【手続補正書】
【提出日】平成15年12月1日(2003.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ガラス母材の溶断方法及び溶断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】ガラス母材の両端を把持し、バーナ火炎により加熱しながら、少なくとも一端の把持部を移動させることにより、ガラス母材を伸張させて、ガラス母材を溶断する方法において、前記伸張時の引張り応力が設定値以下になるように、前記把持部の移動速度を調整しながら行うことを特徴とするガラス母材の溶断方法。
【請求項２】前記引張り応力の設定値が３００kgfである請求項１に記載のガラス母材の溶断方法。
【請求項３】ガラス母材の伸張開始時は１０mm／min以下の速度でガラス母材両端の把持部の間隔を広げ、徐々にその速度を増大させながら引き絞りを行い、溶断部のガラス母材の径が十分細くなった時点で速度を落とし、溶断を完了させる請求項１または２に記載のガラス母材の溶断方法。
【請求項４】ガラス母材を伸張させる前に、バーナの火炎幅を太くした状態でガラス母材を加熱し、伸張開始後徐々に火炎幅を細くし、溶断部のガラス母材の径が十分細くなった時点で再度火炎幅を太くして溶断を完了させる請求項１乃至３のいずれかに記載のガラス母材の溶断方法。
【請求項５】前記バーナ火炎幅の変更を、バーナへの燃焼ガス量の調整により行なう請求項４に記載のガラス母材の溶断方法。
【請求項６】同心円状にガス吹出口を複数列配置した構造を有するバーナを使用し、使用するガス吹出口列を変更することにより、バーナ火炎幅の変更を行う請求項４に記載のガラス母材の溶断方法。
【請求項７】ガラス母材の両端を把持するチャック部、ガラス母材を伸張するためのチャック部移動手段、ガラス母材を加熱するバーナを備えたガラス母材の溶断装置において、前記チャック部の一端にガラス母材の引張り応力測定手段を設けたことを特徴とするガラス母材の溶断装置。
【請求項８】両端を把持するチャック間の距離を測定する手段を備えた請求項７に記載のガラス母材の溶断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円柱状ガラス母材、特に、光通信用ファイバの製造に使用される石英ガラス母材あるいは石英系ガラス母材に好適なガラス母材の溶断方法及び溶断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用ファイバは、ＶＡＤあるいはＯＶＤ、ＭＣＶＤ等の方法で作製した石英ガラス母材あるいは石英系ガラス母材を、所定の径に延伸し、その後、線引き装置に装着し、線引きすることで製造されている。
通常、太径のガラス母材を線引きに適した径に延伸する工程は、ガラス母材の両端をチャックで把持した後、ガラス母材の一部を加熱しながら両チャックの間隔を広げて延伸している。得られた延伸後のガラス母材は、溶断工程で所定の長さに溶断される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この溶断工程においては、通常、ガラス旋盤が使用され、ガラス母材を左右のチャックで把持し、溶断しようとする部分をガスバーナで加熱しながら、両チャックの間隔を広げることにより、ガラス母材を伸張させ、溶断が行なわれている。
従来、この溶断作業は、ガラス旋盤の取り扱いになれた熟練者が手動で行なっていた。熟練者は、溶断部の形状を見ながらハンドルを回して両チャックの間隔を広げ、かつガスバーナへの供給ガス量を手動で調節しながら溶断していた。
【０００４】
この工程を自動化するには、ガスバーナへの供給ガス量およびチャックの移動速度が溶断の進行に合わせて適切に設定されていないと、引張り応力が大きくなり過ぎる場合がある。この場合、ガラス母材を把持しているチャック部で母材に傷やクラック、あるいは割れが発生する原因となる。さらに、ガラス旋盤にも大きな負荷がかかり、故障の原因ともなる。また、溶断部が線引きしたように細長くなり、線引きの際の母材ロスが大きくなる等の不都合をもたらす。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決し、自動化が可能なガラス母材の溶断方法及び溶断装置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】
本発明のガラス母材の溶断方法は、ガラス母材の両端を把持し、バーナ火炎により加熱しながら、少なくとも一端の把持部を移動させることにより、ガラス母材を伸張させて、ガラス母材を溶断する方法において、前記伸張時の引張り応力が設定値以下になるように、前記把持部の移動速度を調整しながら行うことを特徴としている。なお、引張り応力の設定値は３００kgfとするのが好ましい。
【０００７】
本発明のガラス母材の溶断方法は、ガラス母材の伸張開始時は１０mm／min以下の速度でガラス母材両端の把持部の間隔を広げ、徐々にその速度を増大させながら引き絞りを行い、溶断部のガラス母材の径が十分細くなった時点で速度を落とし、溶断を完了させるのが好ましい。
また、ガラス母材を伸張させる前に、バーナの火炎幅を太くした状態でガラス母材を加熱し、伸張開始後徐々に火炎幅を細くし、溶断部のガラス母材の径が十分細くなった時点で再度火炎幅を太くして溶断を完了するとよい。
なお、バーナ火炎幅の変更はバーナへの燃焼ガス量の調整により行なうことができる。また、同心円状にガス吹出口を複数列配置した構造を有するバーナを使用し、使用するガス吹出口列を変更することにより、バーナ火炎幅の変更を行うようにしてもよい。
【０００８】
