(57)【要約】【課題】  偏心や偏肉の無い高精度なガラス管を製造することができる安価なガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置を提供する。【解決手段】  本発明のガラス管の製造方法は、石英ガラス素材３を加熱して軟化領域３ａを形成し、軟化領域３ａに内径成形部材７を挿入することによって、所定サイズの内径を有するガラス管を成形するものであり、石英ガラス素材３の長手方向軸と直交する方向に変位自在とする外径成形部材２５を軟化領域３ａに外接させることによって、軟化領域３ａの外径を所望サイズの外径に成形する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素材を加熱して軟化領域を形成し、前記軟化領域に内径成形部材を挿入することによって、所定サイズの内径を有するガラス管を成形するガラス管の製造方法であって、  少なくとも前記ガラス素材の長手方向軸と直交する方向に変位自在とする外径成形部材を前記軟化領域に外接させることによって、前記軟化領域の外径を所望サイズの外径に成形することを特徴とするガラス管の製造方法。
【請求項２】
前記ガラス素材の成形開始端に接合される筒状のダミーシリンダの回転軸に同心となるように芯出しを行った前記内径成形部材を前記軟化領域に挿入することを特徴とする請求項１に記載のガラス管の製造方法。
【請求項３】
前記ダミーシリンダと前記ガラス素材を接合後、ダミーシリンダ回転数とガラス素材回転数に相対的に回転数差をつけることを特徴とする請求項２に記載のガラス管の製造方法。
【請求項４】
前記内径成形部材及び前記外径成形部材により成形されたガラス管を強制的に冷却することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
【請求項５】
ガラス素材を加熱して軟化領域を形成する加熱手段と、
前記軟化領域に挿入されることによって、所定サイズの内径を有するガラス管を成形する内径成形部材と、
少なくとも前記ガラス素材の長手方向軸と直交する方向に変位自在とされると共に前記軟化領域に外接させられることによって、前記軟化領域の外径を所望サイズの外径に成形する外径部材と、
を備えることを特徴とするガラス管の製造装置。
【請求項６】
前記内径成形部材及び前記外径成形部材により成形されたガラス管の振れ回りを測定し、この測定値に基づいて振れ回りを減少させるように該ガラス管を支持する支持部材と、該支持部材の支持位置を調整する支持部材調整機構と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のガラス管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信技術の進歩に伴い、光ファイバの利用が高まってきている。光ファイバの主な製造方法としては、ＶＡＤ法（Vapor phase Axial Deposition:気相軸付法）、ＯＶ Ｄ法（Outer Vapor phase Deposition：外付け法）、ＭＣＶＤ法（Modified Chemical Vapor phase Deposition:内付法）がある。
【０００３】
光ファイバの製造に際しては、通常はプリフォームと呼ばれる成形体を高速で線引きすることによって所望の口径の光ファイバを得るという方法がとられている。従って、光ファイバの形状は、プリフォームの形状および品質を引き継いでしまうため、プリフォームの形成に際しては、極めて高精度の形状および品質制御が求められている。
特に、高ビットレート化、波長多重度の高度化により、情報伝達容量の高密度化が高まっており、光ファイバの偏波分散の低減が強く望まれている。
【０００４】
例えばＭＣＶＤ法は、ガラス管からなる肉付け用パイプの内壁にガラス微粒子（すす）を堆積する方法であるが、このガラス管はそのまま用いられるため、非円率および偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたものである必要がある。非円率または偏肉の大きなガラス管から作製された光ファイバは、偏波分散（ＰＭＤ）が大きな値となってしまう。
【０００５】
