(57)【要約】【課題】極めて迅速に安定して高精度な外径の延伸体が得られるようにガラス母材の延伸装置を制御する。【解決手段】ガラス母材２２を加熱炉２３へ送り込みつつ送り込み方向前方側から引き取り、加熱炉２３にて加熱軟化させて所定の外径に延伸された延伸体２８とする際に、延伸途中のガラス母材２２の縮径部２２ａの所定位置における外径を測定し、測定外径Ｄ1と所定位置における目標設定外径Ｒ1との差に基づいて延伸体２８の最終延伸外径Ｄｓを制御する。ガラス母材２２の縮径部２２ａにおける軸方向の３箇所の外径を縮径部２２ａのテーパ形状として測定し、この測定結果と予め求めておいた縮径部２２ａのテーパ形状のモデルとに基づいて、引き取られる延伸体２８の外径を推測した推測延伸外径ｓを割り出し、推測延伸外径によって目標設定外径Ｒ1を予め補正して延伸体２８の最終延伸外径Ｄｓを制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス母材を加熱炉へ送り込みつつ送り込み方向前方側から引き取り前記加熱炉にて加熱軟化させて所定の外径に延伸された延伸体とする際に、延伸途中の前記ガラス母材の縮径部の所定位置の測定点における外径を測定し、該測定外径と前記測定点における目標設定外径との差に基づいて延伸体の最終延伸外径を制御するガラス母材の延伸方法であって、
前記ガラス母材の縮径部のテーパ形状を測定し、測定されたテーパ形状と予め求めておいた縮径部のテーパ形状のモデルとに基づいて、延伸体の外径を推測した推測延伸外径を割り出し、該推測延伸外径によって前記目標設定外径を予め補正して前記最終延伸外径を制御することを特徴とするガラス母材の延伸方法。
【請求項２】
請求項１記載のガラス母材の延伸方法であって、
軸方向の位置が異なる少なくとも３箇所以上の測定点におけるガラス母材の外径を測定することにより前記縮径部のテーパ形状を測定することを特徴とするガラス母材の延伸方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のガラス母材の延伸方法であって、
前記推測延伸外径によって予め補正した前記目標設定外径と前記所定位置における測定外径との差に基づいて、前記ガラス母材の送り速度を制御することを特徴とするガラス母材の延伸方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のガラス母材の延伸方法であって、
前記推測延伸外径によって予め補正した前記目標設定外径と前記所定位置における測定外径との差に基づいて、前記ガラス母材の引き取り速度を制御することを特徴とするガラス母材の延伸方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のガラス母材の延伸方法であって、
前記推測延伸外径によって予め補正した前記目標設定外径と前記所定位置における測定外径との差に基づいて、前記加熱炉による加熱温度を制御することを特徴とするガラス母材の延伸方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載のガラス母材の延伸方法であって、
前記延伸体の最終延伸外径を測定し、該最終延伸外径と延伸体の目標外径である目標延伸外径との差に基づいて前記推測延伸外径を補正することを特徴とするガラス母材の延伸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉に投入されるガラス母材を延伸するガラス母材の延伸方法に係り、特に、延伸するガラス母材の外径精度の向上が図られたガラス母材の延伸方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、延伸装置は、インゴット吊り下げ装置３、引き下げ駆動装置４、加熱炉５、プリフォーム延伸駆動装置６、二ヵ所に設けられた外径測定器７、８、外径測定装置の測定値に基づき延伸駆動装置を制御する制御装置９および制御用コンピュータ10から構成される。ＶＡＤ法等で合成され、脱水焼結工程を経ることで製造された、直径100 〜150mm φ、長さ1000〜1300mmの母材インゴット１は、延伸装置上部のインゴット吊り下げ装置３に取り付けられ、回転が付加された状態または回転が静止した状態で、引き下げ駆動装置４により、引き下げ速度V1で加熱炉５に挿入される。約2000℃の加熱炉５の中で加熱されたインゴット１は、長手方向の一部分が軟化する。加熱されたインゴット１は、加熱炉５の下部に設置された延伸駆動装置６により、予め設定されたプリフォーム径（30〜80mmφ）に、延伸速度V2で延伸、縮径される。延伸駆動装置６は、加熱炉５の途中二ヵ所に設置された外径測定器７、８で読み取られたプリフォーム２の径のデータに基づき、延伸速度V2を常時変化させ、プリフォーム径が一定になるように制御されている。
