(57)【要約】【課題】  断面円形の長尺な被加工物の支持位置を極めて容易に変更することができるとともに、被加工物を精度良く支持して高精度な加工処理を行うことができる加工装置及び加工方法を提供する。【解決手段】  水平に支持した断面円形状の長尺のガラスロッドＧを、その軸線Ｘを中心として回転させながら軸線Ｘ方向に沿って加工を施す加工装置に、ガラスロッドＧの中間部分を下方から支持する支持機構２１を設ける。支持機構２１に、ガラスロッドＧの軸線Ｘと同一方向の第１回転軸Ｙ及びこの第１回転軸Ｙに直交する回転筒３４の中心軸からなる第２回転軸Ｚにて回転可能な球状のローラ３５を備えた二つの支持ローラ部３１、３２を設ける。支持ローラ部３１、３２をガラスロッドＧの軸線Ｘを挟んだ両側に配置する。支持ローラ部３１、３２のローラ３５をガラスロッドＧの周面に接触させ、ガラスロッドＧの中間部分を支持する。【選択図】      図２
2007314372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に支持した断面円形状の長尺のガラス棒を、その軸線を中心として回転させながら軸線方向に沿って加熱加工を施す加工装置であって、
前記ガラス棒を下方から支持する支持機構を備え、
前記支持機構は、前記ガラス棒の軸線と同一方向の第１回転軸及びこの第１回転軸に直交する第２回転軸にて回転可能であり前記ガラス棒と接触する部分が球面状のローラを備えた複数の支持ローラ部を有し、これら支持ローラ部は、前記ガラス棒の軸線を含む鉛直面を挟んだ両側に配置され、前記ローラが前記ガラス棒の周面に接触して前記ガラス棒の回転に伴って回転しながら前記ガラス棒を支持することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加工装置であって、
前記支持ローラ部は、前記ガラス棒の周面への前記ローラの接触点が、前記第２回転軸よりも前記ガラス棒の回転に伴う前記ローラの回転方向の前方位置とされていることを特徴とする加工装置。
【請求項３】
水平に支持した断面円形状の長尺のガラス棒を、その軸線を中心として回転させながら軸線方向に沿って加熱加工を施す加工方法であって、
前記ガラス棒の軸線と同一方向の第１回転軸及びこの第１回転軸に直交する第２回転軸にて回転可能な球状のローラを備えた複数の支持ローラ部が前記ガラス棒の軸線を挟んだ両側に配置され、前記ローラが前記ガラス棒の周面に接触して前記ガラス棒の回転に伴って回転しながら前記ガラス棒を下方から支持する支持機構を用い、
前記支持機構を前記ガラス棒の軸線方向へスライドさせて前記ガラス棒の支持位置を移動させつつ前記ガラス棒に軸線方向へわたって加工処理することを特徴とする加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載の加工方法であって、
前記ガラス棒の周面への前記ローラの接触点が、前記第２回転軸よりも前記ガラス棒の回転に伴う前記ローラの回転方向の前方位置とされている前記支持ローラ部を備えた前記支持機構によって前記ガラス棒を支持することを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面円形に形成される長尺のガラス棒の加熱加工装置及び加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガラスロッドやガラスパイプに対して火炎研磨したり、ガラスパイプをコラプス処理して縮径または中実化したり、あるいはＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法によりガラスパイプ内にガラス微粒子を堆積させる際に、これらガラスロッドやガラスパイプなどの被加工物を水平に支持して回転させ、バーナやヒータなどの熱源によって被加工物を軸方向へ加熱するガラス旋盤などの熱加工装置が用いられている。
ところで、近年では、ガラスロッドやガラスパイプなどの被加工物の大型化（例えば、直径１５０ｍｍ、長さ１０００〜２０００mm程度）により、被加工物の中間部分に撓みが生じることがある。このため、この被加工物の中間部分を支持して撓みを抑える必要がある。
