(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
置台本体に揺動可能に取り付けられた長尺状の支持アームと、この支持アームの長手方向に揺動可能に取り付けられた複数個の振動吸収用補助アームを有するガラス管置台と、
このガラス管置台に近接して設けられ、ガラス管を送る送りローラ機構と、
この送りローラ機構により送られたガラス管を加熱する加熱手段と、
この加熱手段により加熱されて可塑性が与えられたガラス管が巻き付けられる巻き付けドラムと、
この巻き付けドラムを回転させ、かつ軸方向に移動させる駆動手段とを有し、
可塑性が与えられたガラス管を巻き付けドラムに巻き付けながら、巻き付けドラムを軸方向に移動して、ガラス管を螺旋加工することを特徴とするガラス管螺旋加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス管螺旋加工装置および製造方法に係わり、特に、加熱されたガラス管が巻き付けられる巻き付けドラムを回転させ、かつ軸方向に移動させて、滑らかな螺旋形状のガラス管が製造できるガラス管螺旋加工装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス管、例えば、石英ガラス管を螺旋形状に加工する場合、螺旋溝が形成されたガラス管巻き付けドラムを用い、バーナにより加熱されたガラス管を、作業者の手作業により、ガラス管巻き付けドラムに巻き付け、螺旋形状の石英ガラス管を製造していた。
【０００３】
しかし、石英ガラス管は熱膨張係数が小さく、加工が難しいため、手作業による製造では、滑らかな螺旋形状にすることができず、多角形に製造するのが限度であった。また、この多角形に製造するにも経験が必要であった。さらに、手作業による製造では、作業者がバーナを取り扱うため、火傷などの危険性があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、自動化され、経験の少ない作業者にも容易にガラス管を滑らかな螺旋形状に加工でき、安全なガラス管螺旋加工装置および製造方法が要望されていた。
【０００５】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、自動化され、経験の少ない作業者にも容易にガラス管を滑らかな螺旋形状に加工でき、安全なガラス管螺旋加工装置および製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、置台本体に揺動可能に取り付けられた長尺状の支持アームと、この支持アームの長手方向に揺動可能に取り付けられた複数個の振動吸収用補助アームを有するガラス管置台と、このガラス管置台に近接して設けられ、ガラス管を送る送りローラ機構と、この送りローラ機構により送られたガラス管を加熱する加熱手段と、この加熱手段により加熱されて可塑性が与えられたガラス管が巻き付けられる巻き付けドラムと、この巻き付けドラムを回転させ、かつ軸方向に移動させる駆動手段とを有し、可塑性が与えられたガラス管を巻き付けドラムに巻き付けながら、巻き付けドラムを軸方向に移動して、ガラス管を螺旋加工することを特徴とするガラス管螺旋加工装置であることを要旨としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるガラス管螺旋加工装置および製造方法の実施形態について添付図面に基づき説明する。
【００１２】
図１に示すように、ガラス管螺旋加工装置１は、ガラス管、例えば石英ガラス管Ｇが長手方向に載置されるガラス管置き台１０と、このガラス管置き台１０に近接して設けられ、ガラス管Ｇを送る送りローラ機構３０と、この送りローラ機構３０により送られたガラス管Ｇを加熱し螺旋形状に加工する管巻き付け組立５０とを有している。
【００１３】
図１ないし図３に示すように、ガラス管置台１０は、移動用キャスター１１と固定およびレベル調整用のレベルリングパッド１２が設けられた置台本体１３と、この置台本体１３に昇降自在に設けられた柱形状の昇降部材１４と、この昇降部材１４に揺動可能に取り付けられた長尺幅狭板形状の支持アーム１５と、この両端部に設けられ幅狭板形状の複数個、例えば、２個の振動吸収用補助アーム１６ａ、１６ｂを有している。
【００１４】
