(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定基板に設けられ、ガラス管の固定側を把持する固定側チャックと、
モータによりガラス管のセット方向に移動可能に設けられる移動基板と、
この移動基板上に回動可能に設けられた回動板とこの回動板を回動させるモータとを備え、かつ前記移動基板に設けられた回動機構と、
前記回動板上に設けられ、ガラス管の移動側を把持する移動側チャックと、
前記移動基板上に設けられ、かつ前記固定側チャックと移動側チャック間に配され、この両チャック間に位置するガラス管部位を加熱する加熱手段と、
前記移動基板を移動させるモータ及び前記回動板を回動させるモータを制御する制御手段を有し、
この制御手段により、前記移動基板を移動させるモータを制御することで前記移動基板の移動速度を制御しながら前記移動側チャックおよび前記加熱手段を前記固定側チャック方向に同期して移動させると共に、前記回動板を回動させるモータを制御することで前記回動板の回動速度を制御しながら前記移動側チャックを回動させることにより、ガラス管の曲げ加工を行うことを特徴とするガラス管の曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス管の曲げ加工装置に係わり、特にガラス管の一端を把持するチャックユニットを移動可能にしたガラス管の曲げ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス管の曲げ作業は人手で行われており、バーナの火力、加熱部とバーナとの距離、加熱時間、曲げ加工速度等は、全て作業者の経験により判断されていた。このような人手による作業は、その作業時間等が作業者の熟練度に大きく左右され、安定した品質を得ることが困難であり、また、バーナを使用する作業となるため安全上の問題があった。
【０００３】
そこでこれらの問題を解決するために、多くの提案がなされている。
【０００４】
特開平３−１３１５４１号公報には、ガラス管の一端を把持する一方のチャックをガラス管軸方向に移動可能にし、他方のチャックを、一点を中心として回動可能にし、固定位置に設けられたガスバーナによってガラス管を一点で加熱し、他方のチャックを制御器により制御し旋回駆動してガラス管を環状に加工するガラス管の加工装置が記載されている。この公報記載のガラス管の加工装置は一般的なガラス管を環状に加工するには適するが、ガラス管を一点で加熱して曲げ加工を行うので、チャックを旋回駆動させて、熱膨張係数が小さく粘性が大きいシリカガラス管の曲げ加工を行う場合には、シリカガラス管が破損するなどし、シリカガラス管の曲げ加工には適さない。また、特開平８−１５１２２２号公報には、ガラス管の両端を回動自在なチャックで把持し、ガラス管の中央部を固定位置に設けられたガスバーナによってガラス管を一点で加熱し、一方のチャックを回動させることにより、ガラス管をＵ字状に加工するガラス管の加工装置が記載されている。この公報記載のガラス管の加工装置は、上記特開平３−１３１５４１号公報記載のガラス管の加工装置と同様の理由で、シリカガラス管の曲げ加工には適さない。さらに、特開２００１−２０２８８６公報には、ガラス管の一端を把持するチャックを回動自在に設け、他端をローラで支持し、進退自在に設けられたバーナによりガラス管とバーナの距離が常に一定になるように維持しながらガラス管の一点を加熱し、この一点を中心としてガラス管をＵ字状に加工するガラス管の加工装置が記載されている。