(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線（２７）を中心に回転する石英ガラスシリンダ（２１）を加熱ゾーン（２４）へ連続的に送り、該加熱ゾーンの内部で前記石英ガラスシリンダの一端部から始まる部分を軟化し、該軟化部分（２５）を前記回転軸線と同軸的に配置されたドリル本体のドリルヘッド（１）上に引き伸ばすことによって、前記軟化部分を石英ガラス管（２２）に成形する石英ガラス管（２２）の製造方法において、
前記石英ガラスシリンダ（２１）と向き合う凸状湾曲の接触表面（２）を有するドリルヘッド（１）を備えたドリル本体を使用し、
前記接触表面（２）は、凹部（５ａ、５ｂ、５ｃ）を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
球状に成形された接触表面（２）を有するドリルヘッドを（１）使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記凹部（５ａ、５ｂ、５ｃ）は、前記回転軸線（２７）に対して同心状に延在していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ドリルヘッド（１）は、球形表面と、同心状に窪んだステップ（５ａ、５ｂ、５ｃ）とを備えている請求項２記載の方法。
【請求項５】
ドリルシャフト（２６）によって保持されたドリルヘッド（１）を有する、石英ガラスシリンダ（２１）を石英ガラス管に成形するためのドリル本体において、
該ドリルヘッド（１）は、凸状湾曲の接触表面（２）を有し、
前記接触表面（２）は、凹部（５ａ、５ｂ、５ｃ）を備えていることを特徴とするドリル本体。
【請求項６】
前記ドリルヘッド（１）は、球状に成形された接触表面（２）を有することを特徴とする請求項５記載のドリル本体。
【請求項７】
前記凹部（５ａ、５ｂ、５ｃ）は、前記回転軸線（２７）に対して同心状に延在していることを特徴とする請求項５記載のドリル本体。
【請求項８】
前記ドリルヘッド（１）は、球形表面と、同心状に窪んだステップ（５ａ、５ｂ、５ｃ）とを備えている請求項５記載のドリル本体。
【請求項９】
前記ドリルヘッド（１）は、少なくとも１つの冷却チャネルを備えている請求項５乃至７の内の少なくとも１項記載のドリル本体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸線を中心に回転する石英ガラスシリンダを加熱ゾーンへ連続的に送り、加熱ゾーン内部で石英ガラスシリンダの一端部から始まる部分を軟化し、軟化部分を回転軸線と同軸的に配置されたドリル本体のドリルヘッド上に引き伸ばし、軟化部分を石英ガラス管に成形することにより、石英ガラス管を製造する方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、ドリルシャフトによって保持され、成形しようとする石英ガラスシリンダ内へ貫入するドリルヘッドを有する、石英ガラスシリンダを石英ガラス管に成形するためのドリル本体に関する。
【０００３】
【従来の技術】
この形式の方法および装置は、特開平３−２４７５２５号公報に記載されている。この公報に記載されている方法では、中実石英ガラスシリンダを、それの長手方向軸線を中心に回転させながら、炉へ連続的に送り、炉の内部で中実石英ガラスシリンダの一端部から始まる領域を軟化し、軟化部分を回転軸線上に配置された固定ドリル本体に押し付けて且つ固定ドリル本体上に引き伸ばすことによって、中実石英ガラスシリンダを中空石英ガラスシリンダに成形する。ドリル本体は、長いシャフト上に保持された円錐形のドリルヘッドを有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
成形工程中、相当な力がドリルヘッドに作用する。中実石英ガラスシリンダの回転しているガラス材料は、シリンダヘッドの一方側に作用する静摩擦力を発生し、この静摩擦力がドリルヘッドを回転軸線から側方に撓ませる可能性がある。さらに、ドリルシャフトは、長いので容易に曲がってしまい、ドリルヘッドが水平から傾斜して、ドリルヘッド面の上部が石英ガラスに係合しなくなる可能性もある。既知の方法では、これらの影響のため、直線度が十分でない内孔が生じ、寸法安定性が不十分な内孔直径になる。ドリルヘッドの一方側に残ったガラス材料によって、内孔表面上に半径方向溝が生じる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、石英ガラスシリンダを、可能な限り傷がないと共に直線的で寸法が安定した内孔を有する中空石英ガラスシリンダに成形する方法を提示すると共に、それのためのドリル本体を提供することである。
【０００６】
【発明の概要】
