(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管を管引き形成する装置に付設されて、ブロー圧力を調節することにより連続的に管引き成形されるガラス管の外径値が外径規格値となるよう制御するガラス管の外径制御装置であって、
溶融ガラスを収容するガラス収容手段と、
このガラス収容手段から供給された溶融ガラスを管状のガラス管に形成するガラス管形成手段と、
このガラス管形成手段にガラス管を形成するための回転を付与する回転駆動手段と、
上記ガラス管形成手段により形成されるガラス管の外径を所定の外径値に形成するためのブローエアーを供給する送風手段と、
上記ガラス管形成手段で形成されたガラス管を管引き成形する管引手段と、
この管引手段の近傍に配設され管引き成形されるガラス管の外径値を測定する外径測定手段と、
上記ガラス収容手段における溶融ガラスの高さレベルを検出するガラスレベル検出手段と、
上記回転駆動手段により駆動される上記ガラス管形成手段の１回転を検出する回転検出手段と、
上記管引手段によるガラス管の管引き速度を測定する管引き速度測定手段と、
上記外径測定手段により測定されたガラス管の外径値、上記ガラスレベル検出手段により検出された溶融ガラスの高さレベル、上記回転検出手段により検出された上記ガラス管形成手段の１回転、および上記管引き速度測定手段により測定されたガラス管の管引き速度に基づいて上記ガラス管形成手段の１回転毎に所定時間後のガラス管の外径値を予測演算し、上記送風手段から上記ガラス管形成手段に供給されるブローエアーのブロー圧を調節してガラス管の外径値が外径規格値となるよう制御する外径制御手段と
を具備したことを特徴とするガラス管の外径制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラス管の外径制御装置に係り、特に、連続的に管引き成形されるガラス管に安定したブローエアーの供給を可能にしたガラス管の外径制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダンナー法などによって連続的に管引き成形されるガラス管の外径を制御する装置は管引き成形されたガラス管を所定の長さに切断するガラス管切断装置の近傍に設けられた外径測定手段によってガラス管の外径を測定してガラス管の外径を規格中央値に一致させるように演算し、ブロー圧調整用制御装置にブロー圧設定値を出力するものであり、いわゆる外径・ブロー圧カスケード制御系が構成されている。また、他の制御方式としては、例えば実開平２−１４９７２４号公報に開示されているように、ガラス管の温度を測定し、ガラス管が常温まで温度変化したときに生ずる収縮値を温度補正する方式もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したガラス管の外径制御方式は、以下のような問題点を有している。
【０００４】
すなわち、
▲１▼ガラス管の外径値は幾つかの周波数成分を合成した周波数振動をしているので、外径値として入力されたデータはそのデータの取込みのサンプリング周期と演算処理によって外径値として評価するには相応しくないデータとなる場合がある。この周波数振動はダンナー法によるガラス管の成形では除去することが困難であり、データをフィルタリング処理したり、平均値を求めたり、あるいは一時遅れ演算させたりして、見掛上の周波数振動を押さえるようにしている。
このように見掛上の周波数振動を押さえるために平均値を求める等のデータ処理を行なっているので、短周期変動に対する制御が困難である。
▲２▼ガラス溶融容器における溶融ガラスのレベルが変化するなどの理由により、スリーブ上へ流出する溶融ガラス量が変化したときには外径値も変化する。
しかし、外形制御装置は外形値のみによる制御であり、溶融ガラス流出量が変化しても外径変化となって現れるまで（例えば、数十秒から数分）制御動作を行なわないので、溶融ガラス流出量の変化に対して応答性の悪い制御系となっている。このため、逸早く溶融ガラス流出量の変化を察知して制御を行なうことができる外径制御装置の出現が望まれていた。
