專利名稱：玻璃基材的延伸方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及玻璃基材的延伸方法及裝置。本發明尤其涉及用加熱爐處理玻璃基材后進行延伸，制造具有所希望外徑的玻璃棒的玻璃基材的延伸方法及裝置。
背景技術：
代表光纖預制棒的石英玻璃棒制造中，采用了預 先制造大型的玻璃基材，使用圖I所示的延伸爐延伸玻璃基材，制造直徑更細的玻璃棒的方法。延伸爐由加熱爐I、輸送結構2、領取結構3的三個主要結構組成。輸送結構2通過懸掛連接部件4將玻璃基材5吊起，玻璃基材5的下部，借助領取連接部件6被領取結構3連接。玻璃基材5的延伸，通過使領取結構3的下降速度(領取速度)比輸送結構2的下降速度(輸送速度)快來進行，能使延伸后的玻璃棒的外徑比延伸前的玻璃基材的外徑小。此時，以便達到玻璃棒的外徑保持一定的目的，適當調整輸送速度和領取速度。
領取結構，公知的有如圖I所示握持玻璃基材5的下端進行延伸的卡盤式(Chuck或吸盤式)結構以外，還有如圖2所示的，夾持使用旋轉的領取輥筒7和8被延伸后的玻璃棒9進行領取延伸的輥式領取結構。輥式的類型，能夠在模擬棒和被延伸的玻璃棒的連接部等的平面差靠近輥筒部分時，則馬上打開該輥筒，能夠讓過其部分地切換領取輥筒的握持及松開。通常，為使在一組的領取輥筒處于松開中也能進行領取，而配備兩組領取輥筒。
在卡盤式的延伸(以下，簡稱卡盤延伸)中，當領取結構的動作大于等于動作行程的長度時便不能延伸玻璃棒。因為這個緣故，卡盤延伸限制了能得到的玻璃棒的長度，但是其優點是在玻璃棒表面沒有傷痕，領取速度的控制性也很好。在輥筒類型的延伸(以下，僅稱輥筒延伸)中，通過按照預定的長度從領取輥筒切斷下部分的玻璃棒，而實際上領取結構的動作行程是無限的。因此，在從大的玻璃基材上制造長尺寸玻璃棒的情況下，輥筒延伸是特別有利的。
通過輥筒延伸，延伸大型玻璃基材的時候，容易出現所得到的玻璃棒的彎曲變大的問題。其原因不僅是作為原始材料的玻璃基材原有的彎曲，還可以列舉各種各樣的原因。譬如，如果用一組領取輥筒進行延伸時，玻璃棒的領取方向變得不穩定，而發生彎曲，同時，一次產生的彎曲在通過輥筒的時候，在加熱部中將發生新的彎曲等。
作為有代表性的玻璃棒，舉光纖預制棒為例，則被要求的彎曲精度為每Im在0. 5mm以下(譬如，0. 2mm以下)的情況很多。作為減小彎曲的方法，公知的如專利文獻I的記載，為使延伸中，玻璃基材的頸部向下的位置位于水平面內的目標位置，而調整玻璃基材懸掛部的XY方向水平位置的方法。同時，如圖3所示，彎曲，在將玻璃棒9兩端保持在間隔L[m]的V塊10上面使之旋轉情況下的最大的偏差幅度為2R[mm]的時候,用R/L[mm/m]表示。專利文獻I :日本專利特開2005-104763號公報
在專利文獻I記載的實施例中，通過卡盤延伸進行領取。可是，卡盤延伸，是具有能抑制彎曲這樣的特征，但是不適合于大型玻璃基材或對于長尺寸玻璃基材的延伸。另一方面，輥筒延伸，適合于長尺寸的玻璃基材的延伸。可是，具有容易發生彎曲的特征，即在延伸結束側能夠以充分小的彎曲延伸，但是在延伸開始側的彎曲為大到2mm/m以上。如前面所述，如果由大型的玻璃基材取得長尺寸的玻璃棒的情況下，事實上是不能用卡盤延伸進行的， 所以改為進行輥筒延伸。可是，以前的輥筒延伸技術，不能獲得在經過延伸后的玻璃棒在所有范圍內的彎曲小的產品。彎曲大的產品，需要另外采用玻璃車床來修正彎曲，需要追加多余的成本。

