(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカガラス管が取付けられるワーク固定手段と、シリカガラス管を加熱して孔を開ける穿孔バーナと、シリカガラス管の管端位置を検出する管端位置検出手段と、この管端位置検出手段により検出された管端位置情報に基づき前記ワーク固定手段と前記穿孔バーナの相対的位置を調整しシリカガラス管の穿孔位置に穿孔バーナが位置するようにする位置調整手段と、シリカガラス管内を加圧する加圧手段と、この加圧手段により加圧されたシリカガラス管内の圧力を検出する圧力検出手段とを有し、前記穿孔バーナをシリカガラス管の穿孔位置に位置さて、前記加圧手段により管内を加圧しながら前記穿孔バーナによりシリカガラス管に穿孔を行うことを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシリカガラス管自動穿孔装置において、上記圧力検出手段により検出された管内圧力情報により穿孔バーナを消火することを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシリカガラス管自動穿孔装置において、上記加圧手段により加圧されるシリカガラス管の圧力を０．０５〜０．４ＭＰａにすることを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシリカガラス管自動穿孔装置において、上記穿孔バーナにより加熱されるシリカガラス管の穿孔位置の軟化状態を検出する放射温度計を有することを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリカガラス管自動穿孔装置に係わり、特に位置調整手段により穿孔バーナを移動制御し管内を加圧して穿孔を行うシリカガラス管自動穿孔装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシリカガラス管の穿孔方法には種々あり、一つの方法は、シリカガラス管の一部を加熱し十分に軟化した後、シリカガラス棒を用いシリカガラス管の肉を除去して孔を開ける方法であり、他の方法は、同様にシリカガラス管を加熱し十分にシリカガラス管が軟化した後、エア加圧して孔を開ける方法である。
【０００３】
しかしながら、シリカガラス管を加熱しながら穿孔を行うため、人手に頼らざるをえず、孔位置および孔径の寸法精度の低下、歩留の低下が生じ、また、段取り時間を要し加工時間が長くなっていた。
【０００４】
さらに、他の方法としては、ドリル（砥石）を用いる方法やレーザ光を用いる方法もあるが、比較的硬質であるため、穿孔作業中にシリカガラス管に破損が生じることがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、孔位置および孔径の寸法精度が得られ、歩留が向上し、段取り時間が削減できて加工時間の短縮が図れるシリカガラス管穿孔装置が要望されていた。
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、孔位置および孔径の寸法精度が得られ、歩留が向上し、段取り時間が削減できて加工時間の短縮が図れるシリカガラス管穿孔装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、シリカガラス管が取付けられるワーク固定手段と、シリカガラス管を加熱して孔を開ける穿孔バーナと、シリカガラス管の管端位置を検出する管端位置検出手段と、この管端位置検出手段により検出された管端位置情報に基づき前記ワーク固定手段と前記穿孔バーナの相対的位置を調整しシリカガラス管の穿孔位置に穿孔バーナが位置するようにする位置調整手段と、シリカガラス管内を加圧する加圧手段と、この加圧手段により加圧されたシリカガラス管内の圧力を検出する圧力検出手段とを有し、前記穿孔バーナをシリカガラス管の穿孔位置に位置さて、前記加圧手段管内を加圧しながら前記穿孔バーナによりシリカガラス管に穿孔を行うことを特徴とするシリカガラス管自動穿孔装置が提供される。これにより、寸法精度が得られ、歩留が向上し、段取り時間が削減できて加工時間の短縮ができるシリカガラス管穿孔装置が実現される。