▲３▼ガラス管の管引きラインの長さが数十メートルもあるので、ブロー圧が調整されてガラス管の外径が変化した後に、外形測定手段に調整された外径値のガラス管が到達するまでの時間、いわゆるムダ時間が数十秒から数分程度あるために精密な外形制御演算が困難である。これを解決するために外形測定手段をスリーブの近傍に設けた外径制御装置が提案されているが、スリーブの近傍ではガラス管の形状が真円ではなくかつ外径値も大きく、しかもガラス管は高温であって外形の測定が困難であり、このため測定器に多額の費用を要するなどの問題点がある。
などである。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、安定した外径値のガラス管が得られるガラス管の外径制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、ガラス管を管引き形成する装置に付設されて、ブロー圧力を調節することにより連続的に管引き成形されるガラス管の外径値が外径規格値となるよう制御するガラス管の外径制御装置であって、溶融ガラスを収容するガラス収容手段と、このガラス収容手段から供給された溶融ガラスを管状のガラス管に形成するガラス管形成手段と、このガラス管形成手段にガラス管を形成するための回転を付与する回転駆動手段と、上記ガラス管形成手段により形成されるガラス管の外径を所定の外径値に形成するためのブローエアーを供給する送風手段と、上記ガラス管形成手段で形成されたガラス管を管引き成形する管引手段と、この管引手段の近傍に配設され管引き成形されるガラス管の外径値を測定する外径測定手段と、上記ガラス収容手段における溶融ガラスの高さレベルを検出するガラスレベル検出手段と、上記回転駆動手段により駆動される上記ガラス管形成手段の１回転を検出する回転検出手段と、上記管引手段によるガラス管の管引き速度を測定する管引き速度測定手段と、上記外径測定手段により測定されたガラス管の外径値、上記ガラスレベル検出手段により検出された溶融ガラスの高さレベル、上記回転検出手段により検出された上記ガラス管形成手段の１回転、および上記管引き速度測定手段により測定されたガラス管の管引き速度に基づいて上記ガラス管形成手段の１回転毎に所定時間後のガラス管の外径値を予測演算し、上記送風手段から上記ガラス管形成手段に供給されるブローエアーのブロー圧を調節してガラス管の外径値が外径規格値となるよう制御する外径制御手段とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明のガラス管の外径制御装置は上記のように構成したので、外径制御手段が外径測定手段により測定されたガラス管の外径値、ガラスレベル検出手段により検出された溶融ガラスの高さレベル、回転検出手段により検出されたガラス管形成手段の１回転、および管引き速度測定手段により測定されたガラス管の管引き速度に基づいてガラス管形成手段の１回転毎に所定時間後のガラス管の外径値を予測演算し、送風手段からガラス管形成手段に供給されるブローエアーのブロー圧を調節してガラス管の外径値を制御することにより、ガラス管の外径値の短周期（例えば数秒単位）の外径振動に対する制御が可能となって、外径振動が最小となり、安定した品質のガラス管が得られる。
【０００８】
また、溶融ガラスの高さレベルによるフィードフォワード補正が可能となり、溶融ガラスの流量変化に対応したガラス管の外径制御が行なわれる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施例のガラス管の外径制御装置のシステム構成を示す図、図２はガラス管の外径値の入力処理の機能を示す図、および図３は外径値制御の機能を示す図である。
【００１１】
図１において、1 は溶融ガラス2 を収容するガラス溶融容器で、このガラス溶融容器1 における溶融ガラス2 の高さレベルはガラスレベル検出器3 により検出され、検出されたガラスレベルＨは後述する外径制御部4 に出力される。また、ガラス溶融容器1 から溶融ガラス2 が耐火物からなるスリーブ5 に供給され、このスリーブ5 によって溶融ガラス2 は管状のガラス管6 に形成される。