發明內容
本發明的目的在于提供一種玻璃基材的延伸方法及裝置，能夠通過輥筒延伸，得到彎曲小的玻璃棒。
本發明的玻璃基材的延伸方法，是使用至少具有玻璃基材的輸送結構、加熱爐、在該加熱爐下方的玻璃基材的領取結構的玻璃基材延伸裝置，將玻璃基材進行延伸，來制造直徑更細的玻璃棒的方法，其特征在于在加熱爐內部或加熱爐附近設置玻璃基材的水平面位置測量裝置；在輸送結構上設置玻璃基材水平面位置調整裝置；在領取結構上，設置三組以上領取輥筒，該領取輥筒能夠為了把玻璃棒的水平面內的位置保持固定而切換領取輥筒的握持及松開，控制玻璃基材水平面位置調裝置水平面位置調整裝置，將在延伸過程中的玻璃基材的水平面內的位置與預定的目標位置對齊延伸。
在上述領取結構中設置的三組以上的領取輥筒中，延伸過程中經常將兩組以上設定為握持狀態而進行延伸。再者，模擬棒向玻璃基材連接模擬棒時，優選通過在玻璃基材延伸裝置的加熱爐內通過焊著進行。同時，被玻璃基材連接的模擬棒的彎曲，為延伸得到的玻璃棒的彎曲目標值的2倍以下。
本發明的玻璃基材延伸裝置，是通過加熱玻璃基材，并延伸，制造直徑更細的玻璃棒的裝置，其特征在于至少具有玻璃基材的輸送結構、加熱爐和在該加熱爐下方的玻璃基材的領取結構，在所述加熱爐內部或加熱爐附近設置玻璃基材的水平面位置測量裝置，在所述輸送結構上設置延伸中的所述玻璃基材的水平面內的位置與預定的目標位置對合的玻璃基材水平面位置調整裝置；在所述領取結構，設置三組以上能夠為固定保持所述玻璃棒的水平面內的位置而握持及松開的領取輥筒。
根據本發明，能夠將在延伸過程中的玻璃基材的水平面內的位置與預先決定的目標位置對齊，通過用三組以上的領取輥筒進行延伸，而容易得到彎曲小的玻璃棒。
因此，在本說明書所包含的技術革新(新發明)的I個方面，其目的在于，提供能解決上述課題的玻璃基材的延伸方法及裝置。該目的通過權利要求中記載的特征組合來達成。
還有，上述發明的概要，并未列舉出本發明必要的全部技術特征，這些特征群的輔助組合也能夠成為發明。


圖I是表示以前的玻璃基材延伸裝置的概略圖。
圖2是說明輥筒延伸的概略圖。
圖3是說明玻璃棒的彎曲測量方法的概略圖。
圖4是說明本發明的玻璃基材延伸裝置的一個例子的概略圖。
圖5a是說明關于在延伸初期的領取結構的領取輥筒的握持動作和松開動作的概略圖。
圖5b是說明關于在延伸初期的領取結構的領取輥筒的握持動作和松開動作的概略圖。
圖5c是說明關于在延伸初期的領取結構的領取輥筒的握持動作和松開動作的概略圖。
圖5d是說明關于在延伸初期的領取結構的領取輥筒的握持動作和松開動作的概略圖。
圖5e是說明關于在延伸初期的領取結構的領取輥筒的握持動作和松開動作的概略圖。
圖6是表示在比較例使用的玻璃基材的延伸裝置的概略圖。
圖7是比較玻璃棒的彎曲程度的圖表。
具體實施例方式 以下，通過發明的實施例說明本發明，不過，以下的實施例不是用于限定權利要求所涉及的發明，而在實施例中被說明的特征的組合并非全部是發明的解決手段所必須的。