【０００３】
この発明では、二ヵ所に設置される外径測定器のうち、第一の外径測定器は加熱炉の中で母材インゴットが延伸される途中の位置に設置され、第二の外径測定器は概ね延伸が終了した位置に設置され、これらの位置で測定された二つの外径測定値に基づいて、プリフォームの外径が制御される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１６７７４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、極めて迅速に安定して高精度な外径の延伸体を得ることができるガラス母材の延伸方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のガラス母材の延伸方法は、ガラス母材を加熱炉へ送り込みつつ送り込み方向前方側から引き取り前記加熱炉にて加熱軟化させて所定の外径に延伸された延伸体とする際に、延伸途中の前記ガラス母材の縮径部の所定位置の測定点における外径を測定し、該測定外径と前記測定点における目標設定外径との差に基づいて延伸体の最終延伸外径を制御するガラス母材の延伸方法であって、前記ガラス母材の縮径部のテーパ形状を測定し、測定されたテーパ形状と予め求めておいた縮径部のテーパ形状のモデルとに基づいて、延伸体の外径を推測した推測延伸外径を割り出し、該推測延伸外径によって前記目標設定外径を予め補正して前記最終延伸外径を制御することを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明のガラス母材の延伸方法によれば、ガラス母材の縮径部のテーパ形状を測定し、測定されたテーパ形状と予め求めておいた縮径部のテーパ形状のモデルとに基づいて、引き取られる延伸体の外径を推測した推測延伸外径を割り出し、推測延伸外径によって目標設定外径を予め補正して延伸体の最終延伸外径をいわゆるフィードフォワード制御するので、単に外径の測定値に基づいて送り速度などをフィードバック制御する場合と比較して、制御時におけるタイムラグを解消することができ、極めて迅速に安定して高精度な外径の延伸体を得ることができる。
【０００８】
また、軸方向の位置が異なる少なくとも３箇所以上の測定点におけるガラス母材の外径を測定することにより前記縮径部のテーパ形状を測定しても良い。
【０００９】
また、ガラス母材の延伸時の制御としては、推測延伸外径によって予め補正した目標設定外径と所定位置における測定外径との差に基づいて、ガラス母材の送り速度の制御、ガラス母材の引き取り速度の制御、加熱炉による過熱温度の制御のいずれでもこれらの制御の組み合わせでも良い。
【００１０】
さらに、延伸体の最終延伸外径を測定し、最終延伸外径と延伸体の目標外径である目標延伸外径との差に基づいて推測延伸外径を補正するのが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス母材の延伸方法の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るガラス母材の延伸方法が適用されたガラス母材の延伸装置の一実施形態を示し、図２は、ガラス母材の延伸装置の拡大した要部を示したものである。
このガラス母材の延伸装置２１は、棒状のガラス母材２２を加熱軟化させる加熱炉２３と、吊り下げたガラス母材２２を加熱炉２３内に所定の送り速度Ｖａで投入する母材供給機構２４と、加熱炉２３から出たガラス母材２２の端部を所定の引き取り速度Ｖｃで引き取る引き取り機構２５と、母材供給機構２４によるガラス母材２２の送り速度Ｖａを制御する制御装置２６及び制御用コンピュータ２７と、生成する延伸体２８の最終延伸外径Ｄｓを確認するために加熱炉２３の外部位置に設けられた外径測定器２９と、送り速度Ｖａを制御するために加熱炉２３内のガラス母材２２の延伸、縮径している部位である縮径部２２ａの中間部付近の測定点Ａにおけるガラス母材２２の外径Ｄ1を測定する外径測定器３０と、縮径部２ａの終端付近の測定点Ｂにおけるガラス母材２２の外径Ｄ2を測定する外径測定器３１と、縮径部２２ａの測定点Ａよりも上方側の測定点Ｃにおけるガラス母材２２の外径Ｄ3を測定する外径測定器３２とを有している。
【００１２】
そして、このガラス母材の延伸装置２１では、外径測定器３０からの測定結果に基づいて制御装置２６及び制御用コンピュータ２７が、この外径測定器３０の測定点Ａにおけるガラス母材２２の外径Ｄ1を、経験的に求められた目標設定外径Ｒ1とすべく、次式のように送り速度Ｖａの制御を行い、最終延伸外径Ｄｓを制御している。
【００１３】
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【００１４】