【００１２】
すなわち、スリーブ5 はモータ7 に駆動されて回転しており、この回転しているスリーブ5 に供給された溶融ガラス2 はスリーブ5 に巻き付いてその重力によりスリーブ5 の上面から下面に移動して管状に形成され、スリーブ5 の先端に達した溶融ガラス2 は管引きラインの長さＬの管引き機8 によって矢印Ｘ方向に定速度で引張られて、管状のガラス管6 に管引き成形される。このように管引き成形されるガラス管6 の外径と肉厚はスリーブ5 の回転速度、スリーブ5 の後端部を介してブロワー9 から供給されるブローエアー10のブロー圧、管引き機8 による管引き速度などの条件に従って決定されるが、管引き成形中のガラス管6 の外径の調整はブローエアー10のブロー圧を調節することにより行なわれる。
【００１３】
また、管引き成形されたガラス管6 は管引方向に対して管引き機8 の下流側近傍に配設された外径測定器11によって外径を測定され、外径の測定後、管引方向に対して外径測定器11の下流側に配設されたガラス管切断機12によって所定の長さに切断される。
【００１４】
しかして、外径制御部4 は種々の制御演算処理を実行するＣＰＵ、ガラス管6 の外径制御のためのプログラムなどを蓄積するＲＯＭ、演算処理中のデータなどを記憶するＲＡＭなどで構成され、この外径制御部4 にはガラスレベル検出器3 により検出されたガラスレベルＨ、回転検出器13により検出されたスリーブ5 の１回転クロックパルスＣＬ、管引き速度測定器14により測定されたガラス管6 の管引き速度Ｓ、および外径測定器11により測定されたガラス管6 の外径値Ｄがそれぞれ入力される。外径制御部4 は、管引き成形中のガラス管6 の外径を外径規格値ＳＶに調整するために、上記入力された複数のデータを演算処理し、管引き成形中のガラス管6 の外径を調節するブローエアー10のブロー圧の目標値としての制御出力ＭＶをブロー圧調節部15に出力する。
【００１５】
ブロー圧調節部15は外径制御部4 から入力される制御出力ＭＶとブロワー9 から入力されるブローエアー10のブロー圧Ｐとに基づいてブロー圧調節信号を演算し、この演算されたブロー圧調節信号はブロワー9 に出力される。ブロワー9 からスリーブ5 へはブロー圧調節信号によって調節された適正なブロー圧Ｐのブローエアー10が供給される。
【００１６】
また、外径制御部4 は外径測定器11から入力されるガラス管6 の外径値Ｄが外径規格値ＳＶの公差範囲内か否かを判定し、公差範囲外と判定したときにはガラス管切断機12に不良品排出信号を出力し、不良なガラス管6 を排除する。
【００１７】
次に、上記構成のガラス管の外径制御装置の作用について、図２と図３を参照して説明する。
【００１８】
ガラス管6 の管引き成形が開始されると、外径測定器11からガラス管6 の外径値Ｄの信号が外径制御部4 に出力され、外径制御部4 はこの外径値ＤをＲＡＭに記憶する。一方、回転検出器13からスリーブ5 の１回転クロックパルスＣＬが外径制御部4 に入力されると、外径制御部4 はスリーブ5 の１回転クロックパルスＣＬの間、例えば時間Ｔ１の間のＲＡＭに記憶されている外径値Ｄの最大値と最小値から（最大値＋最小値）／２の演算を行ない、時間ｔ１の外径値Ｄの中央値Ｄ１を算出する。この中央値Ｄ１を演算後の外径値としてＲＡＭに次の１回転クロックＣＬの間、例えば時間ｔ２の間保持する。また、上記中央値Ｄ１は次ステップで制御変数ＰＶとして処理される。（ステップS1）。
【００１９】
そして、制御変数ＰＶと予め設定されているガラス管6 の外径規格値ＳＶとの差をＰＩＤ演算（比例、積分、微分）する。このＰＩＤ演算により、制御演算出力ΔＭＶ１を算出する。（ステップS2）。
【００２０】
続いて、ステップS2で算出された制御演算出力ΔＭＶ１に対し、ガラス溶融容器1 におけるガラスレベルＨに対応した第１のＦＦ補正が加えられる。
【００２１】