そこで、出発材料であるガラス素材を加熱して軟化領域を形成し、前記軟化領域に穿孔部材（内径成形部材）を挿入することによって、所定サイズの内径を有するガラス管を成形するガラス管の製造方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このガラス管の製造方法及び装置は、例えば図８に示すように、出発材料である円柱状の石英ガラスロッド１０１の成形開始端（図中右端）と、片持ち支持された支持棒１０３の先端（図中左端）に装備された穿孔部材１０５の先端とを互いに中心軸線を揃えて突き合わせ、石英ガラスロッド１０１の成形開始端側から加熱手段（ヒータ）１０７により加熱軟化させながら穿孔部材１０５を石英ガラスロッド１０１に徐々に挿通させることで、石英ガラスロッド１０１を所定サイズの内径を有した石英ガラス管に成形するものである。
【０００６】
図８に示した製造装置の場合、石英ガラスロッド１０１の成形開始端には円筒状のダミーシリンダ１０９が接合されており、石英ガラスロッド１０１の基端とダミーシリンダ１０９の基端とが、それぞれ図示せぬ送りテーブルのチャックに把持されることにより、石英ガラスロッド１０１が両持ち状態に支持されている。
石英ガラスロッド１０１やダミーシリンダ１０９を支持する各送りテーブルは、石英ガラスロッド１０１の長手方向軸に沿って移動可能であり、これら送りテーブルの移動によって、石英ガラスロッド１０１が支持棒１０３に対して軸方向に移動して、穿孔部材１０５の挿通を実現する。また、各送りテーブルには、把持した石英ガラスロッド１０１をその中心軸線回りに回転させる回転駆動機構が内蔵されている。
【０００７】
支持棒１０３は、その基端（図中右端）が図示せぬ棒支持台のチャックに把持されて片持ち状態に支持されている。また、棒支持台は、支持棒１０３を回転させる回転駆動機構を内蔵しており、その下の図示せぬ基台に固定されている。
加熱手段１０７は、石英ガラスロッド１０１の周囲を囲う炉体１１１内に、発熱体（黒鉛）１１２と、コイル１１３とを装備した加熱炉で、コイル１１３に所定の交流が通電されることで発熱体１１２が発熱して石英ガラスロッド１０１を軟化点（約1600℃以上）まで加熱する。
【０００８】
発熱体１１２の加熱により軟化した石英ガラスロッド１０１の軟化領域１０１ａが通過する加熱手段１０７の出口寄り位置には、引き抜き成形によって石英ガラスロッド１０１の外径を所望サイズに成形するダイス（外径成形部材）１２１が配設されている。
このダイス１２１は、図９に示すように、内径が所定サイズに仕上げられた円筒状体で、その外周に緊密嵌合したベース部材１２３を介して、発熱体１１２又は炉体１１１に支持固定されている。
【０００９】
上述したガラス管の製造装置は、石英ガラスロッド１０１の先端を加熱軟化させた状態で、石英ガラスロッド１０１及び支持棒１０３をそれぞれ適宜回転数で相対回転させながら、石英ガラスロッド１０１を徐々に支持棒１０３側に移動させてゆくことで、ダイス１２１内に石英ガラスロッド１０１を挿通させると共に該石英ガラスロッド１０１内に穿孔部材１０５を挿入させ、所望の内外径を有した石英ガラス管を成形する。
【００１０】
【特許文献１】特許第２７９８４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上述のようなガラス管の製造方法及び装置を用いて、偏心や偏肉の無い高精度なガラス管を製造するためには、ダイス１２１の中心軸と穿孔部材１０５の中心軸とを同一軸上に維持することが必要不可欠となる。
そこで、製造開始前に、ダイス１２１の中心軸上に穿孔部材１０５の中心軸を整合させる調心処理を行うが、この調心処理を慎重に行ったとしても、上述の装置構成では偏心の無い高精度なガラス管を連続製造することが極めて難しいという問題があった。
【００１２】
即ち、製造中の穿孔部材１０５には、片持ち状態に支持された支持棒１０３の撓みやダミーシリンダ１０９の微小な偏肉によって径方向に微小な振れが生じ、この穿孔部材１０５の径方向の振れが、固定されているダイス１２１の中心軸に対する相対変位となって成形したガラス管の偏心、偏肉を生む為である。
また、穿孔中の穿孔部材１０５の振れによって、該穿孔部材１０５に予期せぬ剪断応力が作用し、穿孔部材１０５が破損する虞があった。
【００１３】