図２に示すように、昇降部材１４は、この昇降部材１４に設けられた昇降天板１７と置台本体１３間に設けられたスクリューシャフト１８を、ハンドノブ１９を回動させることにより昇降されるようになっており、昇降部材１４を昇降させることによって、支持アーム１５、補助アーム１６ａ、１６ｂおよび石英ガラス管Ｇを任意の高さに昇降させることができる。
【００１５】
また、支持アーム１５の昇降部材１４への揺動可能な取り付けは、図２および図３に示すように、昇降天板１７に取り付けられ、揺動軸２１を有する取付部材２２により軸支されることで行われており、さらに、支持アーム１５の揺動は、揺動軸２１に対して対称に配置された支持マーム揺動量規制ストッパ２３により規制されるようになっている。
【００１６】
また、補助アーム１６ａ、１６ｂの支持アーム１５への揺動可能な取り付けは、図１および図４に示すように、上記支持アーム１５の取り付けと同様に、揺動軸２４により軸支され、揺動軸２４に対して対称に配置された補助アーム揺動量規制ストッパ２５により規制されるようになっている。
【００１７】
補助アーム１６ａの一端および補助アーム１６ｂの両端には、図５に示すような鍔付支持ローラ２６が設けられており、さらに、補助アーム１６ａの他端には、図６に示すようなＶ溝付案内ローラ２７と押えローラ２８が設けられている。鍔付支持ローラ２６は、石英ガラス管Ｇを案内するためのものであり、石英ガラス管Ｇの曲がりを逃がすために幅広形状になっており、また、Ｖ溝付案内ローラ２７は、位置決めのためにＶ溝に形成されている。
【００１８】
図１、図７ないし図９に示すように、ガラス管置台１０に設けられたＶ溝付案内ローラ２７に近接して送りローラ機構３０が配置されている。なお、図１および図９は石英ガラス管Ｇを大きい直径の螺旋形状に加工する場合のローラ機構３０および管巻き付け組立５０に状態を示し、図７は石英ガラス管Ｇを小さい直径の螺旋形状に加工する場合のローラ機構３０および管巻き付け組立５０に状態を示す。
【００１９】
この送りローラ機構３０は、図９および図１２に示すように、石英ガラスＧを送り出すためのもので、ローラ駆動軸３１ｓに取り付けられたＶ溝付送りローラ３１と、この送りローラ３１に対向して設けられ、石英ガラスＧを押え、かつ、ローラ固定軸３２ｓに取り付けられ非駆動の押えローラ３２とから構成され、さらに、送りローラ３１はＡＣサーボモータ３３により回転駆動されるようになっている。
【００２０】
また、図１２に示すように、ローラ機構基台３４には、スクリューシャフト３５が設けられ、このスクリューシャフト３５は、ＡＣサーボモータ３３の回転力を送りローラ３１に伝達するローラ駆動軸結合部３６近傍とハンドノブ３７との間に橋設され、ハンドノブ３７を回動させることにより、送りローラ３１と押えローラ３２の高さを調整できるようになっており、石英ガラス管Ｇの螺旋外径の変化に対応できるようになっている。さらに、図１２に示すように、押えローラ３２は石英ガラス管Ｇの外径の変化に対応できるようにするため、押えローラ３２を押圧状態に保ったまま上下方向に移動できるようにスプリング３８が設けられている。
【００２１】
また、送りローラ３１の石英ガラス管Ｇの送り出し方向には、図８に示すように、ローラ駆動軸結合部３６にはＬ字形状のガラス管支持部材３９ａが取り付けられ、さらに、このガラス管支持部材３９ａの先端には円筒形状のガラス管支持体３９が設けられており、このガラス管支持体３９は一般に用いられるようなネジ機構（図示せず）によってその傾きが変えられるようになっており、図８および図１１に示すような支持部材位置調整ボルト４０を回動させることにより、傾きの調整を行うことができる。
【００２２】
図７、図９ないし図１２に示すように、ガラス管巻き付け組立５０は、ローラ駆動軸結合部３６が取り付けられたローラ機構基台３４と直線上に対向して配置され、さらに、図７に示すように、ガラス管巻き付け組立５０とローラ機構基台３４間に位置し、上記直線上から偏倚して上記ガラス管置台１０が配置され、ガラス管巻き付け組立５０、ローラ機構基台３４およびガラス管置台１０はほぼＴ字形状に配置される。
【００２３】
図７および図９に示すように、ガラス管巻き付け組立５０は、移動用キャスター５１と固定およびレベル調整用のレベルリングパッド５２が設けられた巻き付け組立本体５３と、この巻き付け組立本体５３には、正方形状の取付板５４が設けられており、この取付板５４には、図１１および図１３に示すように、ボールねじ・スプライン５５を介して巻き付け回転軸５６が取り付けられており、この巻き付け回転軸５６には、ドラム回転用プーリ５７と、ドラム移動用プーリ５８が設けられ、さらに、その一端には、螺旋溝５９ｃが形成され直径の異なる巻き付けドラム５９を適宜変更して取り付けられるようにするコレットチャック６０が設けられている。