【０００８】
好適な一例では、上記圧力検出手段により検出された管内圧力情報により穿孔バーナを消火する。これにより、安全かつ確実に穿孔を行うことができる。
【０００９】
また、他の好適な一例では、上記加圧手段により加圧されるシリカガラス管の圧力を０．０５〜０．４ＭＰａにする。これにより、容易に孔径の制御が可能になり、また、変形がなく歩留が向上する。
【００１０】
また、他の好適な一例では、上記穿孔バーナにより加熱されるシリカガラス管の穿孔位置の軟化状態を検出する放射温度計を有する。これにより、確実に穿孔が行われる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の実施形態の概念図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置１は、穿孔されるシリカガラス管Ｇがシリカガラス管穿孔装置１に設置されるのに用いられるワーク固定手段２と、シリカガラス管を加熱して孔を開ける穿孔バーナ３と、シリカガラス管Ｇの管端位置ｅを検出する管端位置検出手段４と、この管端位置検出手段４により検出された管端位置情報に基づきワーク固定手段２と穿孔バーナ３の相対的位置を調整しシリカガラス管Ｇの穿孔位置ｐにバーナ３が位置するようにする位置調整手段５と、シリカガラス管Ｇ内を加圧する加圧手段６と、この加圧手段６により加圧されたシリカガラス管Ｇ内の圧力を検出する圧力検出手段７と、穿孔位置ｐの温度を検出する放射温度計８を有している。
【００１４】
また、シリカガラス管穿孔装置１には、この装置全体を制御し、ＣＰＵ９１、メモリ９２を有する制御装置９が設けられておりメモリ９２は、ＣＰＵ９１の処理に伴って発生するデータを一時的に保管するメモリを有するとともに、シリカガラス管穿孔装置１の制御を行うソフトウエア・プログラムを予め格納したメモリを有している。
【００１５】
上記ワーク固定手段２は、例えば、一対のワーク固定チャック２１からなっており、この一対のワーク固定チャック２１によりシリカガラス管Ｇをシリカガラス管穿孔装置１に設置できるようになっている。
【００１６】
また、穿孔バーナ３は酸水素バーナが好ましく、この穿孔バーナ３にはガスの流量制御および穿孔バーナ３の点火、消火ができ、図２に示すガス流量制御器３１が設けられており、制御装置９の制御回路（図示せず）に接続されて制御されるようになっている。
【００１７】
さらに、管端位置検出手段４は、投光器４１１と受光器４１２とからなる投受光型のフォトインタラップタから構成された位置検出センサー４１と、この位置検出センサー４１から位置情報信号が送信される制御装置９の制御回路（図示せず）で構成されている。管端位置検出手段３は固定的に配設されていてもよいが、穿孔バーナ３の進退移動に障害がある場合には、シリカガラス管Ｇの軸線に対して直交方向（Ｙ軸方向）に進退自在に設置してもよい。位置検出センサーは可視光を用いるものであっても、レーザ光を用いるものであってもよい。
【００１８】
位置調整手段５は、一対のワーク固定チャック２１が取付けられ、ワーク固定チャック２１を水平直線方向（Ｘ軸方向）に移動させるワーク移動機構５１と、穿孔バーナ３が取付けられ、穿孔バーナ３をシリカガラス管Ｇに沿って移動させるバーナ移動機構５２から構成されている。
【００１９】
ワーク移動機構５１は、ワーク固定チャック２１が直接取付けられた移動テーブル５１１と、装置基台１０上に回動自在に設けられたスクリューシャフト５１２と、このスクリューシャフト５１２に螺合され移動テーブル５１１に取り付けられた移動結合子５１３と、スクリューシャフト５１２を回動させ、制御装置９により制御されるサーボモータ５１４とからなっている。従って、サーボモータ５１４を回動させることにより、スクリューシャフト５１２を回動させて、移動結合子５１３を介して移動テーブル５１１を水平直線方向に移動させ、ワーク固定チャック２１に取付けられたシリカガラス管Ｇを水平直線方向に進退移動させることができる。
