(57)【要約】【課題】ガラス母材製造装置に付設される垂下シャフトが破損した場合でも、容易に短時間でかつ安価・正確に修復できる垂下シャフトを備えたガラス母材製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】ガラス母材を加熱炉内に垂下し加熱処理する装置において、該ガラス母材を垂下する垂下シャフト１１が、両端にメネジ１２ａとはめあい部１２ｂを有する短尺セラミックシャフト１２同士を、側周面にオネジ１３ａとはめあい部１３ｂを有するユニオン１３で接続して長尺化された構成からなることを特徴としている。該ユニオン１３は、この軸方向に貫通孔１５を設け、その表面を微粉研磨しておくのが好ましい。なお、この微粉研磨はユニオン表面のオネジ部のみでもよい。【選択図】　　図２
2004035311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス母材を加熱炉内に垂下し加熱処理する装置において、該ガラス母材を垂下する垂下シャフトが、両端にメネジとはめあい部を有する短尺セラミックシャフト同士を、側周面にオネジとはめあい部を有するユニオンで接続して長尺化された構成からなることを特徴とするガラス母材製造装置。
【請求項２】
ガラス母材を加熱炉内に垂下し加熱処理する装置において、該ガラス母材を垂下する垂下シャフトが両端にメネジとはめあい部を有する短尺セラミックシャフト同士を、側周面にオネジを有するユニオンで接続して長尺化された構成からなることを特徴とするガラス母材製造装置。
【請求項３】
ユニオンの軸方向に、１乃至複数の貫通孔が設けられている請求項１又は２に記載のガラス母材製造装置。
【請求項４】
ユニオンの軸方向に設けられた貫通孔が、円形又は非円形である請求項３に記載のガラス母材製造装置。
【請求項５】
ユニオンの表面が微粉研磨されている請求項１乃至４のいずれかに記載のガラス母材製造装置。
【請求項６】
ユニオン表面のオネジ部のみが微粉研磨されている請求項１乃至４のいずれかに記載のガラス母材製造装置。
【請求項７】
少なくとも、ガラス母材を加熱軟化させる加熱炉、ガラス母材を加熱炉へ供給する供給機構及び加熱炉で加熱軟化されたガラス母材を引き取る引き取り機構を備えている請求項１乃至６のいずれかに記載のガラス母材製造装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のガラス母材製造装置を用いて、ガラス母材を加熱処理することを特徴とするガラス母材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型のガラス母材を高温で加熱処理する工程において用いられるガラス母材製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型のガラス母材は加熱処理されて、例えば、光ファイバの線引きに都合の良い径サイズを有するガラス母材に延伸加工される。図１にガラス母材製造装置の一例を示す。ガラス母材１は、ガラス母材供給機構２に支持された垂下シャフト３の下端に垂下され、時間の経過と共に下方へ移動するガラス母材供給機構２によって、加熱炉４に供給される。加熱炉４内にはヒータ５が設けられている。ガラス母材は１６００〜２１００℃で加熱軟化され、延伸される。
【０００３】
加熱炉４の下方には、細径化されたガラス母材を引き取る引き取り機構（図示を省略）が設けられている。
ガラス母材１の加熱処理の進行と共に、垂下シャフト３もヒータ５に接近するため、垂下シャフト３の温度もほぼ同様な温度になる。また、ガラス母材１の重量は、大型のものになると１５０ｋｇにもなる。このため垂下シャフト３にはこれに耐える高度の強度と耐熱性が要求され、これには、通常、ファインセラミック材が用いられている。
【０００４】
図９に、垂下シャフト３の構造の一例を示す。垂下シャフト３は、図１０に示すような一端にメネジ２２、他端にオネジ２３を有する短尺セラミックシャフト２１を繋ぎ合わせて構成されている。
セラミックス製品は、粉末を圧縮成型した後、焼成して製造されるため、長尺品の製造は非常に困難である。このため、長尺の垂下シャフト３を得るには、短尺品を複数個製造し、これをつなぎ合わせて、図９に示したような垂下シャフト３としている。例えば、長さ２１０ｍｍの短尺セラミックシャフト２１を１２本繋ぎ合わせることによって、全長２５２０ｍｍの垂下シャフト３を得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
装置が正常に操作されている限りにおいては問題ないが、作業者の誤操作などが原因で稀に垂下シャフト３が破損することがある。その場合、垂下シャフト３は、これを構成している短尺セラミックシャフト２１のネジ部で折れる。