このため、被加工物の中間部分にて、３つのローラによって被加工物の外周を３点にて回転可能に支持するセンタリング装置を備えた熱加工装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−５１３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記センタリング装置は、被加工物の軸線と同一軸線を中心とした回動のみが可能なローラによって支持したものであるので、被加工物を各ローラによって支持した状態にて軸線方向へセンタリング装置を移動することができない。
したがって、被加工物の軸線に沿って移動する熱源であるバーナとの干渉を避けるために、センタリング装置を一旦取り外し、再度、所定の位置に設置する必要がある。そのため、その作業に手間を要し、しかも、センタリング装置を一旦取り外すことにより、被加工物への熱加工の精度に影響を及ぼす虞があった。
【０００４】
この発明は、断面円形の長尺な被加工物の中間部分における支持位置を極めて容易に変更することができるとともに、被加工物を精度良く支持して高精度な加工処理を行うことができる加工装置及び加工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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の加工装置は、水平に支持した断面円形状の長尺のガラス棒を、その軸線を中心として回転させながら軸線方向に沿って加熱加工を施す加工装置であって、前記ガラス棒を下方から支持する支持機構を備え、前記支持機構は、前記ガラス棒の軸線と同一方向の第１回転軸及びこの第１回転軸に直交する第２回転軸にて回転可能であり前記ガラス棒と接触する部分が球面状のローラを備えた複数の支持ローラ部を有し、これら支持ローラ部は、前記ガラス棒の軸線を含む鉛直面を挟んだ両側に配置され、前記ローラが前記ガラス棒の周面に接触して前記ガラス棒の回転に伴って回転しながら前記ガラス棒を支持することを特徴とする。
【０００６】
また、前記支持ローラ部は、前記ガラス棒の周面への前記ローラの接触点が、前記第２回転軸よりも前記ガラス棒の回転に伴う前記ローラの回転方向の前方位置とされていることが好ましい。
【０００７】
また、本発明の加工方法は、水平に支持した断面円形状の長尺のガラス棒を、その軸線を中心として回転させながら軸線方向に沿って加熱加工を施す加工方法であって、前記ガラス棒の軸線と同一方向の第１回転軸及びこの第１回転軸に直交する第２回転軸にて回転可能な球状のローラを備えた複数の支持ローラ部が前記ガラス棒の軸線を挟んだ両側に配置され、前記ローラが前記ガラス棒の周面に接触して前記ガラス棒の回転に伴って回転しながら前記ガラス棒を下方から支持する支持機構を用い、前記支持機構を前記ガラス棒の軸線方向へスライドさせて前記ガラス棒の支持位置を移動させつつ前記ガラス棒に軸線方向へわたって加工処理することを特徴とすることを特徴とする。
【０００８】
また、前記ガラス棒の周面への前記ローラの接触点が、前記第２回転軸よりも前記ガラス棒の回転に伴う前記ローラの回転方向の前方位置とされている前記支持ローラ部を備えた前記支持機構によって前記ガラス棒を支持することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の加工装置及び加工方法によれば、断面円形の長尺のガラス棒を加熱加工するときにガラス棒が撓まないようにガラス棒を支持する位置を極めて容易に変更することができる。ガラス棒が撓むことによる形状の変化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る加工装置及び加工方法の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、ここでは、被加工物である中実のガラスロッドを軸方向に火炎研磨する場合を例に、その熱加工装置及び熱加工方法について説明する。
図１は本実施形態に係る熱加工装置を示す概略構成図、図２は支持機構を説明する図１のＩ−Ｉ断面図、図３は支持機構を説明する概略平面図である。
【００１１】