【００２０】
また、バーナ移動機構５２は、穿孔バーナ３が取付けられたバーナ移動テーブル５２１と、装置基台１０に支持部材５２５を介して取付けられたバーナ移動サーボモータ５２４と、このバーナ移動サーボモータ５２４により回転されるバーナ移動テーブル５２１と、バーナ移動テーブル５２１とバーナ移動テーブル５２１間に設けられたバーナ移動結合子５２３とからなっている。従って、バーナ移動サーボモータ５２４を回動させることにより、バーナ移動スクリューシャフト５２２を回動させ、移動結合子５２３を介してバーナ移動テーブル５２１を水平直線方向に移動させて、バーナ移動テーブル５２１に取付けられた穿孔バーナ３をシリカガラス管Ｇに沿って水平直線方向に進退移動させることができ、穿孔する位置に穿孔バーナ３を位置させることができる。
【００２１】
さらに、加圧手段６は、図２に示すピストン機構６１によりシリカガラスＧの水平直線方向（Ｘ軸方向）に進退自在に設けられ、シリカガラスＧの開口ｏを適宜閉塞する一対のキャップ６２、６３を有し、キャップ６２には通気孔６２１が設けられ、通気管６４を介して図２に示す加圧ポンプ６５に連通されている。なお、本実施形態のように一方のキャップから送気する場合のほか、通気をシリカガラス管の両端から行うようにしてもよい。
【００２２】
圧力検出手段７は、通気管６４に連通して設けられた圧力センサー７１と、制御装置９の制御回路（図示せず）で構成されている。
【００２３】
また、上記のように制御装置７はシリカガラス管穿孔装置１全体を制御するものであり、図２に示すように、制御装置７には、ガス流量制御器３１、位置検出センサー４１、サーボモータ５１４、バーナ移動サーボモータ５２４、ピストン機構６１、圧力センサー７１、放射温度計８が接続され、穿孔バーナ３の制御、シリカガラス管Ｇの端部ｅの検出、サーボモータ５１４、バーナ移動サーボモータ５２４およびピストン機構６１の制御、管内圧力の検出、穿孔位置ｐの温度検出ができるようになっている。
【００２４】
なお、上記本実施形態においては、位置調整手段をワーク移動機構とバーナ移動機構で構成し、シリカガラスの大きな移動はワーク移動機構により行い、穿孔バーナの小さな動き（微調整）は、バーナ移動機構により行うようにしたが、管端位置検出手段をシリカガラス管の軸方向に沿って移動可能にすれば、ワーク移動機構とバーナ移動機構のいずれか一方のみを移動可能にするものであってもよい。
【００２５】
次に本発明に係わるシリカガラス管自動穿孔装置を用いた孔開け方法について、図３に示す穿孔工程図および図４に示すシリカガラス管自動穿孔装置の動作図に沿って説明する。
【００２６】
図３および図４（ａ）に示すように、シリカガラス管Ｇを用意し、ワーク固定チャック２１にシリカガラス管Ｇをセットする（Ｐ１）。
制御装置９によりサーボモータ５１４を作動させ、スクリューシャフト５１２を回動させて、移動テーブル５１１を移動させる（Ｐ２）。
管端位置検出手段４は、移動してくるシリカガラス管Ｇの端部ｅを検出する（Ｐ３）。
端部ｅが検出されると、図４（ｂ）に示すように、制御装置９はバーナ移動サーボモータ５２４を回動させて、バーナ移動スクリューシャフト５２２を回動させ、バーナ移動テーブル５２１を水平直線方向に移動させて、穿孔バーナ３を端部ｅから所定の距離にある穿孔位置ｐに位置させる（Ｐ４）。
図４（ｃ）に示すように、ピストン機構６１を作動させて、シリカガラスＧの開口ｏをキャップ６２、６３によって閉塞する（Ｐ５）。
【００２７】
ガス流量制御器３１を作動させて、穿孔バーナ３を点火させ、穿孔位置ｐを軟化させる（Ｐ６）。
このとき、穿孔位置ｐの軟化状態は、放射温度計８によって検出されて、その温度情報信号は制御装置９に送信され、所定の温度になり、十分に軟化した時点で、図４（ｄ）に示すように、図２に示す加圧ポンプ６５を作動させて、シリカガラス管Ｇ内を所定の圧力に加圧する（Ｐ７）。