この公報記載のガラス管の加工装置も、上記特開平３−１３１５４１号公報記載のガラス管の加工装置と同様の理由で、シリカガラス管の曲げ加工には適さない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこでシリカガラス管の曲げ加工に適するガラス管の加工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、シリカガラス管の曲げ加工に適するガラス管の加工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、固定基板に設けられ、ガラス管の固定側を把持する固定側チャックと、モータによりガラス管のセット方向に移動可能に設けられる移動基板と、この移動基板上に回動可能に設けられた回動板とこの回動板を回動させるモータとを備え、かつ前記移動基板に設けられた回動機構と、前記回動板上に設けられ、ガラス管の移動側を把持する移動側チャックと、前記移動基板上に設けられ、かつ前記固定側チャックと移動側チャック間に配され、この両チャック間に位置するガラス管部位を加熱する加熱手段と、前記移動基板を移動させるモータ及び前記回動板を回動させるモータを制御する制御手段を有し、この制御手段により、前記移動基板を移動させるモータを制御することで前記移動基板の移動速度を制御しながら前記移動側チャックおよび前記加熱手段を前記固定側チャック方向に同期して移動させると共に、前記回動板を回動させるモータを制御することで前記回動板の回動速度を制御しながら前記移動側チャックを回動させることにより、ガラス管の曲げ加工を行うことを特徴とするガラス管の曲げ加工装置が提供される。これにより、熱膨張係数が小さく粘性が大きいシリカガラス管等のガラス管の曲げ加工が容易に行える。
【０００８】
好適な一例では、上記固定側チャック、加熱手段をガラス管に対して垂直方向に移動可能にし、かつ、移動側チャックを回動機構の回動板に摺動可能に設けてガラス管に対して垂直方向に移動可能にし、曲げ径の異なるガラス管の曲げ加工を可能にした。これにより、曲げ径の異なるガラス管の曲げ加工が行える。
【０００９】
また、他の好適な一例では、上記ガラス管の加熱部の温度を検知する温度測定手段を有する。これにより、最適条件で曲げ加工を行える。
【００１０】
また、他の好適な一例では、上記加熱手段はガスバーナであり、このガスバーナの失火を監視するための失火検出手段を有する。これにより、安全に曲げ加工を行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるガラス管の曲げ加工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は本発明に係わるガラス管の曲げ加工装置の斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明に係わるガラス管の曲げ加工装置１は、移動側部１０と固定側部２０から構成され、ガラス管、例えばシリカガラス管Ｇは移動側部１０と固定側部２０に橋渡すように載置される。
【００１４】
移動側部１０には、移動側基台１１が設けられ、この移動側基台１１上にはシリカガラス管Ｇに沿って平行に往復動する移動基板１２が設けられている。また、この移動基板１２上には、加熱手段、例えば酸水素バーナ１３が取付けられており、この酸水素バーナ１３はいずれも図２に示す一般的なエアシリンダ１４ｂとロータリアクチュエータ１４ａからなるバーナ退避機構１４により、シリカガラス管Ｇに対して垂直方向に短距離進退できるようになっている。さらに、移動基板１２上には、シリカガラス管Ｇを曲げる回動機構１５が設けられており、この回動機構１５は略Ｌ字形状の回動板１５ａと、移動基板１２の裏面に設けられた回動駆動モータ１５ｂと、この回動駆動モータ１５ｂにより回動され、回動板１５ａの略Ｌ字の短辺側の先端部近傍でこの回動板１５ａに固着された駆動軸１５ｃからなっている。
【００１５】
また、回動板１５ａの略Ｌ字の長辺側の基部近傍には、シリカガラス管Ｇの移動側を把持する移動側チャック１６が設けられており、この移動側チャック１６は、シリカガラス管Ｇの曲げ加工時、曲げ作用点の作用をなし、さらに、曲げ半径の変更を可能にするために、摺動可能な凹凸結合によりシリカガラス管Ｇに対して垂直な方向に短距離進退可能になっており、また、この長辺側の先端部近傍には、シリカガラスＧ管の軸方向に延びる移動側案内板１７を介して移動側長垂れ防止用チャック１８ａがシリカガラスＧ管の軸方向及び、移動側チャック１６と同様にシリカガラス管Ｇに対して垂直な方向に短距離進退可能に設けられている。
