(57)【要約】【課題】製造中にガラス微粒子の堆積量を正確に測定して、堆積量を適切に調節することで高品質なガラス微粒子堆積体を製造する。【解決手段】本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、ガラスロッド１１の上端を把持した状態で垂直に保持し、ガラスロッド１１を回転させながら上下に移動させ、バーナ２６によりガラスロッド１１の周囲にガラス微粒子の堆積層を複数層形成する際に、ガラスロッド１１及び把持部１２を重量測定部に吊るして、吊るした部分の重量を計測し、測定された重量の変化に基づいてバーナ２６への複数のガスの供給条件を変化させ、ガラスロッド１１の下端近傍に配置した振れまわり抑制治具３０をガラスロッド１１の下端の振れまわりに対し接触しながら振れまわりを抑制し、フレーム２１により重量測定部１３を上下に移動させるとともに、振れまわり抑制治具３０をガラスロッド１１の上下の移動にあわせ移動させる。【選択図】図１
2008088037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドの上端を把持した状態で垂直に保持し、前記ロッドを回転させながら上下に移動させ、ガラス微粒子を生成するバーナにより前記ロッドの周囲にガラス微粒子の堆積層を複数層形成するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記ロッド及びその上端を把持する把持部を重量測定部に吊るし、吊るされた部分の重量を計測し、
測定された重量の変化に基づいて前記ガラス微粒子を生成するための前記バーナへのガスの供給条件を変化させ、
前記ロッドの下端近傍に振れまわり抑制治具を配置し、前記ロッドの下端の振れまわりに対し前記振れまわり抑制治具が接触しながら振れまわりを抑制し、
ロッド移動台により前記重量測定部を上下に移動させるとともに、前記振れまわり抑制治具を前記ロッドの上下の移動にあわせ移動させることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項２】
前記振れまわり抑制治具は、前記ロッドが所定の位置より上方に移動する際は、前記ガラスロッドの移動に追従させないことを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項３】
前記振れまわり抑制治具またはそれを固定する治具固定部を上方へ押し上げる押し上げ機構により、前記振れまわり抑制治具は、前記所定の位置までは、前記振れまわり抑制治具または前記治具固定部が前記ロッド移動台に当接して前記ロッド移動台とともに移動することを特徴とする請求項２に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナにより生成したガラス微粒子をロッドの周囲に堆積させ、ガラス微粒子の堆積層を複数層形成してガラス微粒子堆積体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス微粒子堆積体を製造する方法としては、上端を支持したロッドを回転させつつ軸方向へ移動させながら、その外周にバーナによってガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を軸方向に成長させるＶＡＤ法、あるいは径方向に成長させるＯＶＤ法などが挙げられる。
【０００３】
上記の製造方法でガラス微粒子堆積体を製造する際にロッドが長尺になるとロッドの回転に伴う振れまわりが大きくなり、ロッドに堆積するガラス微粒子の量が不均一となるおそれがある。そのため、ガラス微粒子堆積体を製造する装置には、ロッドの振れまわりを無くして非円化や偏肉化を防止するために、上端のみならず下端を保持して安定させるロッド防振装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このガラスロッド防振装置は、軸方向へ移動するガラスロッドに追従しながら、その下端に当接するアルミニウムなどの金属から形成された防振キャップを備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の製造方法でガラス微粒子堆積体を製造する際には、ガラス微粒子の堆積量を確認するためにロッドの把持部に堆積量測定装置（重量測定装置）を設置しておき、重量の変化をガラス微粒子の堆積量としてモニターしながらガラス微粒子堆積体の製造を行う場合がある。