図１に示すように、熱加工装置１０は、基台１１の上部に一対の支持部１２、１３を備えた構造とされている。支持部１２、１３は、それぞれチャック１４を有し、これらチャック１４は、被加工物であるガラスロッドＧの端部を回動可能に把持する。そして、これらチャック１４にガラスロッドＧの端部を把持させることにより、ガラスロッドＧが、支持部１２、１３によってほぼ水平に支持される。しかし、直径が１５０ｍｍ以上で長さが１０００ｍｍ以上もある太径長尺のガラス棒では、両端で支持するのみではガラス棒が撓んでしまうので、中間部でガラス棒を支持する必要がある。
【００１２】
一方の支持部１３は、図示しない駆動機構によって基台１１上にてスライド可能に支持されており、この支持部１３が基台１１上をスライドすることにより、支持部１２、１３に支持されたガラスロッドＧに軸線方向の引っ張り力を作用させることができるようになっている。
【００１３】
この熱加工装置１０には、基台１１上に熱源であるバーナ１５が設置されている。このバーナ１５は、例えば、プラズマ炎を発生させるプラズマバーナからなるもので、このプラズマ炎をガラスロッドＧへ吹き付けることにより、ガラスロッドＧが熱加工される。なお、熱加工の熱源のバーナとしては、プラズマバーナに限らず、酸水素火炎を発生させるものであっても良く、あるいは、各種のヒータであっても良い。
【００１４】
このバーナ１５は、基台１１上にて、支持部１２、１３に支持されたガラスロッドＧの軸線方向に沿って移動可能とされている。これにより、ガラスロッドＧは、バーナ１５によって軸方向へわたって熱加工される。
【００１５】
上記構成の熱加工装置１０は、基台１１上に、支持機構２１を備えている。この支持機構２１は、基台１１にスライド可能に支持された台座２２と、この台座２２の上部に設けられた支持台２３とを有している。
【００１６】
図２に示すように、支持機構２１の台座２２は、支持部１２、１３に支持されるガラスロッドＧの軸線に対して鉛直下方に配置された支持ロッド２４を備えている。この支持ロッド２４は、大径ロッド２４ａに小径ロッド２４ｂが挿通されたもので、大径ロッド２４ａに対して小径ロッド２４ｂが進退することにより、支持台２３が昇降され、その高さ位置が調節可能とされている。
【００１７】
図３にも示すように、支持台２３は、支持ロッド２４の先端に、水平に支持された平板状の支持板３０と、この支持板３０の上面に固定された一対の支持ローラ部３１、３２とを備えており、これら支持ローラ部３１、３２によって、ガラスロッドＧの中間部分が支持されるようになっている。
【００１８】
これら支持ローラ部３１、３２は、支持部１２、１３に支持されるガラスロッドＧの下方側に配置され、このガラスロッドＧの軸線Ｘを含む平面を挟んだ両側に配置されている。
【００１９】
支持ローラ部３１、３２は、支持板３０に固定された固定部３３を有しており、この固定部３３には、円筒状の回転筒３４が、その中心軸を中心に回転可能に支持されている。この回転筒３４は、その先端部に、球状に形成されたローラ３５を備えている。この球状のローラ３５は、回転筒３４の先端部における対向位置に設けられたブラケット３６に両端が支持された支持軸３７によって回転可能に支持されている。つまり、このローラ３５は、ガラスロッドＧの軸線Ｘと同一方向の支持軸３７の軸線からなる第１回転軸Ｙを中心として回動するとともに、この第１回転軸Ｙと直交する回転筒３４の中心軸からなる第２回転軸Ｚを中心として回転する。球状のローラ３５はガラスロッドと接触する部分が球面になっていればよく、全球である必要はない。
【００２０】
そして、上記支持機構２１は、支持ローラ部３１、３２のそれぞれのローラ３５が、ガラスロッドＧの周面に、その下方側から接触することにより、ガラスロッドＧの中間部分をローラ３５が回転しながら支持する。
【００２１】
ここで、ガラスロッドＧは、図２中矢印イ方向へ回動され、それに伴い、各支持ローラ部３１、３２のローラ３５は、ガラスロッドＧから付与される回転力により、図２中矢印ロ方向へ回転されるようになっている。そして、一方の支持ローラ部３１に対してガラスロッドＧの回動方向イの前方側に配置された支持ローラ部３２には、支持板３０と固定部３３との間に側面視三角形状に形成された傾斜台３８が設けられており、この傾斜台３８によって回転筒３４の中心軸からなる第２回転軸Ｚが、ガラスロッドＧの軸線Ｘに直交する面内にてガラスロッドＧの回転方向イの後方側へ傾けられ、ガラスロッドＧの軸線Ｘよりも回転方向イの後方側へ通されている。