更に、穿孔中の穿孔部材１０５の振れによって穿孔荷重が変動すると、穿孔精度の低下を招くため、穿孔荷重が変動しないように石英ガラスロッド１０１の送り動作や回転動作を穿孔部材１０５の振れに応じて制御することが必要となり、制御が複雑になってコストアップを招くという問題も生じた。
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、偏心や偏肉の無い高精度なガラス管を製造することができる安価なガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のガラス管の製造方法では、ガラス素材を加熱して軟化領域を形成し、前記軟化領域に内径成形部材を挿入することによって、所定サイズの内径を有するガラス管を成形するガラス管の製造方法であって、少なくとも前記ガラス素材の長手方向軸と直交する方向に変位自在とする外径成形部材を前記軟化領域に外接させることによって、前記軟化領域の外径を所望サイズの外径に成形することを特徴とする。
【００１５】
望ましくは上記製造方法において、前記ガラス素材の成形開始端に接合される筒状のダミーシリンダの回転軸に同心となるように芯出しを行った前記内径成形部材を前記軟化領域に挿入することを特徴とする。
【００１６】
望ましくは上記製造方法において、前記ダミーシリンダと前記ガラス素材を接合後、ダミーシリンダ回転数とガラス素材回転数に相対的に回転数差をつけることを特徴とする。
【００１７】
望ましくは上記製造方法において、前記内径成形部材及び前記外径成形部材により成形されたガラス管を強制的に冷却することを特徴とする。
【００１８】
又、本発明のガラス管の製造装置では、ガラス素材を加熱して軟化領域を形成する加熱手段と、前記軟化領域に挿入されることによって、所定サイズの内径を有するガラス管を成形する内径成形部材と、少なくとも前記ガラス素材の長手方向軸と直交する方向に変位自在とされると共に前記軟化領域に外接させられることによって、前記軟化領域の外径を所望サイズの外径に成形する外径部材と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
望ましくは上記製造装置において、前記内径成形部材及び前記外径成形部材により成形されたガラス管の振れ回りを測定し、この測定値に基づいて振れ回りを減少させるように該ガラス管を支持する支持部材と、該支持部材の支持位置を調整する支持部材調整機構と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明のガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置によれば、ガラス素材の軟化領域の外周に接触してガラス素材の外径を所望サイズの外径に成形する外径成形部材は、少なくともガラス素材の長手方向軸と直交する方向（直交する方向だけではなく、斜め方向も含む）に変位自在である。
そこで、前記軟化領域に挿入された内径成形部材の中心軸に対して偏心していた前記外径成形部材は、ガラス素材の外周との接触力が外接部分において均等になるようにガラス素材の長手方向軸と直交する方向へ適宜変位するので、外径成形部材は内径成形部材に対して自動的に調心される。
従って、製造開始前に外径成形部材の中心軸と内径成形部材の中心軸とを整合させる調心作業を簡易に済ませることができ、製造作業性を向上させることができる。
【００２１】
また、ガラス管の製造中に内径成形部材が径方向に振れた場合でも、外径成形部材が内径成形部材の振れに追従して径方向に変位することができるため、内径成形部材の径方向の振れが外径成形部材に対する相対変位とならず、外径成形部材と内径成形部材とを安定した同心状態に維持できるため、成形したガラス管に偏心や偏肉が発生することを防止することができ、偏心や偏肉の無い高精度なガラス管を製造できる。
【００２２】