図１１に破損した垂下シャフトを示す。破損短尺セラミックシャフト２４は、オネジ部で折損しており、折損オネジ２５ａ，２５ｂがメネジ部の中にはまり込んで容易には抜けない状態となっている。
【０００６】
破損短尺セラミックシャフト２４は、補修を施せば再利用可能であるが、補修には非常に時間がかかる。
図１２に、破損短尺セラミックシャフトの補修方法の概略を示す。先ず、メネジ部から折損オネジ２５ｂを取り出さなければならないが、これは通常の作業工具では行えない。これまで折損オネジ２５ｂの取り出し作業は、セラミック加工用の工作機械で折損オネジ２５ｂに軸方向に孔をあけ、この孔に特殊な治具を差し込んで取り出していた。折損して消失したオネジは、破損短尺セラミックシャフト２４の直胴部を削り、オネジを再生する必要がある。図１２では、メネジ部から折損オネジ２５ｂを取り出した後、オネジ消失端側の直胴部を研削して再生オネジ２６を形成し、補修短尺セラミックシャフト２７としている。
【０００７】
このように、破損短尺セラミックシャフト２４の補修は簡単でなく、専門のメーカーへ依頼しなければならず、補修には非常に長い時間とコストをかけていた。また、補修を一度行えば、再生オネジ２６の長さだけ短尺セラミックシャフト２１が短くなるため、短尺セラミックシャフト２１の補修は何回も行えない。
上記事情により、垂下シャフト３が破損した場合、速やかに垂下シャフト３を修復し装置を再稼動させるには、短尺セラミックシャフト２１の予備品を多く保管している必要があった。
このように、垂下シャフト３が作業者の誤操作などで破損すると、その復旧には特殊な工作機械を必要とするため専門のメーカーへ依頼しなければならず、非常に時間がかかるうえ、コスト的にも無視できないものがあった。
【０００８】
また、短尺セラミックシャフト２１をネジ結合した場合、ネジ結合であるが故にメネジとオネジの間には、必ず幾分かの隙間が存在し、それが短尺セラミックシャフト２１同士の中心線の不一致を生じる。
図１３に、短尺セラミックシャフト同士を結合した嵌合部の状態を示す。短尺セラミックシャフトＡ（２８ａ）はメネジ２２を有し、短尺セラミックシャフトＢ（２８ｂ）はオネジ２３を有しており、両者はネジで嵌合されている。この嵌合部では、メネジ２２とオネジ２３との間に隙間があるため、短尺セラミックシャフトＡの中心線２９と短尺セラミックシャフトＢの中心線３０との間には、中心線のずれ３１が存在する。
【０００９】
短尺セラミックシャフト同士の嵌合が１箇所のみならば、それほど大きな問題とはならない。しかし短尺セラミックシャフトを多数つなぎ合わせた場合には、中心線のずれ３１が累積されるため、多数つなぎ合わせて、図１４に示すような長尺の垂下シャフト３とした場合、ずれの累積量３２は無視できないほど大きな値となる。このような垂下シャフト３を使用すると、ガラス母材の非円や偏芯、曲がりの原因となり、品質の低下を招く。
【００１０】
このような問題は、ガラス母材の製造工程で使用される延伸炉や脱水炉、焼結炉等の高温で処理されるガラス母材製造装置において発生していた。
本発明は、ガラス母材製造装置に付設される垂下シャフトが破損した場合でも、容易に短時間でかつ安価・正確に修復できる垂下シャフトを備えたガラス母材製造装置及び製造方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のガラス母材製造装置は、ガラス母材を加熱炉内に垂下し加熱処理する装置において、該ガラス母材を垂下する垂下シャフトが、両端にメネジとはめあい部を有する短尺セラミックシャフト同士を、側周面にオネジとはめあい部を有するユニオンで、あるいは側周面にオネジを有するユニオンで接続して長尺化された構成からなることを特徴としている。該ユニオンは、この軸方向に１乃至複数の円形又は非円形の貫通孔を設け、その表面を微粉研磨しておくのが好ましい。なお、この微粉研磨はユニオン表面のオネジ部のみでもよい。
【００１２】
本発明のガラス母材製造装置は、上記垂下シャフトを備え、さらに、少なくともガラス母材を加熱軟化させる加熱炉、ガラス母材を加熱炉へ供給する供給機構及び加熱炉で加熱軟化されたガラス母材を引き取る引き取り機構を備えた構成とするのが好ましい。
また、本発明のガラス母材製造方法は、上記構成からなるガラス母材製造装置を用いて、ガラス母材を加熱処理するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、垂下シャフトの破損状態を詳細に調査した結果、破損が主に短尺セラミックシャフトのオネジの部分であり、メネジが破損するのは非常にまれであることが分かった。このような知見にさらに工夫を加えて本発明を達成したものであり、すなわち、本発明のガラス母材製造装置は、ガラス母材を加熱炉内に垂下する垂下シャフトとして、両端にメネジとはめあい部を設けた短尺セラミックシャフト同士を、側周面にオネジとはめあい部を有するはめあい式シャフトユニオンで、あるいは側周面はめあい部にオネジを有するシャフトユニオンで接続して長尺化したものを使用するものである。