【００２２】
また、支持ローラ部３２に対してガラスロッドＧの回転方向イの後方側に配置された支持ローラ部３１は、その固定部３３が水平に支持された支持板３０に直接固定されており、これにより、この支持ローラ部３１においても、その回転筒３４の中心軸からなる第２回転軸ＺがガラスロッドＧの軸線Ｘよりも回転方向イの後方側へ通されている。
【００２３】
これにより、支持機構２１では、支持ローラ部３１、３２のそれぞれのローラ３５のガラスロッドＧの周面との接触点Ａが、いずれも第２回転軸Ｚよりも、各ローラ３５の回転方向ロの前方位置とされている。
【００２４】
次に、上記実施形態に係る熱加工装置１０により被加工物であるガラスロッドＧに熱加工である火炎研磨を行う場合について説明する。
まず、ガラスロッドＧの両端部を、支持部１２、１３のチャック１４にそれぞれ把持させて水平に支持させ、その中間部分を支持機構２１の支持ローラ部３１、３２の各ローラ３５に接触させて支持させる。
【００２５】
次いで、軸線Ｘを中心としてガラスロッドＧを図２中矢印イ方向へ回転させながら、ガラスロッドＧの一端側から他端側へ向かってバーナ１５を移動させ、ガラスロッドＧの外周面にプラズマ炎を吹き付けて外周面を火炎研磨する。
【００２６】
このとき、支持機構２１の支持ローラ部３１、３２が、ガラスロッドＧの回転に伴って図２中矢印ロ方向へ回転しながらガラスロッドＧの中間部分における下方側を、ローラ３５が接触する２点の接触点Ａにて支持するので、ガラスロッドＧは、その中間部分における撓みが抑えられる。
【００２７】
ここで、ガラスロッドＧの外周面へのローラ３５の接触点Ａが、回転筒３４の中心軸からなる第２回転軸Ｚよりもローラ３５の回転方向ロの後方位置であると、ガラスロッドＧから付与される回転力が、第２回転軸Ｚよりもローラ３５の回転方向ロの後方位置にて作用することにより、ガラスロッドＧから受ける回転力がローラ３５の水平回転方向にも作用し、ローラ３５にふらつきが生じることがある。
【００２８】
これに対して、本実施形態では、各支持ローラ部３１、３２は、その回転筒３４の中心軸からなる第２回転軸ＺがガラスロッドＧの軸線Ｘよりも回転方向イの後方側へ通され、それぞれのローラ３５のガラスロッドＧの周面との接触点Ａが、いずれも第２回転軸Ｚよりも、各ローラ３５の回転方向ロの前方位置とされているので、ガラスロッドＧから受ける回転力がローラ３５の水平回転方向に作用しづらくなり、ローラ３５のふらつきが抑えられる。
【００２９】
そして、バーナ１５の移動にともない、支持機構２１によるガラスロッドＧの支持位置を変更する場合は、この支持機構２１をガラスロッドＧの軸線Ｘに沿ってスライドさせる。
このとき、支持機構２１のスライドにともなって、ガラスロッドＧの外周面に接触しているローラ３５に、第２回転軸Ｚを中心とした回転力が作用し、各支持ローラ部３１、３２は、第２回転軸Ｚを中心として回転筒３４とともにローラ３５が回転する。例えば、支持機構２１を、図３中矢印ハ方向へ移動させると、支持ローラ部３１、３２は、図３中矢印ニ方向へ回動して図４に示す状態となる。
【００３０】
つまり、支持機構２１は、各支持ローラ部３１、３２が第２回転軸Ｚを中心として回動することにより、ガラスロッドＧの軸線Ｘに沿う方向へ円滑にスライドさせてガラスロッドＧの支持位置を変更することができる。
【００３１】
そして、支持機構２１は、図４に示すガラスロッドＧの支持位置を変更した状態で、各支持ローラ部３１、３２がガラスロッドＧから付与される回転力を受けると、この回転力の作用によって、それぞれのローラ３５の第１回転軸ＹがガラスロッドＧの軸線Ｘと同一方向となるように、第２回転軸Ｚを中心として回転する。
このとき、それぞれのローラ３５のガラスロッドＧの周面との接触点Ａがいずれも第２回転軸Ｚよりも各ローラ３５の回転方向ロの前方位置となるように、ローラ部３２が傾いているので、ガラスロッドＧから受ける回転力がローラ３５の水平回転方向に作用しづらくなり、ローラ３５のふらつきが抑えられる。