更に、ガラス管の製造中に内径成形部材に径方向の振れが生じても、この内径成形部材の振れが外径成形部材やガラス素材に対する相対変位とならないため、内径成形部材に予期せぬ剪断応力が作用することを防止でき、内径成形部材の破損も防止することができる。又、穿孔中の内径成形部材が振れても、外径成形部材との間の同心状態が維持され、偏心や偏肉に起因する穿孔荷重の変動が防止されるため、安定した穿孔荷重による連続穿孔が可能になり、ガラス素材の送り動作や回転動作等の制御を簡単にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係るガラス管の製造方法およびこれに用いられるガラス管の製造装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図３は、本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法を実施するガラス管の製造装置を示したものである。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係るガラス管の製造装置１は、出発材料である円柱状の石英ガラス素材（ガラス素材）３の中心軸線（長手方向軸）を水平に向けて支持するガラス支持手段５と、該石英ガラス素材３の成形開始端に接合される円筒状のダミーシリンダ１７を水平に向けて支持するダミーシリンダ支持手段６と、先端に穿孔用の内径成形部材７が装備された支持棒９と、内径成形部材７の先端が石英ガラス素材３の成形開始端（図１中右端）に対向するように支持棒９の基端を片持ち状態に支持する棒支持手段１１と、内径成形部材７の先端近傍の石英ガラス素材３を加熱軟化させる加熱手段１３と、石英ガラス素材３を内径成形部材７の中心軸線に沿って相対移動させる移動手段と、を備える。
【００２５】
そして、図２に示すように、前記加熱手段１３により石英ガラス素材３の成形開始端近傍を加熱して軟化領域３ａを形成し、この軟化領域３ａに内径成形部材７を徐々に挿入することで、石英ガラス素材３を所定サイズの内径を有する石英ガラス管に成形する。
前記ガラス支持手段５は、チャック５１ａを介して石英ガラス素材３の基端（図１中左端）を把持する第１の送りテーブル５１を備え、前記ダミーシリンダ支持手段６は、チャック５３ａを介してダミーシリンダ１７の基端（図１中右端）を把持する第２の送りテーブル５３を備える。
【００２６】
そして、成形開始端にダミーシリンダ１７が接合された石英ガラス素材３は、これら第１及び第２の送りテーブル５１，５３によって、両持ち状態に支持される。
また、これら第１及び第２の送りテーブル５１，５３は、石英ガラス素材３及び支持棒９の中心軸線に沿って移動可能にそれぞれ基台５５，５７に配置されており、図示せぬモータからの駆動力により所定速度で石英ガラス素材３を軸方向に移動させる移動手段を構成している。
【００２７】
更に、第１及び第２の送りテーブル５１，５３のチャック５１ａ，５３ａには、それぞれ支持した石英ガラス素材３及びダミーシリンダ１７をその中心軸線回りに所定の回転速度で回転させる回転駆動機構が装備（図示略）されている。
前記棒支持手段１１は、基台５７に立設された支柱１１ａに装備したチャック１１ｂによって、支持棒９の基端を把持するものである。チャック１１ｂは、把持した支持棒９をその中心軸回りに所定の回転速度で回転させる回転駆動機構（図示略）が装備されている。尚、棒支持手段１１は、先に説明した第１及び第２の送りテーブル５１，５３とは異なって基台５７に固定されており、支持棒９の軸方向には移動しない。
【００２８】
前記加熱手段１３は、石英ガラス素材３の周囲を囲う炉体１３ａ内に、発熱体（例えば、ジルコニア等のセラミクスや黒鉛）１３ｂと、コイル１３ｃとを装備した加熱炉で、コイル１３ｃに所定の交流が通電されることで発熱体１３ｂが発熱して石英ガラス素材３を軟化点（約１６００℃以上）まで加熱する。
前記加熱手段１３における発熱体１３ｂの内側には、図２にも示したように、石英ガラス素材３の外径を所望サイズの外径に成形する外径成形部材２５が装備されている。
【００２９】
本実施形態に係る外径成形部材２５は、石英ガラス素材３の軟化領域３ａに内周面が外接させられることによって、軟化領域３ａの外径を所望サイズの外径に成形する引き抜き成形用の略円筒形のダイスである。この外径成形部材２５の材質としては、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2などの酸化物や黒鉛が用いられるが、黒鉛が最適である。