すなわち、外径制御部4 はガラスレベル検出器3 から入力されたガラスレベルＨを微分処理して、変化傾向ΔＨを算出し、この算出された変化傾向ΔＨに基づいて、第１のフィードフォワード（ＦＦ）補正を行なう。このＦＦ補正により、ガラスレベルＨが増加傾向ならば、制御演算出力ΔＭＶ１はΔＨ×Ｇ１（予め設定されているゲイン）で減少し、また、ガラスレベルＨが減少傾向ならば、制御演算出力ΔＭＶ１はΔＨ×Ｇ２（予め設定されているゲイン）で増加する。
【００２２】
上記ガラスレベルＨの変化傾向ΔＨに応じたゲインの設定はガラスレベルＨの変化がガラス引上げ量の変化に対応するためである。例えばガラスレベルＨが低くなったとき、第１のＦＦ補正を行なわなかった場合には、管引き機8 の管引き速度Ｓによって異なるが、数十秒から数分後にはガラス管6 の外径は細くなる。
このような不具合を解消するために、第１のＦＦ補正を行なうことにより、ガラスレベルＨが低下した時点で制御演算出力ΔＭＶ１を増加させ、つまり、外径制御部4 からブロー圧調節部15へ出力される制御出力ＭＶを増加させてブロワー9 から供給されるブローエアー10のブロー圧Ｐを高くし、上記のようにガラス管6 の外径が細くなることを防止するものである。（ステップS3、ステップS4、ステップS5）。
【００２３】
第１のＦＦ補正を行なった後、制御演算出力ΔＭＶ１に対し、管引き工程の応答時間（ムダ時間）に対応した第２のＦＦ補正が加えられる。
【００２４】
すなわち、予め設定されている管引きライン長さＬを管引き速度測定器14によって測定されたガラス管6 の管引き速度Ｓで割算して、管引き工程における応答時間Ｔ１が算出され、第２のＦＦ補正が行なわれる。このＦＦ補正により、ステップS3で第１のＦＦ補正された制御演算出力ΔＭＶ１が増加傾向ならば、制御演算出力ΔＭＶ１はＴ１×ΔＭＶ１×Ｇ３（予め設定されているゲイン）で減少され、また、制御演算出力ΔＭＶ１が減少傾向ならば、制御演算出力ΔＭＶ１はＴ１×ΔＭＶ１×Ｇ４（予め設定されているゲイン）で増加する。
【００２５】
上記した制御演算出力ΔＭＶ１の変化に応じたゲインの設定は、制御演算出力ΔＭＶ１の変化が管引き工程における応答時間Ｔ１に対応して応答時間Ｔ１後に外径変化となって現れるためである。例えば制御演算出力ΔＭＶ１が増加したとき、第２のＦＦ補正を行なわなかった場合には、Ｔ１時間後にガラス管6 の外径値Ｄが大きくなるため、これを検出して制御演算を行なうことにより、外径値Ｄの振動、いわゆる外径値Ｄのハンチングが発生する。このような不具合を解消するために、第２のＦＦ補正を行なうことにより、Ｔ１時間後にガラス管6 の外径値Ｄが大きくなることを予測して、予め制御演算出力ΔＭＶ１をＴ１×ΔＭＶ１×Ｇ３で減少させ、ガラス管6 の外径値Ｄがハンチングすることを防止するものである。（ステップS6、ステップS7、ステップS8）。
【００２６】
第１および第２のＦＦ補正が加えられた制御演算出力ΔＭＶ１は前回の制御出力ＭＶ、つまり時間ｔ０における制御出力ＭＶに加算され、加算結果が新たな制御出力ＭＶとしてブロー圧調節部15に出力される。ブロー圧調節部15は外径制御部4 から入力された新たな制御出力ＭＶとブロワー9 から入力されるブローエアー10のブロー圧Ｐとに基づいてブロー圧調節信号を演算し、ブロワー9 からスリーブ5 へ供給されるブローエアー10のブロー圧Ｐを適正なブロー圧Ｐに調節してスリーブ5 に供給する。（ステップS9、ステップS10 ）。
【００２７】
上記したステップS1からステップS10 の一連の処理はスリーブ5 の１回転に対して１回の処理が行なわれる。すなわち、外径制御部4 から出力される制御出力ＭＶはスリーブ5 の１回転の間は変化しない。
【００２８】
上記実施例によれば、スリーブ5 が１回転した際のガラス管6 の外径値Ｄの中央値ＰＶをその間の代表値として演算することにより、スリーブ5 の回転周期に関係なく単なる平均値処理や一時遅れ演算処理を行なうのと比べ、真の外径値Ｄの変化を捕らえることができ、スリーブ5 の回転周期に起因しない数秒単位における短周期変動に対する制御が可能となる。また、外径中央値ＰＶに対する制御を行なうので、平均値に対する制御と比較して外径規格値ＳＶ内に入る率が増え、生産歩留まりの向上を図ることができる。