【００３２】
以上、説明したように、本実施形態の熱加工装置及び熱加工方法によれば、球状のローラ３５を備えた二つの支持ローラ部３１、３２が、ガラスロッドＧの軸線Ｘを挟んだ両側に配置され、ローラ３５がガラスロッドＧの周面に接触してその回転に伴って回転する支持機構２１によってガラスロッドＧの中間部分を下方側から支持するので、ガラスロッドＧが長尺であっても、この長尺のガラスロッドＧの撓みを抑えつつ火炎研磨などの熱加工を行うことができる。
【００３３】
また、支持機構２１の支持ローラ部３１、３２が、ガラスロッドＧの軸線Ｘと同一方向の第１回転軸Ｙ及びこの第１回転軸Ｙに直交する第２回転軸Ｚにて回転可能な球状のローラ３５を備えていることより、この支持機構２１をガラスロッドＧの軸線Ｘに沿って容易にかつ円滑にスライドさせることができる。
これにより、ガラスロッドＧに熱処理を施すバーナ１５の移動に伴って、このバーナ１５との干渉を避けるべく、支持機構２１をスライドさせて円滑な熱加工を行うことができる。
【００３４】
しかも、ガラスロッドＧの周面へのローラ３５の接触点Ａが、第２回転軸ＺよりもガラスロッドＧの回転に伴うローラ３５の回転方向ロの前方位置とされているので、ガラスロッドＧの回転時におけるローラ３５のふらつきを極力抑えることができ、ローラ３５のふらつきによりガラスロッドＧへ影響を及ぼすような不具合なく、良好に熱加工を行うことができる。
もし、ローラ部３２が傾いていなければ、既述したように、支持機構２１をガラスロッドＧの軸線Ｘに沿ってスライドさせたときには、図４に示すようにローラの向きが変わるが、ローラを停止させたときにはローラ３５がふらついて、ローラがガラスロッドに噛み込んで、ガラスロッドに傷がつくことがある。傷ついたガラスロッドは不良品となり廃却しなければならない。また、ローラが異常摩耗してローラの交換頻度が上がることにもなる。
しかし、本発明では、ローラがふらつかないのでこのような不具合がない。
【００３５】
つまり、本実施形態によれば、断面円形の長尺なガラスロッドＧの中間部分における支持位置を極めて容易に変更することができるとともに、ガラスロッドＧを精度良く支持して高精度な熱加工を行うことができる。
【００３６】
なお、図５（ａ）に示すように、支持ローラ部３２の水平面に対する傾斜角度αは、ガラスロッドＧの周面へのローラ３５の接触点Ａが回転筒３４の中心軸である第２回転軸Ｚよりも、ローラ３５の回転方向ロの前方位置となる角度であれば良いが、図５（ｂ）に示すように、ガラスロッドＧの軸線Ｘに沿う移動に伴って回転筒３４が回動した際に、この回転筒３４に設けられたブラケット３６がガラスロッドＧに干渉しない角度とする必要がある。
【００３７】
また、上記実施形態では、中実のガラスロッドＧからなる被加工物に火炎研磨する場合を例にとって説明したが、被加工物としてはガラスパイプであっても良く、また、熱加工としては火炎研磨はもとより、加工装置及び加工方法についても熱加工装置及び熱加工方法に限定されない。例えば、ガラス管をコラプスして縮径または中実化する場合やＭＣＶＤ法によりガラス管内にガラス層を付ける場合にも本発明が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態に係る熱加工装置を示す概略構成図である。
【図２】支持機構を説明する図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】支持機構を説明する概略平面図である。
【図４】支持機構の作用を説明する概略平面図である。
【図５】支持ローラ部の傾斜角度を表す支持ローラ部の側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  熱加工装置
２１  支持機構
３１、３２  支持ローラ部
３５  ローラ
Ａ  接触点
Ｇ  ガラスロッド（被加工物）
Ｘ  軸線
Ｙ  第１回転軸
Ｚ  第２回転軸
【図１】
2007314372.tif 000003
【図２】
2007314372.tif 000004
【図３】
2007314372.tif 000005
【図４】
2007314372.tif 000006
【図５】
2007314372.tif 000007