さらに、上記のガラス母材の延伸装置２１では、外径測定器３０からの検出結果とともに、外径測定器３１、３２からの検出結果に基づいて、Ａ点の目標設定外径Ｒ1を次式によって補正している。
【００１５】
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【００１６】
このように、上記制御では、ガラス母材２２の縮径部２２ａにおける３点の外径を縮径部２２ａのテーパ形状として測定し、その測定外径Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3と予め経験によって求めておいたテーパ形状のモデルとに基づいて延伸体２８の外径を推測した推測延伸外径ｓを割り出す。テーパ形状のモデルから導いた定数ａ、ｂ、ｃは、予め３本以上の母材について、Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3,ｓを求め、それから一次回帰式により求める。この推測延伸外径ｓと目標延伸外径ｒとの差に基づき、Ａ点における目標設定外径Ｒ1を予め補正して送り速度Ｖaをフィードフォワード制御するので、単に外径の測定値に基づいて送り速度Ｖaをフィードバック制御する場合と比較して、制御時におけるタイムラグを解消することができ、極めて迅速に安定して高精度な外径の延伸体２８を得ることができる。
【００１７】
なお、上記の例では、外径測定器３１、３２を設けて縮径部２２ａのテーパの傾斜を導き、推測延伸外径ｓを割り出したが、これら外径測定器３１、３２に代えて一つの外径測定器を用いてテーパ形状を測定することもできる。一つの外径測定器を縮径部２２ａに沿って軸方向に移動させながら、この外径測定器のレーザビームにより、テーパ形状の縮径部２２ａの外径方向を走査していく。縮径部２２ａの軸方向のいくつかの点において、外径を測定し、この外径測定器の測定結果から縮径部２２ａのテーパ形状を測定して、推測延伸外径ｓを割り出し、Ａ点における目標設定外径Ｒ1を予め補正して送り速度Ｖaをフィードフォワード制御するようにしても良い。なお、外径測定器は多少傾いていてもよい。
この場合、縮径部２２ａの軸方向に移動する外径測定器は、加熱炉２３のヒータによる加熱中心から下流へ５０〜４００mmの範囲を移動可能とすることが望ましい。
【００１８】
また、上記の例では、割り出した推測延伸外径ｓと目標延伸外径ｒとの差に基づいて、Ａ点における目標設定外径Ｒ1を予め補正して送り速度Ｖaをフィードフォワード制御する例を示したが、推測延伸外径ｓを用いて予め補正するＲ1によって、次式に基づく引き取り速度Ｖｃ、加熱温度Ｔをフィードフォワード制御して、最終延伸外径Ｄｓを一定にする制御を行っても良い。また、送り速度Ｖａ、引き取り速度Ｖｃ、加熱温度Ｔの制御のいずれかまたは全てを組み合わせても良い。この場合において、引き取り速度の制御ゲインは、送り速度の制御ゲインに比べて小さい値を使用している。
【００１９】
引き取り速度Ｖｃの制御式
Ｖｃ＝Ｖｃ０−ｈ（Ｄ1−Ｒ1）
ここで、ｈ：制御ゲイン
【００２０】
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【００２１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のガラス母材の延伸方法によれば、ガラス母材の縮径部のテーパ形状を測定し、縮径部のテーパ形状と予め求めておいた縮径部のテーパ形状のモデルとに基づいて、引き取られる延伸体の外径を推測した推測延伸外径を割り出し、推測延伸外径によって目標設定外径を予め補正して延伸体の最終延伸外径をいわゆるフィードフォワード制御するので、単に外径の測定値に基づいて送り速度などをフィードバック制御する場合と比較して、制御時におけるタイムラグを解消することができ、極めて迅速に安定して高精度な外径の延伸体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス母材の延伸方法の実施形態例を説明するガラス母材の延伸装置の概略図である。
【図２】ガラス母材の延伸装置の要部の拡大図である。
【図３】従来のガラス母材の延伸方法における制御を説明するガラス母材の延伸装置の概略図である。
【符号の説明】
２２  ガラス母材
２２ａ  縮径部
２３  加熱炉
２８  延伸体
Ａ、Ｂ、Ｃ  測定点
Ｄ1  測定外径
Ｄｓ  最終延伸外径
Ｒ1  目標設定外径
ｓ  推測延伸外径
Ｔ  加熱温度
Ｖａ  送り速度
Ｖｃ  引き取り速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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