【００１６】
固定側部２０には、固定側基台２１が設けられ、さらに、この固定側基台２１上には固定基板２２が設けられており、固定基板２２の上部一端には、酸水素バーナ１３が配置可能になるように、移動チャック１６と対をなし、対向し、かつ、離間して、固定チャック２３が設けられている。この固定チャック２３は、シリカガラス管Ｇの曲げ加工時、曲げ固定支点の作用をなし、さらに、曲げ半径の変更を可能にするために、摺動可能な凹凸結合によりガラス管Ｇに対して垂直な方向に短距離進退可能になっている。
【００１７】
固定基板２２の上部中間部には、短垂れ防止用チャック２４が設けられており、この短垂れ防止用チャック２４も、摺動可能な凹凸結合によりガラス管Ｇに対して垂直な方向に短距離進退可能になっている。さらに、他端近傍にはシリカガラスＧ管の軸方向に延びる固定側案内板２５を介してエアシリンダ２６ｂによって昇降可能に設けられた可動チャック爪２６ａと固定クランプ爪２６ｃを有する固定側長垂れ防止用チャック２６が設けられており、可動チャック爪２６ａと固定クランプ爪２６ｂはガラス管Ｇに対して垂直な方向に長く延び、曲げ半径の変更に応じて、その支持点を移動できるようになっている。
【００１８】
また、図１及び図２に示すように、上記ガラス管の曲げ加工装置１には、このガラス管の曲げ加工装置１全体を制御する制御装置２が設けられており、さらに、制御装置２には、放射温度センサ３が接続され、この放射温度センサ３と制御装置２に設けられた制御回路（図示せず）とで温度測定手段を形成しており、この制御装置２には、酸水素バーナ１３の近傍に設けられた失火センサ４が接続され、この失火センサ４と制御装置２に設けられた制御回路とで失火検出手段が形成されている。また、酸水素バーナ１３には、マスフローコントローラ５が設けられており、このマスフローコントローラ５は制御装置２に接続されて制御され、酸水素バーナ１３へのガス供給量を制御するようになっている。
【００１９】
符号６は移動基板１２を図２に示すボールネジ７を介して進退移動させる進退駆動用モータである。
【００２０】
また、図２に示すように、バーナ退避機構１４のロータリアクチュエータ１４ａはエアシリンダ１４ｂにより、移動側チャック１６のチャック爪１６ａはエアシリンダ１６ｂにより、移動側長垂れ防止用チャック１８のチャック爪１８ａはエアシリンダ１８ｂにより、固定チャック２３のチャック爪２３ａはエアシリンダ２３ｂにより、短垂れ防止用チャック２４のチャック爪２４ａはエアシリンダ２４ｂにより、また、固定側長垂れ防止用チャック２６のチャック爪２６ａはクランク２６ｂにより作動制御され、各エアシリンダ１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２６ｂは各エアシリンダ制御手段１４ｂ１、１６ｂ１、１８ｂ１、２３ｂ１、２４ｂ１、２６ｂ１を介して制御装置２に接続され制御されるようになっている。
【００２１】
なお、ガラス管の曲げ工程中、制御装置２による進退駆動用モータ６、回動駆動モータ１５ｂ、マスフローコントローラ５及び各エアシリンダ１４ｂ、１６ｂ、１７ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２６ｂ等の制御は、事前に制御装置２にプログラムされた制御手順に従って行われ、また、必要に応じ制御装置２に設けられた入力手段（図示せず）からの入力により行われる。
【００２２】
次に本発明に係わるガラス管の加工装置を用いたガラス管の曲げ加工方法を図３に示す曲げ加工工程図に沿って説明する。
【００２３】