本発明のガラス母材の溶断装置は、ガラス母材の両端を把持するチャック部、ガラス母材を伸張するためのチャック部移動手段、ガラス母材を加熱するバーナを備えたガラス母材の溶断装置において、前記チャック部の一端にガラス母材の引張り応力測定手段を設けたことを特徴とし、両端を把持するチャック間の距離を測定する手段を備えた構成とするのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明においては、ガラス母材伸張時の引張り応力を、チャック部の一端に設けた引張り応力測定手段で測定し、溶断中、この値が設定値以下になるように、同時に測定したチャック間距離にもとづき、チャックの移動速度を調整することにより、ガラス母材の溶断が行なわれる。
ガラス母材を溶断する際、これに加えられる張力が最も高くなるのは、溶断の初期段階でチャック間隔を広げ始めたときである。このため、初期段階ではチャックの移動速度を遅くして引張り応力の上昇を抑え、十分な加熱によってガラス母材の粘度が下がるのに応じて、移動速度を上げれば短時間で溶断することができる。
【００１０】
溶断中、常に一定の火炎幅で加熱すると、ガラス母材が次第に細く絞られて加熱箇所の径が細くなった時に、加熱箇所が長く伸びテーパ形状が長くなるので、溶断の進行に合わせて火炎幅を小さくし、加熱する範囲を狭くする。
ただし、溶断が終了する段階まで火炎を絞っていると、溶断完了直前に溶断部が細く伸びてしまうため、最後にガス量を増して火炎の勢いで吹き飛ばすようにして溶断すると、溶断先端部が細く伸びることはなく、短く溶断できる。
【００１１】
溶断時の供給ガス量やチャックの移動速度は、溶断するガラス母材の径に合わせて実験的に条件を求めればよい。溶断開始時は、引張り応力が大きくならない速度で、チャックの移動速度を決定する。ガラス母材を把持している力よりも引張り応力の方が大きすぎると、チャックが滑ってガラス母材の表面に傷が付き、割れる可能性がある。例えば、ガラス母材の径によっても異なるが、張力が３００kgfを超えるとチャックが滑る現象が見られたことから、張力は３００kgf以下に抑えることが好ましい。また、張力が大きいと装置にも大きな負荷がかかるので、張力はなるべく低くなるような条件に設定するのが望ましい。この張力は、より好ましくは２００kgf以下、さらに好ましくは１００kgf以下である。
【００１２】
溶断に用いるガスバーナは、供給ガス量を変化させたり、使用するガス吹出口を切り換えたりすることで火炎幅を変えることができるものを用いることにより、ガラス母材の加熱する範囲を増減することができる。
これには、例えば、同心円状にガス吹出口を複数列配置した構造を有するガスバーナを使用し、各列へのガス供給量を増減したり、使用する列を変更したりすることで、火炎幅を増減することができる。
この方法を用いれば、例えば、特許公報第２,９６０,７１０号に記載されているような、延伸と溶断が連続して行われる装置において、ガラス母材が移動しながら溶断される場合でも、短時間にかつ確実に溶断できるようになる。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すガラス旋盤を用いて、直径６０mmφのガラス母材の溶断を行なった。なお、同図において、符号１はガラス母材であり、符号２は引張り応力を測定するためのロードセル、符号３はチャック、符号４はガスバーナ、符号５はチャック位置を測定するためのリニアスケールをそれぞれ示している。
溶断条件は、図２のグラフに示したとおりであり、チャック移動速度mm／minを縦軸（左側）に、溶断の進行とともに広げられるチャック間距離mmを横軸に表示し、同時に、バーナに供給したガス量Nl／minを縦軸（右側）に表示した。
溶断に用いたバーナは酸水素バーナであり、酸素配管を同心円状に３系列配置したものである。
このような条件で溶断したところ、図５に示すように、最大引張り応力が１００kgf以下で溶断することができ、溶断部のテーパ形状も図６に示すように短いものであった（いずれも実施例１の曲線参照）。
【００１４】
（比較例１）
実施例１と同じガラス旋盤およびガスバーナを用いて、チャック移動速度を２０mm／minの一定とした以外は実施例１と同様にして直径６０mmφのガラス母材の溶断を行なった。溶断条件は、図３のグラフに示したとおりである。
その結果、図５に示すように、最大引張り応力は３００kgfを超えてガラス母材を把持している箇所に傷が入り、ガラス母材が割れてしまった。
【００１５】
（比較例２）
実施例１と同じガラス旋盤およびガスバーナを用いて、ガス量を一定とした以外は実施例１と同様にして直径６０mmφのガラス母材の溶断を行なった。溶断条件は、図４のグラフに示したとおりである。
その結果、図５に示すように、最大引張り応力は１００kgf以下であったが、溶断部のテーパ形状は、図６の比較例２の曲線で示すように、溶断終了時に細長く伸びてしまい溶断できなかった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のガラス母材の溶断方法及び溶断装置を用いることで、ガラス母材の溶断を自動で短時間にかつ確実に行なうことができる。また、溶断部のテーパ形状も長くならずに、かつ装置にも大きな負荷をかけずに溶断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス母材の溶断装置を示す概略正面図である。
【図２】実施例１の溶断条件を示すグラフである。
【図３】比較例１の溶断条件を示すグラフである。
【図４】比較例２の溶断条件を示すグラフである。
【図５】ガラス母材溶断時の引張り応力の変化を示すグラフである。
【図６】溶断部のテーパー形状を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ガラス母材
２  ロードセル
３  チャック
４  ガスバーナ
５  リニアスケール