この外径成形部材２５は、図２及び図３に示すように、発熱体１３ｂの内周に固定された円筒状のベース部材２６の内周に遊びをもって嵌められている。そして、ベース部材２６は、先端の係止部２６ａで外径成形部材２５の端部を係止することで、外径成形部材２５の引き抜き方向への移動を規制している。
【００３０】
又、外径成形部材２５は、ベース部材２６に遊びをもって嵌められて動ける状態とされることで、ベース部材２６の内周面との間に隙間２７を形成しており、この隙間２７の存在によって、石英ガラス素材３の長手方向軸と直交する方向（図３のＸ軸−Ｙ軸方向）に変位自在に保持されている。
また、本実施形態の場合は、図３に示したように、ベース部材２６の内周面に突設した一対の係止突起２６ｂ，２６ｂが、外径成形部材２５の外周面に軸線に沿って形成された一対の係合溝２５ａ，２５ａに係合することで、外径成形部材２５とベース部材２６との間の相対回転が規制されている。
【００３１】
更に、本実施形態に係るガラス管の製造装置１には、内径成形部材７及び外径成形部材２５により所望形状に成形された直後のガラス管を強制的に冷却する冷却手段３１と、内径成形部材７及び外径成形部材２５により成形されたガラス管の振れ回りを測定する振れ検出センサ３３と、該振れ検出センサ３３の測定値に基づいて振れ回りを減少させるようにガラス素材３及び成形後のガラス管を支持する支持部材としてのサポートローラ３５，３６と、これらサポートローラ３５，３６の支持位置を調整する支持部材調整機構としてのサポートローラ調整機構３８と、を備えている。
【００３２】
前記冷却手段３１は、例えば加熱軟化されて所望形状に成形されたガラス管の外周に冷風を当てて、強制的に冷却硬化させるものであり、ガラス管を冷却して変形を防止する。又、ガラス管の周囲の温度を下げることにより、耐熱性部品以外でも周囲で使用できるようになる。
尚、変形防止の点では、外形成形部材２５を出たガラス管がある程度冷えているように、外形成形部材２５の長さをある程度長くするが、その後に冷却手段３１を置く場合は、その冷却効果に合わせて外形成形部材２５の長さを設定する。
【００３３】
前記振れ検出センサ３３は、例えば投受光がガラス管により遮断される領域の変化等を監視することで、ガラス管の振れを非接触に検出するが、具体的な振れ検出方法は、特に本方式に限定されるものではない。
前記サポートローラ調整機構３８は、サポートローラ３５，３６をそれぞれ石英ガラス素材３の中心軸線方向（矢印Ｆ方向）及び中心軸線に直交する鉛直方向（矢印Ｅ方向）に支持位置を調整することができる。
【００３４】
また、本実施形態のガラス管の製造装置１に係る第２の送りテーブル５３には、前記内径成形部材７の中心軸線と同心となるように前記ダミーシリンダ１７の中心軸線を位置調整するダミーシリンダ位置調整機構（図示せず）が設けられている。
そこで、ガラス管の成形処理を開始する前の位置調整時には、ダミーシリンダ１７の中心軸線が内径成形部材７の中心軸線と同心となるように位置調整された後、該ダミーシリンダ１７が石英ガラス素材３の成形開始端に接合される。
また、本実施形態に係るガラス管の製造装置１では、図５に示すように、支持棒９とダミーシリンダ１７との間に円環状の振れ止め具２１が嵌装されて成形中の内径成形部材７の振れ回りを抑えている。
【００３５】
次に、上述したガラス管の製造装置１によって、石英ガラス素材３から所定サイズの内径を有するガラス管を成形するガラス管の製造方法について説明する。
先ず、図１に示したように、第１の送りテーブル５１のチャック５１ａに出発材料としての石英ガラス素材３の基端を固定する。尚、石英ガラス素材３の基端には、溶着法などにより予めダミー材が一体化されており、このダミー材がチャック５１ａにより把持されている。
【００３６】
一方、図４に示すように、振れ止め具２１を貫通すると共に棒支持手段により片持ち支持された支持棒９の先端に装備した内径成形部材７を、第２の送りテーブル５３に把持されたダミーシリンダ１７内に配置する。
ここで、そのままダミーシリンダ１７を回転させても、このダミーシリンダ１７には偏肉があるため、内径成形部材７が振れ回ってしまう。そこで、ダミーシリンダ１７を回転させ、内径成形部材７の振れ回りを測定しながら該ダミーシリンダ１７を把持しているチャック５３ａを調整してダミーシリンダ１７の中心軸線（回転中心軸）を調整することで、前記内径成形部材７の振れ回りを抑える（例えば、０．２ｍｍ以下）。