【０００６】
しかし、上記のような防振装置は、ロッドの先端に皿状またはパイプ状の治具を押さえつけて振れまわりを抑制する構造であるため、堆積量測定装置により測定される値は、防振装置の押さえつける力が加わった状態のものとなってしまう。また、ロッドを上下に移動させると、上昇時と下降時では防振装置からロッドへ作用する力が変動するため、堆積量の測定値が不安定となり、ロッドの移動毎の測定値は信頼性の低いものとなってしまう。そのため、堆積量の測定値に応じて堆積量を正確に調整することが難しかった。
【０００７】
本発明は、製造中にガラス微粒子の堆積量を正確に測定して、堆積量を適切に調節することで高品質なガラス微粒子堆積体を製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することのできる本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、ロッドの上端を把持した状態で垂直に保持し、前記ロッドを回転させながら上下に移動させ、ガラス微粒子を生成するバーナにより前記ロッドの周囲にガラス微粒子の堆積層を複数層形成するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、前記ロッド及びその上端を把持する把持部を重量測定部に吊るし、吊るされた部分の重量を計測し、測定された重量の変化に基づいて前記ガラス微粒子を生成するための前記バーナへのガスの供給条件を変化させ、前記ロッドの下端近傍に振れまわり抑制治具を配置し、前記ロッドの下端の振れまわりに対し前記振れまわり抑制治具が接触しながら振れまわりを抑制し、ロッド移動台により前記重量測定部を上下に移動させるとともに、前記振れまわり抑制治具を前記ロッドの上下の移動にあわせ移動させることを特徴としている。
【０００９】
また、前記振れまわり抑制治具は、前記ロッドが所定の位置より上方に移動する際は、前記ガラスロッドの移動に追従させないことが好ましい。
その際、前記振れまわり抑制治具またはそれを固定する治具固定部を上方へ押し上げる押し上げ機構により、前記振れまわり抑制治具は、前記所定の位置までは、前記振れまわり抑制治具または前記治具固定部が前記ロッド移動台に当接して前記ロッド移動台とともに移動すると良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、振れまわり抑制治具はロッドの下端の振れまわりに対して接触するようにしており、さらにロッドの上下の移動にあわせ移動させるようにしたことで、重量測定部による測定値を振れまわり抑制治具により変動させることなく、製造中にガラス微粒子の堆積量を正確に測定して、測定された重量の変化に基づいてバーナへのガスの供給条件を変化させて堆積量を適切に調節することで、高品質なガラス微粒子堆積体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法の実施の形態の例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置を示す概略構成図である。
【００１２】
図１に示すように、ガラス微粒子堆積体の製造装置１０は、ガラスロッド１１の上端を把持部１２により把持した状態で垂直に保持し、その把持部１２によりガラスロッド１１を回転させながら、把持部１２を吊るす重量測定部１３をロッド移動装置２０のフレーム（ロッド移動台）２１により上下に移動させることでガラスロッド１１を上下に移動させ、ガラス微粒子を生成するバーナ２６によりガラスロッド１１の周囲にガラス微粒子の堆積層を複数層形成することで、ガラス微粒子堆積体Ｇを製造するものである。そして、ガラス微粒子堆積体の製造装置１０では、ガラスロッド１１の下端近傍に振れまわり抑制治具３０を配置し、ガラスロッド１１の下端の振れまわりに対し振れまわり抑制治具３０が接触しながら振れまわりを抑制し、振れまわり抑制治具３０をガラスロッド１１の上下の移動にあわせて移動させるようになっている。
【００１３】