【００２４】
さらに、取付板５４には、ドラム回転用ＡＣサーボモータ６１が設けられ、ドラム回転用ベルト６２、ドラム回転用プーリ５７、ボールねじ・スプライン５５を介して巻き付け回転軸５６を回転させ、巻き付けドラム５９を回転させるようになっている。また、ドラム移動用ＡＣサーボモータ６３が設けられ、ドラム移動用ベルト６４、ドラム移動用プーリ５８、ボールねじ・スプライン５５を介して巻き付け回転軸５６を進退自在に移動させて、巻き付けドラム５９を進退移動させ、巻き付けドラム５９に螺旋ピッチが作り出されるようになっている。
【００２５】
図９ないし図１１に示すように、取付板５４にはアーチ形状の外径押えローラ取付板６５が設けられ、このローラ取付板６５には、ハンドノブ６６を有するスクリューシャフト６７が垂直に設けられ、さらに、スクリューシャフト６７の先端には巻き付け回転軸５６と平行に延伸する外径押えローラ軸６８が設けられており、この外径押えローラ軸６８の先端にはガラス管Ｇの螺旋外径を押えるための外径押えローラ６９が設けられている。従って、ハンドノブ６６を回動させることにより、スクリューシャフト６７を介して外径押えローラ６９の高さを調整できるようになっており、石英ガラス管Ｇの螺旋外径の変化に対応できるようになっている。
【００２６】
図１０に示すように、外径押えローラ軸６９の中心点Ｃ２は、巻き付け回転軸５６の中心点Ｃ１を通る垂直線と巻き付けドラム５９の外周との交点Ｐとオフセットしており、ガラス管Ｇが巻き付けドラム５９に巻き付かずに反対方向に曲がるのを防止する。
【００２７】
また、図１０ないし図１２に示すように、取付板５４の上面には、取付板５４から巻き付け回転軸５６と平行に延伸し、加熱手段としてのバーナＢが取り付けられるアングル形状のバーナ支持部材７０と、このバーナ支持部材７０から垂下するように設けられたバーナ昇降部材７１と、このバーナ昇降部材７１に昇降自在に設けられ巻き付け回転軸５６と平行に延伸するバーナ取付部材７２が設けられている。
【００２８】
従って、バーナ取付部材７２に取り付けられたバーナＢは、図１０に示すように、バーナ昇降部材７１を昇降させることにより、バーナＢから噴出される炎（バーナＢの延長線）は、所望の位置（高さ）、例えば、巻き付け回転軸５６の中心点Ｃ１を通る垂直線と巻き付けドラム５９の外周との交点Ｐを指すようになっている。
【００２９】
次に本発明に係わるガラス管螺旋加工装置を用いたガラス管の螺旋加工方法を説明する。
【００３０】
図１に示すように、ガラス管螺旋加工装置１のガラス管置台１０を石英ガラス管Ｇの長さに応じた位置に移動用キャスター１１を利用して移動し、レベルリングパッド１２により、その位置に固定し、しかる後、図５に示すように、用意した母材の石英ガラス管Ｇを長手方向が水平になるようにして振動吸収用補助アーム１６ａ、１６ｂに載置する。
【００３１】
この載置時、長手石英ガラス管Ｇの載置による衝撃により石英ガラス管Ｇおよび補助アーム１６ａ、１６ｂに振動を発生するが、補助アーム１６ａ、１６ｂと支持アーム１５間には、揺動軸２４と補助アーム揺動量規制ストッパ２５が設けられ、また、支持アーム１５と昇降部材１４間には揺動軸２１と支持アーム揺動量規制ストッパ２３が設けられて、緩衝可能になっているので、長手石英ガラス管Ｇの振動は効果的に減衰され、石英ガラス管Ｇの破損等が防止される。
【００３２】
次に、図２に示すように、ハンドノブ１９を回動させて、スクリューシャフト１８、昇降天板１７、支持アーム１５および補助アーム１６ａ、１６ｂを介して石英ガラス管Ｇを所定の高さ（巻き付けドラム５９の外径に応じた高さ）に調整する。
【００３３】
さらに、石英ガラス管Ｇを補助アーム１６ａ、１６ｂ上でスライドさせて、図６に示すように、Ｖ溝付案内ローラ２７と押えローラ２８との間を貫通させ、図９および図１０に示すように、送りローラ機構３０のＶ溝付送りローラ３１と押えローラ３２との間を貫通させ、さらに図８および図１０に示すように、ガラス管支持体３９を貫通させて巻き付け回転軸５６の中心点Ｃ１を通る垂直線と巻き付けドラム５９の外周との交点Ｐに到達させる。