なお、上記はめあい式とは、インロー式と通称されるもので、はめあい部で、すなわちインロー部で凹凸部を嵌合して接続する方法である。以後、インロー式乃至インロー部と称する。
【００１４】
本発明は、このような構成からなるインロー式垂下シャフトを使用するため、垂下シャフトが破損した場合であっても、シャフトユニオンのみの破損で済み、オネジの折損部はメネジ部から容易に取り出され、短尺セラミックシャフトは再利用可能となる。
【００１５】
短尺セラミックシャフトは、ネジ結合部に加えてインロー式の嵌合部を有しているため、側周面にオネジを有するシャフトユニオンで強固に接続することができ、遊びを生じないため、短尺セラミックシャフトの中心線とシャフトユニオンの中心線との位置ずれは起こらない。なお、シャフトユニオンとして、側周面にオネジとインロー部を有するインロー式のものを使用すると、ネジ結合に加えて、それぞれに設けられたインロー部がしっかりと嵌りあい、より好ましい結果が得られる。
従って、本発明のインロー式の垂下シャフトは、短尺セラミックシャフトを多数つなぎ合わせて形成した場合であっても、中心線の位置ずれの累積は起こらない。
【００１６】
シャフトユニオンに設ける貫通孔の形状は、１つの場合は非円形とし、複数設ける場合は円形又は非円形のいずれでもよい。
また、シャフトユニオンの表面を微粉研磨しておくと、応力が集中せず、チッピングが起こりにくくなるので好ましい。
このように本発明の構成を使用することで、延伸炉や脱水炉、焼結炉等の高温炉でシャフトが破損しても、容易に短時間で安価かつ正確に修復することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明によるインロー式の垂下シャフトについて、図２〜図８を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
図２は、本発明のガラス母材製造装置で使用されるインロー式の垂下シャフト１１の構成を示す概略断面図であり、垂下シャフト１１は、図３に示す短尺セラミックシャフト１２同士が、図４に示すインロー式のシャフトユニオン１３によって接続され、長尺化されている。なお、図４において、（ａ）は概略正面図であり、（ｂ）は概略側面図である。
【００１８】
図５は、短尺セラミックシャフトＡ（１４ａ）と短尺セラミックシャフトＢ（１４ｂ）との接続部、すなわちインロー式嵌合部１０を拡大して示している。
短尺セラミックシャフトＡ，Ｂは、図３に示すように、その両端にメネジ１２ａとインロー部１２ｂを有しており、これらのメネジ部に、図４に示す側周面にオネジ１３ａとそのほぼ中央にインロー部１３ｂを有するシャフトユニオン１３をねじ込むことで、短尺セラミックシャフトＡとＢが接続され、長尺化される。
このとき、図５に示すように、シャフトユニオン１３のほぼ中央に形成されたインロー部１３ｂは、短尺セラミックシャフト１２に形成されたインロー部１２ｂにぴったり嵌合し、短尺セラミックシャフトＡとＢの中心線は合致し、ずれることはない
【００１９】
さらに、シャフトユニオン１３には、この軸方向と平行に回転治具挿入口１５となる貫通孔が設けられている。
この貫通孔の数は、シャフトユニオン１３の強度及び加工性の観点から少ない方が望ましく１〜３個、より好ましくは取り出し作業が容易となる２個である。また、貫通孔の形状は、多角形でも良いが、加工の容易な円形が望ましい。
【００２０】
図６（ａ），（ｂ）は、垂下シャフト１１が破損した場合の状態を示し、折損ユニオン１６が短尺セラミックシャフト１２のメネジの中に嵌まり込んでいる。この場合も上述の如く、オネジが破損してメネジが無事なことが殆どである。折損ユニオン１６は、この軸方向に貫通した回転治具挿入口１５を有するため、折損ユニオン１６を軸方向から見ると、図６（ｂ）に示すように、回転治具挿入口１５が視認される。
この回転治具挿入口１５に、図７に示す回転治具１７を挿入し、折損ユニオン１６を回転させると、容易に折損ユニオン１６をメネジ部から取り出すことができる。なお、図７において、（ａ）は概略正面図であり、（ｂ）はその概略側面図である。
【００２１】
図８は、短尺セラミックシャフト１２とシャフトユニオン１３のネジ部の嵌合状態を示す部分拡大図である。ファインセラミック材は非常に硬度が高いため、図８（ａ）に示すように、ネジ部で嵌合させてもネジ山先端１８のある一点での点接触となり、ネジ山の先端に応力が集中するため、チッピングなどが生じて、ネジ山先端１８が微小に欠ける場合がある。チッピングが発生すると、その破片がネジ山の隙間に挟まり、ネジが回転しなくなることがある。