方法に関して言うと、上記方法から出発したこの目的は、本発明によれば、シリンダと対面する凸状湾曲の接触表面を有するドリルヘッドを備えたドリル本体を使用することで達成される。
【０００７】
本発明による方法では、凸状湾曲の接触表面を有するドリルヘッドを利用している。成形工程中、接触表面は、成形しようとするシリンダの軟化ガラス材料と常に平面接触している。このために、接触表面は、凸状湾曲を有する。その結果、たとえば、ドリルヘッドを保持しているドリルロッドの撓みのためにドリルヘッドが撓んだ時でも、軟化ガラス材料との平面接触が維持される。これによって、ドリルヘッドの円周上に、常にほぼ同一の大きさである摩擦力が回転軸線を中心に回転対称的に作用し、それによってドリルヘッドをさらに撓ませようと単方向に作用する静摩擦力の発生を防止することが保証される。連続的に平面接触することによって、石英ガラス管の内孔内へ移動した石英ガラスは、凸状接触表面の縁部領域で滑らかに成形されていき、内孔表面にまったく欠陥を残さない。それによって、溝が回避される。重要なことは、接触表面が、回転軸線に関して対称的に延在する凸状湾曲を有することである。理想的には、湾曲は球状である、すなわち、それが球形表面の一部を形成することを意味する。球形から楕円体または放物面の表面に近づくずれはありうる。
【０００８】
成形しようとするシリンダは、一般的に、中実シリンダである。しかし、本発明による方法は、中空シリンダの内孔の拡大にも適している。
【０００９】
好ましくは、球形接触表面を有するドリルヘッドを利用している。ドリルヘッドが回転軸線から撓んだ時でも、撓み方向に関係なく、球形接触表面は、その表面全体が軟化石英ガラス材料に常に係合した状態にあるため、回転対称によって常に同一の大きさである摩擦力がドリルヘッドの円周に作用し、内孔に移動した石英ガラスは、ボールまたは球体の縁部領域で滑らかに成形されていく。
【００１０】
接触表面に凹部を設けることが特に好都合であることがわかっている。軟化石英ガラス内に捕らえられるか、成形工程中に発生したガスが、凹部を通って排出されるか、少なくともより均一に分散するであろう。
【００１１】
好ましくは、回転軸線に関して同心状に延在する凹部が、ドリルヘッドに設けられている。これらの凹部によって、ガスを膨張させることができると共に、ドリルヘッドの円周方向にガスを均一に分散させることができる。これにより、軟化石英ガラス内の気泡のためにドリルヘッドが部分的に「浮き上がり」を起こしてガラス材料との所望の全表面接触が失われる状況が回避される。ガスが均一に分散することによって、ドリルヘッドの円周方向に均一に分散する静摩擦力が維持されるため、内孔の直線度と共に内径の寸法安定性が確保される。
【００１２】
ドリル本体に関して言うと、上記形式のドリル本体から出発した上記目的は、本発明によれば、ドリルヘッドが凸状湾曲の接触表面を有することで達成される。
【００１３】
本発明によるドリル本体は、凸状湾曲の接触表面を有する。その結果、成形工程中、接触表面は、成形しようとするシリンダの軟化ガラス材料と常に平面接触している。その結果、たとえば、ドリルヘッドを保持しているドリルロッドの撓みのためにドリルヘッドが撓んだ時でも、軟化ガラス材料との平面接触が維持される。これによって、ドリルヘッドの円周上に、常にほぼ同一の大きさである摩擦力が回転軸線を中心に回転対称的に作用し、それによってドリルヘッドをさらに撓ませようと単方向に作用する静摩擦力の発生を防止することが保証される。連続的に平面接触することによって、石英ガラス管の内孔内へ移動した石英ガラスは、凸状湾曲の接触表面の縁部領域で滑らかに成形されていき、内孔表面にまったく欠陥を残さない。それによって、溝が回避される。重要なことは、接触表面が、回転軸線に関して対称的に延在する凸状湾曲を有することである。理想的には、湾曲は、球状である、すなわち、それが球形表面の一部を形成することを意味する。球形から楕円体または放物面の表面に近づくずれはありうる。
【００１４】
本発明によるドリル本体の好適な実施形態では、ドリルヘッドは、球形接触表面を有する。ドリルヘッドが回転軸線から撓んだ時でも、撓み方向に関係なく、球形接触表面は、その表面全体が軟化石英ガラス材料に常に係合した状態にあるため、回転対称によって常に同一の大きさである摩擦力がドリルヘッドの円周に作用し、内孔に移動した石英ガラスは、ボールまたは球体の縁部領域で滑らかに成形されていく。
【００１５】
接触表面に凹部を設けることが特に好都合であることがわかっている。軟化石英ガラス内に捕らえられるか、成形工程中に発生したガスが、凹部を通って排出されるか、少なくともより均一に分散するであろう。
【００１６】