【００３７】
そして、図５（ａ）に示したように、石英ガラス素材３の成形開始端とダミーシリンダ１７の先端を同心的な状態で突き合わせ、回転させながら加熱手段１３をオンにする。つまり、コイル１３ｃに通電して発熱体１３ｂに誘導電力を生じさせて該発熱体１３ｂを発熱させる。そして、石英ガラス素材３とダミーシリンダ１７の突き合わせ部をガラス軟化点（例えば１６００℃以上）まで加熱して融着させる溶着工程を実施する。
この時、外径成形部材２５は、図３に示した隙間２７の分だけ落下してベース部材２６に着座した状態にあるか、外径成形部材２５の内周面がダミーシリンダ１７に接した状態にある為、位置調整した内径成形部材７の中心軸線と外径成形部材２５の中心軸線とにはズレが生じている。
【００３８】
次に、石英ガラス素材３の成形開始端近傍が引き抜き成形可能な軟化領域となるまで加熱する。そして、第１及び第２の送りテーブル５１，５３の回転駆動手段によって、石英ガラス素材３及びダミーシリンダ１７に所定の回転を加えながら、第１及び第２の送りテーブル５１，５３を所望の速度で図１中右方向に移動させることで、図５（ｂ）に示すように、外径成形部材２５内に石英ガラス素材３の軟化領域３ａを挿入する引き込み工程を行う。
【００３９】
この時、石英ガラス素材３が外径成形部材２５内に挿入し始めるとともに、外径成形部材２５が軟化領域３ａに外接した状態になり、中心軸線が内径成形部材７の中心軸線に対して偏心していた前記外径成形部材２５は、石英ガラス素材３の外周との接触力が内周面の外接部分において均等になるように石英ガラス素材３の長手方向軸と直交する方向へ適宜変位する。そこで、石英ガラス素材３の長手方向軸と直交する方向に変位自在な外径成形部材２５の中心軸線が、内径成形部材７の中心軸線と徐々に合ってくる。
【００４０】
次に、第１及び第２の送りテーブル５１，５３の図１中右方向への更なる移動に伴い、図５（ｃ）に示すように、石英ガラス素材３の成形開始端面中心に先端当接部が当接した内径成形部材７は、外径成形部材２５内に引き込まれてきた軟化領域３ａに挿入される穿孔工程を行う。
そして、内径成形部材７が挿入された軟化領域３ａは、外径成形部材２５の内周面に対する半径方向の接触力が更に大きくなるので、外径成形部材２５は中心軸線が内径成形部材７の中心軸線と一致するしかなくなり、内径成形部材７に対して自動的に調心される。る。
【００４１】
更に、本実施形態に係るガラス管の製造装置１においては、ダミーシリンダ１７と石英ガラス素材３を接合後、第１及び第２の送りテーブル５１，５３の回転駆動手段であるモータ６０，６１によってダミーシリンダ１７のダミーシリンダ回転数と石英ガラス素材３のガラス素材回転数に相対的に回転数差をつけている。又、加熱手段１３により加熱軟化されて所望形状に成形されたガラス管の外周に冷風を当てて強制的に冷却硬化させる冷却手段３１を備えている。
そこで、内径成形部材７により穿孔されたガラス管は、外径成形部材２５の出口側から強制的に冷却される。その為、穿孔されたガラス管は次々にダミーシリンダ１７の回転軸を中心に回る。
【００４２】
即ち、外径成形部材２５に圧入される石英ガラス素材３側のガラス素材回転数と、外径成形部材２５から引き取られるダミーシリンダ１７側のダミーシリンダ回転数に相対的に回転差（例えば、０．５〜３０ｒｐｍだけダミーシリンダ１７の回転を速くする）を付与することにより、加熱軟化された石英ガラス素材３の軟化領域３ａは穿孔後強制的に冷却硬化したガラス管の回転軸を中心に徐々に回り始め、外径成形部材２５に圧入されるまでには完全に引き取り側の回転軸に一致させることができる。
そして、外径成形部材２５の中心軸が、穿孔開始時に一旦ダミーシリンダ１７の回転軸に一致すると、外径成形部材２５の内周面は冷却硬化したガラス管の外周面に外接するので、外径成形部材２５の中心軸は内径成形部材７の中心軸に対してその後動くことはなく、ガラス管の外径の変動を招くことはない。
【００４３】
従って、引き込み工程を実施する前には、石英ガラス素材３の成形開始端に接合される筒状のダミーシリンダ１７の回転軸に同心となるように内径成形部材７の芯出し調整を行っておくだけで良く、製造開始前に外径成形部材２５の中心軸と内径成形部材７の中心軸とを整合させる調心処理を簡単に済ませることができ、作業性を向上させることができる。
