形態においては、ガ
ラス管１の回動量を演算して求めてガラス板３の送出を
制御しているが、ガラス管１の回動量に見合うガラス板
３の送出量を検出して、その送出量によってガラス管１
の回転もしくはガラス板３の送出を停止してもよい。ま
た、本実施の形態は、石英ガラス管と石英ガラス板とを
加熱溶融して両者を溶着しているが、必ずしもこれに限
定するものではなく、溶融温度を同じくする材料同志で
あれば、他のガラスまたは金属同志であってもよいこと
は勿論のことである。

【００８３】

【発明の効果】以上記載した如く、請求項１記載の装置
発明は、連続延設体の端面を前記被溶接物に所定トルク
で当接するように送出する連続延設体の送出手段を備え
ているので、気泡を含んで溶接されることはなく、必要
厚さ寸法を得ることができ、溶接完了後に機械的に削り
とる量を少なく抑えることができ、さらに、被溶接物の
外周表面と連続延設体の溶融端部との間の距離が基準値
より変動しても前記所定トルクにより吸収することがで
き、被溶接物が真円でなくても、表面形状が変化しても
自動調整することができる。

【００８４】また、請求項２記載の装置発明は、請求項
１の効果を具備するとともに、前記連続延設体のトルク
変動を検出するトルク検出手段と、駆動源からの伝達力
を調整可能なクラッチ手段と、前記クラッチ手段の伝達
出力を制御するクラッチ制御手段とを備え、前記所定ト
ルクに調節するように構成しているので、駆動源の送出
トルクが変動したり、あるいは、他の駆動機構の摩擦力
が増大して前記連続延設体のトルク変動が起こっても所
定トルクに調節することができる。

【００８５】また、請求項３記載の装置発明は、請求項
１の効果を具備するとともに、前記連続延設体の送出量
もしくは前記被溶接物の前記溶融部分の移動量を求める
演算手段と、前記連続延設体の送出動作を停止する停止
手段とを備え、前記連続延設体の送出量を求め、前記連
続延設体の送出を停止するように構成しているので、特
別の切断手段を設けなくても前記連続延設体の送出を停
止するだけで、切断することができる。

【００８６】また、請求項４記載の装置発明は、請求項
１の効果を具備するとともに、前前記連続延設体の所定
送出量もしくは前記被溶接物の移動量を求める演算手段
と、停止の際に、前記連続延設体を、前記送出方向とは
逆方向に引き戻す後退手段とを備えて構成しているの
で、より切断が容易となり、余分に連続延設体の溶融が
ない。

【００８７】また、請求項５記載の方法発明は、被溶接
物の外周に、連続延設体の端面を当接し、該端面を含む
前記連続延設体の先端部分を加熱溶融させて被溶接物に
溶着させるとともに、前記連続延設体を被溶接物方向に
所定トルクで送出するように構成しているので、気泡を
含んで溶接されることはなく、必要厚さ寸法を得ること
ができ、溶接完了後に機械的に削りとる量を少なく抑え
ることができ、さらに、被溶接物の外周表面と連続延設
体の溶融端部との間の距離が基準値より変動しても前記
所定トルクにより吸収することができ、被溶接物が真円
でなくても、表面形状が変化しても自動調整することが
できる。

【００８８】また、請求項６記載の方法発明は、請求項
５の効果を具備するとともに、前記連続延設体のトルク
変動を検出して前記所定トルクに調節するように構成す
ることにより、駆動源の送出トルクが変動したり、ある
いは、他の駆動機構の摩擦力が増大して前記連続延設体
のトルク変動が起こっても所定トルクに調節するこがで
きる。

【００８９】また、請求項７記載の方法発明は、請求項
５の効果を具備するとともに、前記連続延設体の所定送
出量もしくは前記被溶接物の移動量を求め、前記連続延
設体の送出を停止するように構成しているので、特別の
切断手段を設けなくても前記連続延設体の送出を停止す
るだけで、切断することができる。

【００９０】また、請求項８記載の方法発明は、請求項
５の効果を具備するとともに、前記連続延設体の所定送
出量もしくは前記被溶接物の移動量を求め、停止の際
に、前記連続延設体を、前記送出方向とは逆方向に引き
戻すように構成しているので、より切断が容易となり、
余分に連続延設体の溶融がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る機構部分の要部の平
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るブロック構成図であ
る。