【００２９】
また、溶融ガラス2 の流出量の変化をガラスレベル検出器3 によるガラスレベルの変化で捕らえ、第１のＦＦ補正の制御を行なうので、溶融ガラス2 の流出量変化に対応したガラス管6 の外径制御が可能となり、ガラス管6 の外径品質の向上を図ることができる。
【００３０】
また、外径制御部4 自身の出力を管引きラインの長さＬと管引き速度Ｓに合わせて第２のＦＦ補正の制御を行なうので、管引きラインの長さＬと外径測定器11との位置関係から生ずる、いわゆるムダ時間に対する有効な制御が可能となり、ガラス管6 の外径のハンチングが防止されることにより、ガラス管6 の品質や歩留まりの向上を図ることができる。
【００３１】
なお、上記実施例では、ガラス管6 の外径値Ｄの中央値ＰＶをスリーブ5 の次の１回転の間ＲＡＭに保存して第１のＦＦ補正の制御を行なうようにしたが、これに限ることはなく、中央値ＰＶをＲＡＭに保存しないで、スリーブ5 の１回転のタイミングパルスに同期させたサンプル制御で第１のＦＦ補正の制御を行なうようにしてもよい。また、ガラス管6 の外径値Ｄの中央値ＰＶではなく、ガラス管6 の外径値Ｄの最大値あるいは最小値としてもよい。
【００３２】
また、上記実施例では、外径制御部4 とブロー圧調節部15をそれぞれ独立して設けたが、これに限ることはなく、ブロー圧調節部15の機能を外径制御部4 に内蔵させ、ブロー圧調節部15によるブロー圧Ｐの調節を外径制御部4 で行なうようにしてもよく、同様の作用効果が得られる。
【００３３】
また、上記実施例では、第１および第２のＦＦ補正の制御を外径制御部4 で行なうようにしたが、これに限ることはなく、ブロー圧調節部15が第１および第２のＦＦ補正の制御を行なうようにしてもよく、同様の作用効果が得られる。
【００３４】
また、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形可能なことは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のガラス管の外径制御装置によれば、外径制御手段が外径測定手段により測定されたガラス管の外径値、ガラスレベル検出手段により検出された溶融ガラスの高さレベル、回転検出手段により検出されたガラス管形成手段の１回転、および管引き速度測定手段により測定されたガラス管の管引き速度に基づいてガラス管形成手段の１回転毎に所定時間後のガラス管の外径値を予測演算し、送風手段からガラス管形成手段に供給されるブローエアーのブロー圧を調節してガラス管の外径値を制御することにより、ガラス管の外径値の短周期（例えば数秒単位）の外径振動に対する制御が可能となって、外径振動が最小となり、安定した品質のガラス管を得ることができる。
【００３６】
また、溶融ガラスの高さレベルによるフィードフォワード補正が可能となり、溶融ガラスの流量変化に対応したガラス管の外径制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のガラス管の外径制御装置のシステム構成図である。
【図２】ガラス管の外径値の入力処理の機能を示す図である。
【図３】外径値制御の機能を示す図である。
【符号の説明】
1 …ガラス溶融容器（ガラス収容手段）
2 …溶融ガラス
3 …ガラスレベル検出器（ガラスレベル検出手段）
4 …外径制御部（外径制御手段）
5 …スリーブ（ガラス管形成手段）
6 …ガラス管
7 …モータ（回転駆動手段）
8 …管引き機（管引手段）
9 …ブロワー（送風手段）
10…ブローエアー
11…外径測定器（外径測定手段）
13…回転検出器（回転検出手段）
14…管引き速度測定器（管引き速度測定手段）
【図１】
0003710505.tif 000002
【図２】
0003710505.tif 000003
【図３】
0003710505.tif 000004