このときの設定圧力（エア加圧）は、０．０５〜０．４ＭＰａであるのが好ましく、この範囲にあれば、シリカガラス管内の圧力と孔径とは比例関係にあり、容易に孔径の制御が可能になり、また、変形がなく歩留が向上する。設定圧力が０．０５ＭＰａ以下の場合には、加圧力不足となり穿孔が不可能となり、また、設定圧力が０．４ＭＰａ以上の場合には、穿孔時の衝撃により、シリカガラス管Ｇが変形してしまう。
【００２８】
穿孔バーナ３によりシリカガラス管Ｇに孔を開ける（Ｐ８）。
このように、穿孔位置ｐが所定の温度になり、十分に軟化した時点で加圧され、穿孔が行われるので、孔径が制御され、変形がない。
シリカガラス管Ｇに孔が開けられると、管内圧力が低下するので、この圧力低下を圧力センサー７１によって検出する（Ｐ９）。
この圧力低下情報信号は制御装置９に送られ、制御装置９によりガス流量制御器３１を作動させて、穿孔バーナ３を消火し、穿孔は完了する（Ｐ１０）。
このように圧力検出手段７により検出された管内圧力情報に基づき、穿孔後に穿孔バーナ３を消火することができ、安全かつ確実に穿孔を行うことができる。
【００２９】
上記のようなシリカガラス管の穿孔工程において、検出手段により検出された管端位置情報に基づき位置調整手段を作動させてシリカガラス管の穿孔位置にバーナを位置させて、穿孔バーナにより穿孔を行い、かつ、圧力検出手段により管内を加圧しながら穿孔を行うので、孔位置および孔径の寸法精度が得られ、歩留が向上し、一旦シリカガラス管をセットすれば以後自動的に穿孔工程が行われるので、段取り時間が削減できて加工時間の短縮が図れる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、圧力検出手段により検出された管内圧力情報に基づき穿孔バーナを消火するようにしたが、穿孔の有無確認は、穿孔時のガラス破裂音を検出して行うようにしてもよく、また、ワーク形状が特定されている場合の穿孔の有無確認は、シリカガラス管の加熱時間を制御することによって行ってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係わるシリカガラス管自動穿孔装置によれば、孔位置および孔径の寸法精度が得られ、歩留が向上し、段取り時間が削減できて加工時間の短縮ができるシリカガラス管穿孔装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の概念図。
【図２】本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の制御回路図。
【図３】本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置を用いたガラス管の穿孔工程図。
【図４】本発明に係わるシリカガラス管穿孔装置の工程毎の動作図。
【符号の説明】
１  シリカガラス管穿孔装置
２  ワーク固定手段
２１  ワーク固定チャック
３  穿孔バーナ
４  管端位置検出手段
４１  位置検出センサー
４１１  投光器
４１２  受光器
５  位置調整手段
５１  ワーク移動機構
５１１  移動テーブル
５１２  スクリューシャフト
５１３  移動結合子
５１４  サーボモータ
５２  バーナ移動機構
５２１  バーナ移動テーブル
５２２  バーナ移動スクリューシャフト
５２３  バーナ移動結合子
５２４  バーナ移動サーボモータ
５２５  支持部材
６  加圧手段
６１  ピストン機構
６２  キャップ
６２１  通気孔
６３  キャップ
６４  通気管
６５    加圧ポンプ
７  圧力検出手段
７１  圧力センサー
８  放射温度計
９  制御装置
９１  ＣＰＵ
９２  メモリ
１０  装置基台
Ｇ  シリカガラス管
ｏ  開口
ｅ  管端位置
ｐ  穿孔位置
【図１】
0003943423.tif 000002
【図２】
0003943423.tif 000003
【図３】
0003943423.tif 000004
【図４】
0003943423.tif 000005