好ましくは、凹部が回転軸線に関して同心状に延在している。このように形成された凹部は、捕らえられたガスを膨張させることができると共に、ドリルヘッドの円周方向にガスを均一に分散させることができる。これにより、軟化石英ガラス内の気泡のためにドリルヘッドが部分的に「浮き上がり」を起こしてガラス材料との所望の全表面接触が失われる状況が回避される。ガスが均一に分散することによって、ドリルヘッドの円周方向に均一に分散する静摩擦力が維持されるため、内孔の直線度と共に内径の寸法安定性が確保される。
【００１７】
本発明によるドリル本体の特に好適な実施形態では、ドリルヘッドは、球形表面と、同心状に窪んだステップとを備えている。同心状に窪んだステップの数は、形成しようとする内孔の直径と、成形工程中に発生するガスの量とによって決まる。
【００１８】
ドリルヘッドに少なくとも１つの冷却チャネルを設けることが有用であることがわかっている。成形工程中、ドリルヘッドの領域から熱を排出するための冷却剤が、冷却チャネルを通って流れることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態および図面を参照しながら本発明を説明する。
図１において、参照符号１は、グラファイト製のドリルヘッド全体を表す。ドリルヘッドは、半球２の形状の接触表面を有する円筒形にほぼ成形されている。半球２の直径は、６０ｍｍであり、このため、５５ｍｍである円筒形部分３の直径より僅かに大きい。半球２および円筒形部分３は、一体成形されている。半球２には、長手方向軸線４に対して同心状に穿った、または窪ませた３つのステップ（凹部）５ａ、５ｂ、５ｃが設けられている。長手方向軸線４の方向に見た時のステップの高さは、５ａ、５ｂ、５ｃの順に、１．６ｍｍ、２．８ｍｍ、５．５ｍｍである。長手方向軸線４に直角の方向に見た時のステップの幅はそれぞれ３．５ｍｍである。
【００２０】
ステップが設けられていない半球２の前部分６は、直径が２０ｍｍである。ドリルヘッド１をドリルシャフト（図示せず）上に締着するために、雌ねじ７が円筒形部分３に設けられている。
【００２１】
図２は、中実シリンダ２１を中空シリンダ２２に成形するための装置を概略的に示している。中実シリンダ２１は、外径が９０ｍｍであり、それから形成された中空シリンダ２２は、外径が１２０ｍｍ、内径が６０ｍｍである。
【００２２】
中実シリンダ２１は、それの長手方向軸線を中心に回転しながら、矢印２３の方向に連続的に摺動して抵抗炉２４に入り、この抵抗炉は、中実シリンダ２１を環状に包囲する。抵抗炉内で、中実シリンダ２１が約２１００°Ｃまで加熱されるため、シリンダの軟化部分２５の粘度が十分に低下して、中空シリンダ２２に成形することができる。このために、図１を参照しながら詳細に説明したドリルヘッド１は、中実シリンダ２１の軟化部分をドリルヘッド１上へ引き伸ばすように使用される。ヘッドは、それの長手方向軸線が回転軸線２７の延長線上にあるようにして、長いドリルシャフト２６上に保持される。中空シリンダ２２をドリルヘッド１上に引き伸ばすために、シリンダの前端部に、回転軸線２７を中心に回転するブローパイプ２８が取り付けられている。外径部分を成形するために、さらなる成形工具２９が設けられている。
【００２３】
ドリルヘッド１が半球の形状であることにより、ドリルヘッド１の撓みに関係なく、ドリルヘッド１と回転中の石英ガラスの軟化部分２５との間の静摩擦が常にドリルヘッド１の円周方向に均一に分散することが保証される。そのため、さらなる側方撓みが防止され、内孔３０の表面欠陥が最小限に抑えられ、直線的内孔延伸からのずれが防止され、内孔３０の全長にわたって直径の寸法安定性が向上する。ドリルヘッド１は、常に軟化部分２５と全表面接触しているので、また、ドリルヘッド１の半球上で移動した石英ガラスは、半球の縁部領域で滑らかに成形されていくので、内孔３０内の溝が避けられる。半球表面上の同心状の凹状ステップにより、石英ガラス内に捕らえられるか、成形工程中に発生したガスの膨張および均一分散が可能になる。従って、ドリルヘッドが部分的に浮き上がらないため、円周に均一に作用する静摩擦力が維持され、内孔３０の直線性と共に寸法安定性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  球形ヘッドを有する本発明のドリル本体の、一部断面で示す側面図である。
【図２】  図１に示されているドリルヘッドを使用して本発明の方法を実施するための装置を示す概要図である。
【符号の説明】
１…ドリルヘッド、２…半球（接触表面）、３…円筒形部分、４…長手方向軸線、５ａ，５ｂ，５ｃ…ステップ（凹部）、６…前部分、７…雌ネジ、２１…中実シリンダ、２２…中空シリンダ、２３…矢印、２４…抵抗炉、２５…軟化部分、２６…ドリルシャフト、２７…回転軸線、２８…ブローパイプ、２９…成形工具、３０…内孔。
【図１】
0004338338.tif 000002
【図２】
0004338338.tif 000003