本發明的玻璃基材延伸方法及裝置，是在加熱爐內部或加熱爐附近設置玻璃基材的水平面位置測量裝置；在輸送結構上設置玻璃基材水平面位置調整裝置；在領取結構上，設置三組以上領取輥筒，該領取輥筒為了把玻璃棒的水平面內的位置保持為固定而能夠進行握持及松開；控制玻璃基材水平面位置調整裝置將在延伸過程中的玻璃基材的水平面內的位置，與預定的目標位置對合并延伸；通過把領取結構的領取輥筒設為三組以上，而在模擬棒和玻璃棒的連接部的高低差到達領取輥筒部分的時候，松開該領取輥筒對，讓過其部分，而通過其他的兩組領取輥筒預先設定為握持狀態，而得以將玻璃棒的領取穩定保持在垂直方向。
模擬 棒優選通過焊著被連接到玻璃基材上。另外，模擬棒優選是在模擬棒延伸前在加熱爐內焊著連接到玻璃基材上。另外，在將模擬棒和玻璃基材的連接通過銷連接等的機械方法進行時，發生誤差，成為使在玻璃棒上產生彎曲的原因。如果用沒有機械誤差的方法連接的話，則在對結合部加熱的時候將發生損壞，或接合部的部件大型化而不得不加大領取輥筒之間的間隔，而不可避免地使裝置大型化。在加熱爐內插入玻璃基材之前，雖然也能采用焊著連接模擬棒的方法，不過，這個方法，當在大型的玻璃基材上連接更長尺寸的模擬棒，處理變得困難。并且，為了向加熱爐的插入所需要的空間也變大，所以造成裝置和廠房大型化而經濟上的不利。
模擬棒的彎曲，優選為延伸得到的玻璃棒的彎曲目標值的2倍以下。這是基于延伸開始側的彎曲比延伸結束側的彎曲大這樣的事實。同時，模擬棒的彎曲越小，則延伸后的玻璃棒的彎曲越小，不過，模擬棒的彎曲越是減小，模擬棒的制造越費時間，導致使成本上升。也可以通過領取輥筒的配置，不過，因為在彎曲的值不穩定的延伸開始側，彎曲的大小每Im大概減少到一半，所以，如果模擬棒的彎曲是玻璃棒的彎曲目標值的2倍左右的話，可以充分地使用。
關于本發明的方法，通過附圖進行更加詳細的說明。如圖4所示，玻璃基材5被懸掛連接部件4懸掛在輸送結構2上，懸掛連接部件4和輸送結構2之間設置水平面位置調整裝置11。由此，能在XY方向調整玻璃基材5的水平面內的位置。作為該水平面位置調整裝置11，譬如能夠例舉出XY表。
在加熱爐I上部，配設水平面位置測量裝置12。由此，檢測出玻璃基材的水平面內的位置，調整水平面位置調整裝置11，使玻璃基材的水平面內的位置與目標位置一致。作為水平面位置測量裝置12，可以使用照相機和圖像處理裝置的組合，以及激光外徑測量儀的中心位置輸出。玻璃基材5的周圍,用伸縮式的頂箱(Top chamber) 13覆蓋,防止戶外的空氣侵入加熱爐I內，損耗內部的爐材料。
在加熱爐I下部，設置由領取輥筒15、16、17三組構成的領取結構14。這三組領取輥筒，全部獨立，可以切換握持及松開玻璃棒。由于經常是三組領取輥筒中的兩組以上領取輥筒為握持狀態，所以能讓領取中的玻璃棒的方向垂直穩定。同時，可以在領取輥筒15、16、17的其中一組的領取輥筒上，譬如領取輥筒15上不設驅動結構，而僅僅發揮向軸芯引導玻璃棒的機能。
三組領取輥筒的旋轉軸芯不需要全部朝向同樣的方向。同時，可以至少一組的領取輥筒的旋轉軸芯與其他領取輥筒的組朝向不同的方向。可是，需要領取輥筒能將玻璃棒握持或松開，且，在玻璃棒延伸的方向領取輥筒能旋轉。由于從不同的方向用領取輥筒抓住玻璃棒，能讓領取中的玻璃棒的方向垂直穩定。
以便在玻璃基材5下端連接模擬棒18，首先，在加熱爐內懸掛玻璃基材5，另一方，用領取結構14握持模擬棒18，使領取輥筒逆轉，通過使之在加熱爐內從下方上升，得以使模擬棒18焊著在已被加熱的玻璃基材5的下端。同時，在加熱焊著的時候，使用水平面位置測量裝置12及水平面位置調整裝置11而使玻璃基材5的水平面內的位置與控制目標位置一致。