【００３４】
なお、図１０、図１１および図１２に示すように、石英ガラス管Ｇを大きな螺旋形状に加工する場合には、大きな巻き付けドラム５９を、コレットチャック６０を介して巻き付け回転軸５６に取り付け、小さな螺旋形状に加工する場合には、鎖線で示すように小さな巻き付けドラム５９ｓに取り付ける。このように巻き付けドラム５９を交換することで、容易に異なる直径を有する螺旋形状に加工することができる。
【００３５】
しかる後、バーナＢを点火して石英ガラス管Ｇに可塑性を与え、その先端を巻き付けドラム５９に固定し、巻き付けドラム５９の螺旋溝５９ｃに沿って石英ガラス管Ｇに巻き付ける。石英ガラス管Ｇは送りローラ機構３０に設けられ駆動軸３１ｓにより駆動されるＶ溝付送りローラ３１により継続的に送られ、可塑性を与えられて石英ガラス管Ｇに巻き付けられる。このとき、巻き付けドラム５９の巻き取り速度を、石英ガラス管Ｇの送り速度に比べて等速または高速にする。これにより、螺旋加工された石英ガラス管Ｇの外径を母材ガラス管Ｇの外径と同一または小さくすることができる。
【００３６】
一方巻き付けドラム５９は、ボールねじ・スプライン５５を介してドラム回転用ＡＣサーボモータ６１により回転され、ドラム移動用ＡＣサーボモータ６３により水平軸方向（図１１中左方向）に移動させるので、可塑性を与えられた石英ガラスＧは巻き付けドラム５９に設けられた螺旋溝５９ｃに巻き付けられ、螺旋形状に加工される。
【００３７】
上記石英ガラス管Ｇの螺旋加工工程において、石英ガラス管Ｇをガラス管置台１０に設けられた補助アーム１６ａ、１６ｂに載置することにより、石英ガラス管Ｇは送りローラ機構３０、ガラス管支持体３９により、所定の位置に送られ、バーナＢで可塑性を与えられ、巻き付けドラム５９に巻き付けられ、螺旋形状に加工されるので、石英ガラス管Ｇのガラス管置台１０への載置以降自動的螺旋加工が行われ、経験の少ない作業者にも容易に石英ガラス管を滑らかな螺旋加工することができ、さらに、安全である。
【００３８】
石英ガラス管Ｇの送り工程において、石英ガラス管Ｇは送りローラ機構３０に挟まれながら送られるが、補助アーム１６ａ、１６ｂは上記にように支持アーム１５、昇降部材１４に緩衝可能に取り付けられているので、石英ガラス管Ｇが振動を生じることがなく、石英ガラス管Ｇの破損等が防止される。
【００３９】
また、石英ガラス管Ｇを異なる直径の螺旋形状に加工する場合には、大きな巻き付けドラム５９を変更し、さらに、図８に示すように、ガラス管支持体３９を貫通する石英ガラス管Ｇを交点Ｐに到達させる必要があるが、ガラス管支持体３９が揺動可能になっているので、巻き付けドラム５９を変更に応じて、石英ガラス管Ｇを正確かつ迅速に交点Ｐに位置させることができる。さらに、バーナＢは図１２に示すように、バーナ取付部材７２をバーナ昇降部材７１に沿って降下させて、図１２中鎖線で示すように位置させることで、石英ガラス管Ｇの所定の位置を加熱することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係わるガラス管螺旋加工装置および製造方法によれば、自動化され、経験の少ない作業者にも容易にガラス管を滑らかな螺旋形状に加工でき、安全なガラス管螺旋加工装置および製造方法を提供することができる。
【００４１】
すなわち、ガラス管が長手方向に載置される支持アームを有するガラス管置台と、このガラス管置台に近接して設けられ、ガラス管を送る送りローラ機構と、この送りローラ機構により送られたガラス管を加熱する加熱手段と、この加熱手段により加熱されて可塑性が与えられたガラス管が巻き付けられる巻き付けドラムと、この巻き付けドラムを回転させ、かつ軸方向に移動させる駆動手段とを有し、可塑性が与えられたガラス管を巻き付けドラムに巻き付けながら、巻き付けドラムを軸方向に移動して、ガラス管を螺旋加工するガラス管螺旋加工装置であるので、石英ガラス管のガラス管置台への載置以降自動的螺旋加工が行われ、経験の少ない作業者にも容易に石英ガラス管を滑らかに螺旋加工することができ、さらに、安全である。
【００４２】
また、巻き付けドラムは、異なる直径を有する巻き付けドラムに交換可能であるので、直径の異なる螺旋形状を自動的に加工することができる。
【００４３】
また、ガラス管置台の支持アームは、複数個の振動吸収用補助アームが設けられているので、ガラス管載置時の振動、送り時の振動が緩衝され、石英ガラス管の破損等が防止される。