ガラスロッド１１の上端を把持する把持部１２は、モータ１４の回転軸１６に接続されており、モータ１４の回転駆動によって回転することでガラスロッド１１を回転させるようになっている。モータ１４は底面が開口した短円筒形状を有する支持具１５の上面に設置されており、把持部１２は支持具１５の内側に軸受１８を介して取り付けられている。支持具１５はロッド移動装置２０のフレーム２１上に設置された重量測定部１３上に配置され、支持具１５とともにモータ１４、軸受１８、把持部１２、ガラスロッド１１、ガラス微粒子堆積体Ｇの重量を重量測定部１３により吊るして、これら吊るされた部分の重量を重量測定部１３により計測し、制御部２４にてモニターできるようになっている。重量測定部１３は、例えば支持具１５の円周方向に沿って３箇所に配置されたロードセルとすればよい。
【００１４】
ロッド移動装置２０は、ロッド移動台としてのフレーム２１の上部で重量測定部１３が設置されているとともに、重量測定部１３を介して支持した把持部１２等を上下に移動させるための構造として、垂直方向に設けられたボールねじ２２及びレール２３がフレーム２１に取り付けられた構成となっている。すなわち、フレーム２１はレール２３によってガイドされながらボールねじ２２の回転によりボールねじ２２の軸方向に上下するようになっている。
【００１５】
このように、ガラスロッド１１の上端は把持部１２により把持されて、ガラスロッド１１はロッド移動装置２０によって上下に移動されるようになっている。一方で、ガラスロッド１１の下端近傍には、ガラスロッド１１の下端の振れまわりに対して接触しながら振れまわりを抑制する振れまわり抑制治具３０が配置されている。振れまわり抑制治具３０は、図２にも示すように、内側に円筒状の穴３５が形成されており、ガラスロッド１１が振れまわった場合にガラスロッド１１の外周に接触してガラスロッド１１の振れまわりを抑制するようになっている。穴３５の内径は、ガラスロッド１１が挿入されることを許容しつつ振れまわりを防ぐように、挿入されたガラスロッド１１に対して僅かなクリアランスを有する大きさとされている。また、穴３５の深さは、振れまわり抑制治具３０に対するガラスロッド１１の多少の上下動を許容するとともに、把持部１２に対するガラスロッド１１の着脱の際にガラスロッド１１をその軸方向に移動させる分だけ移動可能な長さとされている。振れまわり抑制治具３０の材質は、ガラス微粒子を堆積させる際の耐熱性や耐腐食性を考慮して、アルミやカーボン、またはセラミックとすることが好ましい。
【００１６】
また、振れまわり抑制治具３０は、ロッド移動装置２０の下方に配置された治具固定部３１により支持されている。治具固定部３１は、垂直方向に設けられたレール３３によりガイドされた状態で、押し上げ機構３４により上方へ付勢されている。また、治具固定部３１はロッド移動装置２０のフレーム２１の下端に当接部３２において当接しており、押し上げ機構３４の押し上げ付勢力との作用により、押し上げ機構３４が押し上げるストロークの上限となる所定の位置以下ではフレーム２１に当接した状態でフレーム２１とともに上下に移動するようになっている。
【００１７】
すなわち、振れまわり抑制治具３０がフレーム２１とともに上昇する上限となる所定の位置が決まっていて、振れまわり抑制治具３０がその所定の位置にある状態からさらにロッド移動装置２０を上昇させることで、ガラスロッド１１を振れまわり抑制治具３０から離脱させて把持部１２に対するガラスロッド１１の着脱作業を容易に行うことができる。
【００１８】
なお、振れまわり抑制治具３０の前記所定の位置は、ガラスロッド１１にガラス微粒子を堆積させるときの上下の移動範囲よりも上方の位置に設定されており、ガラス微粒子堆積体Ｇを形成する際には常に振れまわり抑制治具３０がガラスロッド１１とともに移動するようになっている。また、押し上げ機構３４には、エアシリンダーやコイルばねを用いるとよい。
【００１９】
上記のような振れまわり抑制治具３０を備えたガラス微粒子堆積体の製造装置１０は、ガラスロッド１１に向けて固定されたガラス微粒子生成用のバーナ２６を備えており、このバーナ２６により生成されたガラス微粒子が回転しながら上下に移動するガラスロッド１１の外周面に堆積して堆積層が複数層形成されていき、ガラス微粒子堆積体Ｇが成長する。