其次，用圖5a 圖5e說明關于模擬棒焊著后的領取輥筒開閉動作(握持動作和松開動作)。圖5a表示模擬棒的焊著連接之后的狀態，從這里開始延伸。首先，在領取方向驅動領取輥筒15、16，一邊領取模擬棒18，一邊拉下玻璃基材5進行延伸。在延伸過程中，調整玻璃基材5的水平面內的位置以使經常與控制目標位置一致。
因為常常在玻璃基材5和模擬棒18的焊著連接部19上伴隨高低差及很大的直徑變動，在焊著連接部19到達領取輥筒15之前，如圖5b所示，放開領取輥筒15，領取輥筒16、17為握持狀態。接著，在焊著連接部19到達領取輥筒16之前，如圖5c所示，把領取輥筒15和17設為握持狀態，松開領取輥筒16。并且，焊著連接部19到達領取輥筒17之前，如圖5d所示，把領取輥筒15和16設定為握持狀態，松開領取輥筒17。
以這種狀態可以持續延伸，不過，因為握持的領取輥筒的間隔越寬彎曲精度越好，而優選焊著連接部19在通過了領取輥筒17之后，象圖5e所示的那樣，松開領取輥筒16，領取輥筒15和領取輥筒17以握持狀態延伸。這樣，最好在延伸中經常把兩組以上的領取輥筒設定為握持狀態。另外，通過了領取輥筒17的部分，被切斷成恰當的長度。
實施例
[實施例I]
采用圖4、圖5a 圖5e所示的裝置，將直軀干部長度2000mm、外徑180mm的玻璃基材延伸成長度lm、外徑90mm的8根玻璃棒。在延伸過程中，將玻璃基材的水平面內的位置控制在固定的位置上。模擬棒的彎曲采用了 0.40mm/m的。其結果，分割而得到的各玻璃棒的彎曲量，變為圖7曲線A所示的樣子，全數達到了目標值0. 2mm/m以下。
[比較例I]
采用圖4、圖5a 圖5e所示的裝置，將直軀干部長度2000mm、外徑180mm的玻璃基材延伸成8根長度lm、外徑90mm的玻璃棒。在延伸過程中，將玻璃基材的水平面內的位置控制在固定的位置上。模擬棒的彎曲采用了 0.82mm/m。其結果，分割而得到的各玻璃棒的彎曲量，變為圖7曲線B所示的樣子，延伸開始側的第I次分割沒能夠達成目標值的0. 2mm/m以下，
[比較例2]
圖6所示的，領取結構采用由兩組領取輥筒構成的裝置，將直軀干部長度2000_、外徑180mm的玻璃基材延伸成8根長度lm、外徑90mm的玻璃棒。在延伸過程中，將玻璃基材的水平面內的位置控制在固定的位置上。機械連接模擬棒和玻璃基材，不過，在連接部多少產生了誤差。其結果，分割而得到的各玻璃棒的彎曲量，變為圖7曲線C所示的樣子，到延伸開始側的第3次分割為止沒能夠達成目標值的0. 2mm/m以下，特別延伸開始第I次分割的彎曲極大，為2. 10mm/m。
以上，通過實施方式說明了本發明，不過，本發明的技術范圍不受以上的實施方式記載的范圍所限定。本技術領域的技術人員明白，對上述實施例能夠加以多種多樣的改良和變更。根據權利要求的記載可以明確，實施了這樣的變更和改良的實施方式也包含在本發明的技術范圍之內。
應留意的是，對于權利要求、說明書以及附圖中所示的裝置、系統、程序以及方法中的動作、流程、步驟以及階段等各處理的執行順序，只要未特別明示為“在...之前”、“比...先行”等，且只要未將前處理的輸出用于后處理中，則可按任意順序實現。關于權利要求、說明書以及圖示中的動作流程，即使為方便起見而使用“首先”、“接著”等字樣進行說明，但并非意味著必須按該順序實施。