【図４】本実施の形態に係る初期動作を説明する動作説
明図である。

【図５】重ね巻きしてフランジ部を形成する動作説明図
である。

【図６】従来例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 石英ガラス管（被溶接物） ３ 石英ガラス板（連続延設体） ６ 第１バーナー（加熱手段） ７ 第２バーナー（加熱手段） ９ 石英ガラス管駆動制御装置 １０ 石英ガラス管取付部 １２、１３、１４ モータ １５、１６、１７ モータ制御回路 １９、２０ エンコーダ ２６ 検出ローラ ２７ 検出アーム ３０、３１ 押さえローラ取付部 ３２、３３、３４ エアシリンダ ３５ クラッチ（クラッチ手段） ３６ トルクセンサ ３９ 取付板 ４２ 検出アーム取付板 ６１ 把持手段（停止手段） ６４ 連続延設体載置送出手段（送出手
段）

フロントページの続き (72)発明者 高橋 賞治 山形県天童市大字清池字藤段1357番３ 株式会社 山形信越石英内 (56)参考文献 特開 平８−178169（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−259032（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−115131（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 23/00 - 23/26 C03B 35/00 - 35/26 C03B 20/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端が溶融した連続延設体を被溶接物の
   溶接部分に所定トルクで押圧送出される連続延設体の送
   り制御装置において、 被溶接物を保持するとともに、前記溶接部分を前記連続
   延設体の送出方向に移動可能な被溶接物保持手段と、 前記連続延設体の端面を前記被溶接物に所定トルクで当
   接するように送出する連続延設体の送出手段と、 前記端面を含む前記連続延設体の先端部分を加熱溶融さ
   せる加熱手段とを備えたことを特徴とする所定トルクで
   押圧送出される連続延設体の送り制御装置。
2. 【請求項２】 前記連続延設体のトルク変動を検出する
   トルク検出手段と、 駆動源からの伝達力を調整可能なクラッチ手段と、 前記クラッチ手段の伝達出力を制御するクラッチ制御手
   段とを備え、 前記所定トルクに調節することを特徴とする請求項１記
   載の所定トルクで押圧送出される連続延設体の送り制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記連続延設体の送出量もしくは前記被
   溶接物の前記溶融部分の移動量を求める演算手段と、 前記連続延設体の送出動作を停止する停止手段とを備
   え、 前記連続延設体の送出量もしくは前記溶融部分の移動量
   を求め、前記連続延設体の送出を停止することを特徴と
   する請求項１、及び２記載の所定トルクで押圧送出され
   る連続延設体の送り制御装置。
4. 【請求項４】 前記連続延設体の所定送出量もしくは前
   記被溶接物の移動量を求め、停止の際に、前記連続延設
   体を、前記送出方向とは逆方向に引き戻す後退手段を備
   えたことを特徴とする請求項１、及び２記載の所定トル
   クで押圧送出される連続延設体の送り制御装置。
5. 【請求項５】 先端が溶融した連続延設体を被溶接物の
   溶接部分に所定トルクで押圧送出される連続延設体の送
   り制御方法において、 被溶接物の外周に、連続延設体の端面を当接し、 該端面を含む前記連続延設体の先端部分を加熱溶融させ
   て被溶接物に溶着させるとともに、前記連続延設体を被
   溶接物方向に所定トルクで送出することを特徴とする所
   定トルクで押圧送出される連続延設体の送り制御方法。
6. 【請求項６】 前記連続延設体のトルク変動を検出して
   前記所定トルクに調節することを特徴とする請求項５記
   載の所定トルクで押圧送出される連続延設体の送り制御
   方法。
7. 【請求項７】 前記連続延設体の所定送出量もしくは前
   記被溶接物の移動量を求め、前記連続延設体の送出を停
   止することを特徴とする請求項５及び６記載の所定トル
   クで押圧送出される連続延設体の送り制御方法。
8. 【請求項８】 前記連続延設体の所定送出量もしくは前
   記被溶接物の移動量を求め、停止の際に、前記連続延設
   体を、前記送出方向とは逆方向に引き戻すことを特徴と
   する請求項５及び６記載の所定トルクで押圧送出される
   連続延設体の送り制御方法。