【００４４】
また、支持棒９の撓みやダミーシリンダ１７の偏肉によって内径成形部材７が径方向に振れた場合でも、外径成形部材２５が内径成形部材７の振れに追従して径方向に変位することができるため、内径成形部材７の径方向の振れが外径成形部材２５に対する相対変位とならず、外径成形部材２５と内径成形部材７とを安定した同心状態に維持できるため、成形したガラス管に偏心や偏肉が発生することを防止することができ、偏心や偏肉の無い高精度なガラス管の連続製造が容易になる。
【００４５】
そして、引き込みが完了したら、以後、第１及び第２の送りテーブル５１，５３の移動に伴い、図５（ｃ）に示したように、内径成形部材７は外径成形部材２５内に引き込まれてきた軟化領域３ａに挿入されることによって、所望の内径の穿孔が実現されると共に、外径成形部材２５により外径も所望のサイズに成形されて、内径及び外径が所望寸法に成形されたガラス管が成形されていく。
【００４６】
そして、穿孔中の内径成形部材７に径方向の振れが生じても、その内径成形部材７の振れが外径成形部材２５や石英ガラス素材３に対する相対変位とならないため、内径成形部材７に予期せぬ剪断応力が作用することを防止でき、内径成形部材７の破損を防止することができる。
更に、穿孔中の内径成形部材７が振れても、外径成形部材２５との間の同心状態が維持されて、偏心や偏肉に起因する穿孔荷重の変動が防止されるため、安定した穿孔荷重による連続穿孔が可能になり、石英ガラス素材３の送り動作や回転動作等の制御を簡単にできる。
【００４７】
なお、穿孔工程中は、振れ検出センサ３３によってガラス管の振れ回りを測定し、この測定値に基づいて、ガラス管の振れ回りが減少するように、サポートローラ３５，３６の位置調整を行う。
本実施形態では、外径成形部材２５が加熱手段１３に固定されていないため、成形されたガラス管は第２の送りテーブル５３のチャックによって片持ち状態に支持されることになり、大型母材になるとチャックされるダミーシリンダ１７に過大な曲げモーメントが作用する可能性がある。
そこで、上記のようにサポートローラ３５，３６の位置調整によってガラス管の振れを抑止しながら、最適な高さでガラス管を支持する。
【００４８】
なお、上記実施形態では、外径成形部材２５とベース部材２６とを、係止突起２６ｂと係合溝２５ａとの係合によって相対回転を規制する構造としたが、図６に示すように、係止突起や係合溝を設けずに相互の回転を規制しない構造とすることも考えられる。
【００４９】
また、本発明に係る外径成形部材の具体的な構造は、上記実施の形態に示したような断面円形の穴を有する略円筒形のダイスに限らない。
例えば、軟化領域の外周面に対して相対回転すると共に、回転軸を挟んで所定の間隔に配置された一対の成形面を有する成形部材により外径成形部材を構成することもできる。
【００５０】
また、軟化領域の外周面に対して相対回転すると共に、回転軸から等距離に配置されて前記軟化領域に外接する少なくとも三つの成形面（多角形内面）を有する環状部材により外径成形部材を構成することもできる。
例えば、図７（ａ）に示した外径成形部材３０は、断面三角形の穴３０ａを有する略円筒形のダイスであり、三つの成形面を有する環状部材により構成されている。又、図７（ｂ）に示した外径成形部材４０は、断面四角形の穴４０ａを有する略円筒形のダイスであり、四つの成形面を有する環状部材により構成されている。
【００５１】
更に、本発明に係るガラス素材は、ＶＡＤ法等の方法で作製した中実棒でも良いし、ＯＶＤ法等で作製した中空棒でも良い。また、純石英に加え、フッ素や塩素を添加したガラス素材でも良い。
また、上記実施形態においては、中実のガラス素材の成形開始端面に挿入穿孔する内径成形部材７を使用してガラス管を作製する例を示したが、中空のガラス素材の開口内に内径成形部材を挿入し、開口を所望の内径に拡径又は縮径してガラス管を作製するガラス管の製造方法にも適用できる。
【００５２】
また、上記実施形態では、石英ガラス素材を水平にして穿孔する横型のガラス管の製造装置の場合を示したが、石英ガラス素材を鉛直に吊持して、その下端側から石英ガラス素材の軟化領域に内径成形部材を挿入することで所望内径のガラス管を製造する縦型のガラス管の製造装置の場合にも、本発明は適用可能である。この場合、軟化領域が径方向に垂れる虞がないので、ガラス素材を必ずしも回転させる必要はなく、ガラス素材の成形開始端側を把持する為のダミーシリンダを省略することも可能である。