図１及び図３に示すように、曲げ加工を行うシリカガラス管Ｇを用意し、シリカガラス管Ｇをガラス管の曲げ加工装置１にセットして加工準備を行う（Ｐ１）。
【００２４】
このシリカガラス管Ｇのセットは、所望の曲げ半径が形成されるような位置に予め設置、固定された移動側チャック１６のチャック爪１６ａ、移動側長垂れ防止用チャック１８のチャック爪１８ａ、固定チャック２３のチャック爪２３ａ、短垂れ防止用チャック２４のチャック爪２４ａ及び固定側長垂れ防止用チャック２６のチャック爪２６ａを開放しておき、これらの各爪チャック爪１６ａ、チャック爪１８ａ、チャック爪２３ａ及び固定チャック爪２６ｃによりシリカガラス管Ｇを支持し、しかる後、制御装置２からの指令により各エアシリンダ１６ｂ、１７ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２６ｂを作動させて、チャック爪１６ａ、チャック爪１７ａ、チャック爪２３ａ及びチャック爪２６ａによりシリカガラス管Ｇを把持して行う。
【００２５】
移動側チャック１６の回動角度を制御装置２に入力する（Ｐ２）。移動側チャック１６の回動速度を制御装置２に入力する（Ｐ３）。曲げ加工後の曲げ半径を入力する（Ｐ４）。この曲げ半径の入力により曲げ部分の全長を計算する。曲げ全長を計算させる（Ｐ５）。
【００２６】
酸水素バーナ１３の移動速度を演算させる（Ｐ６）。酸水素バーナ１３と移動側チャック１６の移動時間を等しくする必要があるため、酸水素バーナ１３の移動速度を移動側チャック１６の回動時間（距離／速度）と曲げ全長より算出する。図４に示すような動作を伴なって、加工を開始する（Ｐ７）。酸水素バーナ１３は進退駆動用モータ６やエアシリンダ１４ｂ等の酸水素バーナ１３の移動機構を利用して、移動側チャック１６と固定側チャック２３間の曲げ加工位置に合わせるよう移動させる（Ｐ８）。マスフローコントローラ５を用いて、酸水素バーナ１３の火力の調整を行った後、シリカガラス管Ｇの加熱を開始する（Ｐ９）。
【００２７】
シリカガラス管Ｇの加熱部分の温度を、放射温度センサ３を用いて測定し、シリカガラス管Ｇが軟化する温度に到達した時点で回動駆動モータ１５ｂを作動させて移動側チャック１６の回動を開始させる（Ｐ１０）。
【００２８】
さらに、加工部に曲げをつけるために、図４に示すように、移動側チャック１６の回動及び移動させると共に、酸水素バーナ１３を固定基板２２側に水平移動させることによりシリカガラス管Ｇに生じる応力が最大になる部位近傍を酸水素バーナ１３により加熱する。さらに、移動側チャック１６の回動によりシリカガラス管Ｇの曲げ加工は継続されるが、この回動と同時に移動側チャック１６は移動基台１２を移動させることにより、固定チャック２３側（図４中左側）へ移動されて、常に曲げ支点位置Ｐも移動する。移動基基板１２の移動により移動側チャック１６の動きに同期して酸水素バーナ１３も固定チャック２３側に移動して、常時シリカガラス管Ｇに生じる応力が最大になる部位近傍を加熱し、曲げ加工を行なう。このとき曲げ半径は制御装置２に入力されたパラメータによって設定でき、制御装置２を用いて移動側チャック１６と酸水素バーナ１３を同期させながら移動速度及びこれらの移動量を制御する（Ｐ１１、Ｐ１２）。
【００２９】
なお、酸水素バーナ１３が失火した場合、シリカガラス管Ｇが折れるおそれがあることから安全のため失火センサ４を用いて監視を行い、加工中に酸水素バーナ１３が失火した場合は速やかに加工作業を停止させる（Ｐ１３）。
【００３０】
上記のような曲げ工程により、図４に示すような曲げ状態を経てシリカガラス管Ｇは曲げ加工される。この曲げ加工工程において、移動側チャック１６の回動及び移動と共に酸水素バーナ１３を徐々に移動させて軟化位置をずらしながら、曲げ加工を行うので、熱膨張係数が小さく粘性が大きいシリカガラス管でも破損することがない。また、従来方式ではシリカガラス管の内径がストレート部に比べて曲げ部が小さくなってしまうのに対し、ストレート部と曲げ部の内径を均一にできる。さらに、シリカガラス管Ｇの加熱部の温度を検知する温度測定手段を有するので、加熱部の温度を計測できて最適条件で曲げ加工を行うことができ、また、酸水素バーナ１３の失火を監視するための失火検出手段を有するので、安全に曲げ加工を行うことができる。さらに、曲げ加工は自動的に行なわれるので、作業者の技能に依存せず、安定した品質、安定した数量を定常的に製造することが可能になる。