【００２２】
このようなネジ山先端のチッピングを防ぐには、ネジ山先端の面取りが有効である。本発明では、シャフトユニオン１３のネジ山先端を微粉研磨、例えば、サンドブラスト処理することにより、ネジ山先端の面取りを行っている。図８（ｂ）に、サンドブラストしたシャフトユニオン１３と短尺セラミックシャフト１２が結合したネジ部を拡大して示している。面取りされたネジ山先端１９には、応力が集中せず、チッピングが起こりにくくなっている。
なお、本発明のガラス母材製造装置は、多孔質ガラス母材の脱水や焼結、透明ガラス化、あるいは太径のガラス母材を光ファイバの線引きに都合の良い径に延伸する延伸加工等に適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のガラス母材製造装置は、垂下シャフトを上記構成としたことにより、垂下シャフトが破損した場合、破損部をネジ部で取り外し交換することで容易かつ高い精度で、短時間に復旧できる。
垂下シャフト全体が破損した場合でも主に破損するのはシャフトユニオンであり、短尺セラミックシャフトのメネジの中にはまり込んだ折損ユニオンは、簡単な工具で容易に取り出すことができる。修復はシャフトユニオンの交換のみで済み、短尺セラミックシャフトは再利用できるため、従来のように予備品を多く保管している必要はなくなり、コスト低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス母材製造装置の一例を示す概略説明図である。
【図２】本発明のガラス母材製造装置で使用されるインロー式垂下シャフトの構成の概略を示す概略断面図である。
【図３】本発明で使用されるインロー式垂下シャフトを構成する短尺セラミックシャフトの概略断面図である。
【図４】本発明による短尺セラミックシャフト同士の接続に使用されるインロー式シャフトユニオンを示し、（ａ）は概略正面図であり、（ｂ）は概略側面図である。
【図５】本発明の短尺セラミックシャフト同士の嵌合部を拡大して示す概略断面図である。
【図６】垂下シャフトの破損状態を示し、（ａ）はその概略断面図であり、（ｂ）は破損した折損ユニオンを側方から示す概略図である。
【図７】折損ユニオンを取り出すための回転治具を示し、（ａ）は概略正面図であり、（ｂ）はその概略側面図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、短尺セラミックシャフトとシャフトユニオンのネジ部の嵌合状態を示す部分拡大図であり、（ａ）はブラスト処理されていないシャフトユニオンを示し、（ｂ）はブラスト処理されたシャフトユニオンを示している。
【図９】従来の垂下シャフトの構成を示す概略断面図である。
【図１０】従来の短尺セラミックシャフトを示す概略断面図である。
【図１１】従来の垂下シャフトの破損状態を示す概略断面図である。
【図１２】従来の短尺セラミックシャフトの補修状態を示す概略断面図である。
【図１３】従来の短尺セラミックシャフト同士の嵌合状態を説明する概略断面図である。
【図１４】従来の垂下シャフトの中心線のずれを説明する概略断面図である。
【符号の説明】
１．……ガラス母材、
２．……ガラス母材供給機構、
３．……垂下シャフト、
４．……加熱炉、
５．……ヒータ、
９．……短尺セラミックシャフトの中心線、
１０．……インロー式嵌合部、
１１．……（インロー式）垂下シャフト、
１２．……短尺セラミックシャフト、
１２　ａ，　２２．…メネジ、
１２　ｂ，　１３ｂ．…インロー部、
１３．……（インロー式）シャフトユニオン、
１３ａ，　２３．……オネジ、
１４ａ，１４ｂ……（インロー式）短尺セラミックシャフトＡ，Ｂ、
１５．……回転治具挿入口、
１６．……折損ユニオン、
１７．……回転治具、
１８．……ネジ山先端、
１９．……面取りされたネジ山先端、
２１．……短尺セラミックシャフト、
２４．……破損短尺セラミックシャフト、
２５ａ，２５ｂ……折損オネジ、
２６．……再生オネジ、
２７．……補修短尺セラミックシャフト、
２８　ａ，２８ｂ．……短尺セラミックシャフトＡ，Ｂ、
２９．……短尺セラミックシャフトＡの中心線
３０．……短尺セラミックシャフトＢの中心線、
３１．……中心線のずれ、
３２．……ずれの累積量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004035311.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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