【００４４】
また、送りローラ機構と加熱手段間に設けられたガラス管支持体は、傾きが変えられるようになっているので、巻き付けドラム５９が変更されても、石英ガラス管を正確かつ迅速に所定の場所に位置させることができる。
【００４５】
また、送られてくるガラス管を順次加熱して巻き付けドラムに巻き付けるガラス管螺旋加工方法において、巻き付けドラムの巻き取り速度を、ガラス管の送る速度に比べて等速または高速にすることにより、螺旋加工されたガラス管の外径を母材ガラス管の外径と同一または小さくするガラス管螺旋加工方法であるので、自動的に螺旋形状に加工されるガラス管の直径を所望の直径にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるガラス管螺旋加工装置の正面図。
【図２】本発明に係わるガラス管螺旋加工装置に用いられるガラス管置き台の正面図。
【図３】本発明に係わるガラス管螺旋加工装置に用いられるガラス管置き台の側面図。
【図４】図１における矢視Ａの断面図。
【図５】図１における矢視Ｂの断面図。
【図６】図１における矢視Ｃの断面図。
【図７】本発明に係わるガラス管螺旋加工装置の側面図。
【図８】本発明に係わるガラス管螺旋加工装置に用いられる送りローラ機構の斜視図。
【図９】本発明に係わるガラス管螺旋加工装置に用いられる送りローラ機構と管巻き付け組立の斜視図。
【図１０】図９に示す送りローラ機構と管巻き付け組立の主要部を示す正面図。
【図１１】本発明に係わるガラス管螺旋加工装置に用いられる送りローラ機構と管巻き付け組立の平面図。
【図１２】本発明に係わるガラス管螺旋加工装置に用いられる送りローラ機構と管巻き付け組立の側面図。
【図１３】図１０における矢視Ｄ−Ｄの断面図。
【符号の説明】
１  ガラス管螺旋加工装置
１０  ガラス管置台
１１  移動用キャスター
１２  レベルリングパッド
１３  置台本体
１４  昇降部材
１５  支持アーム
１６ａ、１６ｂ  振動吸収用補助アーム
１７  昇降天板
１８  スクリューシャフト
１９  ハンドノブ
２０  ストッパ
２１  揺動軸
２２  取付部材
２３  支持アーム揺動量規制ストッパ
２４  揺動軸
２５  補助アーム揺動量規制ストッパ
２６  鍔付支持ローラ
２７  Ｖ溝付案内ローラ
２８  押えローラ
３０  送りローラ機構
３１  Ｖ溝付送りローラ
３１ｓ  ローラ駆動軸
３２  押さえローラ
３２ｓ  ローラ固定軸
３３  ＡＣサーボモータ
３４  ローラ機構基台
３５  スクリューシャフト
３６  ローラ回転軸結合部
３７  ハンドノブ
３８  スプリング
３９  ガラス管支持体
３９ａ  ガラス管支持部材
４０  支持部材位置調整ボルト
５０  ガラス管巻き付け組立
５１  移動用キャスター
５２  レベルリングパッド
５３  巻き付け組立本体
５４  取付板
５５  ボールねじ・スプライン
５６  巻き付け回転軸
５７  ドラム回転用プーリ
５８  ドラム移動用プーリ
５９  巻き付けドラム
５９ｃ  螺旋溝
６０  コレットチャック
６１  ドラム回転用ＡＣサーボモータ
６２  ドラム回転用ベルト
６３  ドラム移動用ＡＣサーボモータ
６４  ドラム移動用ベルト
６５  外径押えローラ取付板
６６  ハンドノブ
６７  スクリューシャフト
６８  外径押えローラ軸
６９  外径押えローラ
７０  バーナ支持部材
７１  バーナ昇降部材
７２  バーナ取付部材
Ｂ  バーナ
Ｃ１  中心点
Ｃ２  中心点
Ｐ  交点
【図１】
0003943313.tif 000002
【図２】
0003943313.tif 000003
【図３】
0003943313.tif 000004
【図４】
0003943313.tif 000005
【図５】
0003943313.tif 000006
【図６】
0003943313.tif 000007
【図７】
0003943313.tif 000008
【図８】
0003943313.tif 000009
【図９】
0003943313.tif 000010
【図１０】
0003943313.tif 000011
【図１１】
0003943313.tif 000012
【図１２】
0003943313.tif 000013
【図１３】
0003943313.tif 000014