【実施例】
【００５３】
以上に説明した本実施形態の作用・効果を確認するため、上述したガラス管の製造装置１でガラス管を製造した場合と、外径成形部材が加熱手段に固定されている従来のガラス管の製造装置でガラス管を製造した場合とで、各種のデータを測定比較した。
【００５４】
尚、製造装置１におけるベース部材２６の内径１９５ｍｍに対して、１９１ｍｍの外径を有する可動ダイスである外径成形部材２５を用いた。
そして、本実施形態の製造装置１又は従来の製造装置でそれぞれガラス管の成形処理を開始する前の位置調整時には、ダミーシリンダ１７の中心軸線が内径成形部材７の中心軸線と同心となるように位置調整した後、該ダミーシリンダ１７を石英ガラス素材３の成形開始端に接合した。また、支持棒９とダミーシリンダ１７との間に円環状の振れ止め具２１を嵌装して成形中の内径成形部材７の振れ回りを抑えた（図５、参照）。
【００５５】
本実施形態の製造装置１でガラス管を製造した場合、可動ダイスを使うことにより、従来は斜め（１０００ｍｍの穿孔で１ｍｍのずれ）にあいていた孔が真っ直ぐにあき、しかも偏肉率が０．５％以内に収まる様になった。
また、本実施形態の製造装置１でガラス管を製造する場合、固定ダイス（従来の製造装置）では平均１００ｋｇｆ以上であった初期穿孔荷重（穿孔開始初期における穿孔荷重）が、可動ダイスを使うことにより５ｋｇｆまで下がった。
【００５６】
また、本実施形態の製造装置１でガラス管を製造した場合は、穿孔開始初期から穿孔終了まで、安定して低い穿孔荷重で済んでいることが判った。
また、内径成形部材７の外径、外径成形部材２５の内径、更に成形処理速度の違いで穿孔荷重の中心値は違うが、その振れ幅は可動ダイスを使った場合では約３ｋｇｆと、従来の固定ダイスでの平均３０ｋｇｆから大幅に改善された。
【００５７】
また、本発明のガラス管の製造装置１で製造した場合には、穿孔時に高周波の摺動音の発生を防止でき、ガラス管製造時における低騒音化にも有効であることが確認できた。
さらに、支持棒９の横揺れを低減することができ、支持棒９の長寿命化にも有効であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係るガラス管の製造方法を実施するガラス管の製造装置の全体図である。
【図２】図１に示したガラス管の製造装置における要部拡大断面図である。
【図３】図２のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図４】ダミーシリンダ内に配置された内径支持部材を示す要部拡大図である。
【図５】図２に示した外径成形部材及び内径成形部材によるガラス管製造時の動作を説明する説明図であり、（ａ）はガラス素材にダミーシリンダを接合する溶着工程の説明図、（ｂ）はガラス素材の軟化領域を外径成形部材に引き込み開始した状態の説明図、（ｃ）は外径成形部材内に引き込まれたガラス素材の軟化領域に内径成形部材が穿孔している状態の説明図である。
【図６】本発明に係るガラス管の製造装置に使用する外径成形部材の変形例を示す横断面図である。
【図７】図６に示した外径成形部材の他の変形例を示す横断面図である。
【図８】従来のガラス管の製造装置の要部縦断面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  ガラス管の製造装置
３  石英ガラス素材（ガラス素材）
５  ガラス支持手段
７  内径成形部材
９  支持棒
１１  棒支持手段
１３  加熱手段
１７  ダミーシリンダ
２５  外径成形部材
２６  ベース部材
２７  隙間
３１  冷却手段
３３  振れ検出センサ
３５，３６  サポートローラ（支持部材）
３８  サポートローラ調整機構（支持部材調整機構）
５１  第１の送りテーブル
５３  第２の送りテーブル
５５，５７  基台
【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】
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