【００３１】
また、本発明に係わるガラス管の加工装置を用いて、上記実施形態と異なる曲げ半径の曲げ加工を行う場合には、図１及び図５に示すように、移動側チャック１６、移動側長垂れ防止用チャック１８、固定チャック２３及び短垂れ防止用チャック２４をマニュアルによりシリカガラス管Ｇと垂直な方向に半径増加分に応じた距離ΔＲだけ後退させ、また、長垂れ防止用チャック２６のチャック爪２６ａによる把持位置を変えることにより行うことができる。例えば、図５に示すように、Ｒ１の曲げ半径の曲げ加工を行うときは、Ａ１の位置にストレートのシリカガラス管Ｇ１を配置し、初期支点位置をＰ１とし、この位置を順次、Ｐ０に近づけながら、回動及び送りを行い、最終的には支点位置Ｐ０とすることで、Ｒ１の曲げ半径を有するシリカガラス管を得ることができる。また、Ｒ２の加工を行うときには、Ａ２の位置にストレートシリカガラス管Ｇ２を配置し、初期支点位置をＰ２とし、この位置を順次Ｐ０に近づけながら回動及び移動を行い、最終的には支点位置をＰ０とすることで、Ｒ２の曲げ半径を有するシリカガラス管を得ることができる。
【００３２】
また、移動側チャック１６の回転速度と移動速度を制御し、酸水素バーナ１３もこれに同期させることにより、Ｕ字形状に限らず任意の角度の曲げ加工を行うことができ、例えば、酸水素バーナ１３の動きを止めることにより直角に加工することもでき、さらに、正面視シリカガラス管Ｇを反転させて把持することにより両端に曲がりが形成された蛇腹形状のシリカガラス管Ｇを製造することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係わるガラス管の曲げ加工装置によれば、シリカガラス管の曲げ加工に適するガラス管の加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるガラス管の曲げ加工装置の斜視図。
【図２】本発明に係わるガラス管の曲げ加工装置の制御回路図。
【図３】本発明に係わるガラス管の加工装置を用いた曲げ加工工程図。
【図４】本発明に係わるガラス管の加工装置の動作説明図。
【図５】本発明に係わるガラス管の加工装置を用い異なる曲げ半径の加工を行うときの動作説明図。
【符号の説明】
１  ガラス管の曲げ加工装置
２  制御装置
３  放射温度センサ
４  失火センサ
５  マスフローコントローラ
６  進退駆動用モータ
７  ボールネジ
１０  移動側部
１１  移動側基台
１２  移動基板
１３  酸水素バーナ
１４  バーナ退避機構
１４ａ  ロータリアクチュエータ
１４ｂ  エアシリンダ
１５  回動機構
１５ａ  回動板
１５ｂ  回動駆動モータ
１５ｃ  駆動軸
１６  移動側チャック
１６ａ  チャック爪
１６ｂ  エアシリンダ
１７  移動側案内板
１８  移動側長垂れ防止用チャック
１８ａ  チャック爪
１８ｂ  エアシリンダ
２０  固定側部
２１  固定側基台
２２  固定基板
２３  固定チャック
２３ａ  チャック爪
２３ｂ  エアシリンダ
２４  短垂れ防止用チャック
２４ａ  チャック爪
２４ｂ  エアシリンダ
２５  固定側案内板
２６  固定側長垂れ防止用チャック
２６ａ  可動チャック爪
２６ｂ  固定チャック爪
Ｇ  シリカガラス管
【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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