從上述說明可以明白，根據本發明的實施方式，用加熱爐將玻璃基材進行處理并延伸，能夠實現用于制造具有所希望的外徑的玻璃棒的玻璃基材延伸方法及裝置。
權利要求
1.一種玻璃基材的延伸方法，是使用玻璃基材延伸裝置，將所述玻璃基材進行延伸，來制造更細直徑的玻璃棒的方法，該玻璃基材延伸裝置至少具有玻璃基材的輸送結構、加熱爐、以及在該加熱爐下方的上述玻璃基材的領取結構，其特征在于在所述加熱爐內部或加熱爐附近設置所述玻璃基材的水平面位置測量裝置；在所述輸送結構上設置玻璃基材水平面位置調整裝置；在所述領取結構上設置三組以上領取輥筒，該領取輥筒能夠為了把所述玻璃棒的水平面內的位置保持固定而對握持及松開進行切換的領取輥筒，控制玻璃基材水平面位置調整裝置，將在延伸過程中的所述玻璃基材的水平面內的位置與預定的目標位置對齊延伸。
2.根據權利要求I所述的玻璃基材延伸方法，其中，在所述領取結構上設置的三組以上的所述領取輥筒中，在延伸過程中經常將兩組以上設定為握持狀態并延伸。
3.根據權利要求I或2所述的玻璃基材延伸方法，其中，模擬棒對所述玻璃基材的連接，通過在玻璃基材延伸裝置的加熱爐內通過焊著來進行。
4.根據權利要求3所述的玻璃基材延伸方法，其中，與所述玻璃基材連接的所述模擬 棒的彎曲為，延伸而得到的所述玻璃棒的彎曲目標值的2倍以下。
5.根據權利要求3所述的玻璃基材延伸方法，其中，各所述領取輥筒在所述模擬棒和所述玻璃基材之間的焊著連接部到達所述領取輥筒之前，松開所述玻璃棒，所述連接部通過所述領取輥筒之后握持所述玻璃棒。
6.根據權利要求I所述的玻璃基材延伸方法，其中，在所述領取輥筒之中的一組中，不設置驅動結構。
7.一種玻璃基材延伸裝置，是通過加熱玻璃基材，并延伸，制造直徑更細的玻璃棒的裝置，其特征在于至少具有所述玻璃基材的輸送結構、加熱爐、和在該加熱爐下方的所述玻璃基材的領取結構，在所述加熱爐內部或加熱爐附近設置所述玻璃基材的水平面位置測量裝置；在所述輸送結構上設置將在延伸過程中的所述玻璃基材的水平面內的位置與預定的目標位置對合的玻璃基材水平面位置調整裝置；在所述領取結構上設置三組以上能夠為固定保持所述玻璃棒的水平面內的位置而握持及松開的領取輥筒。
全文摘要
本發明提供玻璃基材延伸方法及裝置，通過輥筒延伸，能夠取得彎曲小的玻璃棒。其特征在于，使用至少具有玻璃基材的輸送結構、加熱爐、和在該加熱爐下方的玻璃基材的領取結構的玻璃基材延伸裝置，來延伸玻璃基材，制造直徑更細的玻璃棒的方法，其中，在所述加熱爐內部或熱爐附近設置所述玻璃基材的水平面位置測量裝置；在所述輸送結構上設置玻璃基材水平面位置調整裝置；所述領取結構上設置三組以上為固定保持所述玻璃棒的水平面內的位置而握持及松開可能的領取輥筒；控制玻璃基材水平面位置調整裝置，將在延伸過程中的所述玻璃基材的水平面內的位置與預定的目標位置對齊并延伸。
文檔編號C03B23/047GK102653441SQ20121005165
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月1日 優先權日2011年3月2日
發明者乙坂哲也 申請人:信越化學工業株式會社