【００２０】
バーナ２６は、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）を含むガラス原料ガスを噴出するポートと、助燃性ガスである酸素（Ｏ２）を噴出するポートと、支燃性ガスである水素（Ｈ２）を噴出するポートとを備え、噴出した酸素と水素により酸水素火炎を発生させてその酸水素火炎中にガラス原料ガスを噴出することで、加水分解反応によってシリカ（ＳｉＯ２）が生じ、ガラス微粒子を生成する。
【００２１】
バーナ２６に供給される複数のガスは、それぞれガス供給部２５から所望の流量に調整されて供給される。ガス供給部２５は、制御部２４からの指令により各ガスの供給量を変化させるようになっている。
【００２２】
本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法において、バーナ２６に供給するガスの供給条件（供給量や割合）を、ガラス微粒子の堆積量に応じて変化させる。供給条件を変化させるガスとしては、上記の四塩化珪素、酸素、水素、等のうち一種類又は複数の種類を適宜選択できる。ガラス微粒子の堆積量は、重量測定部１３で計測された値の増加量に対応しているため、例えばガラスロッド１１を上下に一往復させる間のガラス微粒子の堆積量を、重量測定部１３の計測値から制御部２４が算出してモニターし、予め設定された目標値に対する計測値のずれを修正するように、制御部２４からガス供給部２５にガスの供給条件に関する指令を出す。
【００２３】
このとき、重量測定部１３の計測値は、重力加速度とガラスロッド１１の移動速度の影響により、ガラスロッド１１の上昇時は下降時と比較して大きくなる傾向があるため、ガラス微粒子の堆積量は、ガラスロッド１１が上下に一往復した期間内における計測値の平均値を目安にするとよい。
【００２４】
ガラスロッド１１が上下に移動する際、振れまわり抑制治具３０はガラスロッド１１の下端が振れまわったときに摺接して振れまわりを抑制し、ガラスロッド１１の周方向に均一にガラス微粒子が堆積するようにしている。そして、振れまわり抑制治具３０はガラスロッド１１とともに上下に移動するが、それはロッド移動装置２０に対して治具固定部３１が当接した状態で移動するためであり、ガラスロッド１１と振れまわり抑制治具３０との間には、上下方向の力は作用しない。そのため、振れまわり抑制治具３０が重量測定部１３の計測値を変動させることはなく、ガラス微粒子の堆積量を正確に測定することができるようになっている。したがって、堆積量の正確な計測に基づいた正確なガス供給制御を行うことができるため、ガラス微粒子の堆積不良に素早く対応して、ガラスロッド１１の一往復毎の堆積量を適切に調節しながらガラス微粒子堆積体Ｇを成長させていくことができる。
【００２５】
上記実施形態では、ガラス微粒子を堆積させるロッドをガラスのロッドとしたが、カーボンのロッドまたはセラミックのロッドとしてもよい。
また、押し上げ機構３４は、振れまわり抑制治具３０を支持した治具固定部３１を押し上げることで振れまわり抑制治具３０を押し上げる構成としたが、押し上げ機構３４によって直接振れまわり抑制治具３０を押し上げるようにしてもよい。
また、振れまわり抑制治具３０の形状は、図２に示した形状に限られず、ガラスロッド１１の下端近傍の振れまわりに対して接触し、かつガラスロッド１１を押し上げない形状であれば良い。
【００２６】
また、ロッド移動台であるフレーム２１と振れまわり抑制治具３０とを一体構造として、振れまわり抑制治具３０を適宜開閉可能な半割構造等とすれば、上記押し上げ機構３４を用いなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す振れまわり抑制治具の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ガラス微粒子堆積体の製造装置
１１  ガラスロッド
１２  把持部
１３  重量測定部
２０  ロッド移動装置
２１  フレーム（ロッド移動台）
２４  制御部
２５  ガス供給部
２６  バーナ
３０  振れまわり抑制治具
３４  押し上げ機構
【図１】
2008088037.tif 000003
【図２】
2008088037.tif 000004