(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッターブレードの切断刃部を石英ガラス管外周に押圧して切断する石英ガラス管の切断方法において、
前記石英ガラス管をガラス管載置台に載置した状態で石英ガラス管の外周を押圧保持する押圧保持ステップと、
前記石英ガラス管を切削基準位置に停止させた状態でカッターブレードにより石英ガラス管の切断を開始し、所定深さまで切削する第１の切削ステップと、
所定深さまで切削後、前記石英ガラス管を一周回転して、ガラス管全周にわたって切削して、石英ガラス管全周を切断する第２の切断ステップと、
前記第２の切断ステップで生じた段差を除去するために、石英ガラス管が１回転したことをセンサが検出した後、石英ガラス管の押圧力を解除した状態で前記カッターブレード側面側に向け該石英ガラス管をガラス管長手方向に押圧するようにしながら石英ガラス管の２周目の回転を行い、前記カッターブレードの側面に石英ガラス管端面を押圧させながら前記段差が生じた切断面を平坦化することを特徴とする石英ガラス管の切断方法。
【請求項２】
請求項１記載の石英ガラス管の切断方法に用いる装置において、
前記石英ガラス管を載置した状態で前記石英ガラス管の外周方向に回転可能な石英ガラス管載置台と、
前記石英ガラス管の長さ方向と交差する方向に前記カッターを往復動可能に配置したカッターブレードと、
石英ガラス管をガラス管載置台に載置した状態で石英ガラス管の外周を押圧保持する押圧保持手段と、
石英ガラス管を切削基準位置に停止させる基準位置検知手段と、
カッターブレードにより石英ガラス管の切断を開始し、所定深さまで切削する所定深さを検知する手段と、
所定深さまで切削後、前記石英ガラス管を回転させる手段と
前記石英ガラス管切断時に位置するカッターブレード側面側に向け該石英ガラス管をガラス管長手方向に押圧させる手段とにより構成したことを特徴とするたことを特徴とする石英ガラス管の切断装置。
【請求項３】
前記石英ガラス管をガラス管長手方向に押圧させる手段が、載置台２をカッターブレード直下より石英ガラス管を上向きに傾斜させる手段であることを特徴とする請求項２記載の石英ガラス管の切断装置。
【請求項４】
石英ガラス管をガラス管載置台に載置した状態で石英ガラス管の外周を押圧保持する押圧保持手段が、ガラス管押さえベルトであることを特徴とする請求項２記載の石英ガラス管の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は石英ガラス管をカッターにより切断する石英ガラス管の切断方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、石英ガラス管を切断する場合は、石英ガラス管をその外周方向に回転させた状態でダイヤモンドブレードを降下させて行う。
この際に、図８（ａ）に示すように石英ガラス管載置台１０６のガラス管回転用ローラ１０３に石英ガラス管１０５を載置して、自動で前記外周方向に回転して前記ブレード１０２を降下させると、石英ガラス管の載置場所である前記ローラ１０３及び石英ガラス管１０５の外周面の曲がり等により石英ガラス管１０５が長手方向にずれて、図８（ｂ）に示すように前記外周面上の切断開始位置と切断終了位置とが一致せず段差を生じてしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる欠点を解消するために、作業者により石英ガラス管長手方向の前記ずれを防止しつつ切断するには作業者に負担を強いることとなり、作業時間が掛かり、コストアップとなる。
【０００４】
また、前記ずれを防止するために、石英ガラス管をチャックによって保持する保持機構を設けるとともに、保持状態で石英ガラス管の外周方向に石英ガラス管を回転させる回転機構を設けることが考えられるが、大径の石英ガラス管を前記チャックに保持する作業に時間が費やされ、切断作業効率が低下し、コストアップとなる。
【０００５】
本発明はかかる従来の欠点に鑑み、作業者に負担を強いることがない石英ガラス管切断方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カッターブレードの切断刃部を石英ガラス管外周に押圧して切断する石英ガラス管の切断方法において、
前記石英ガラス管をガラス管載置台に載置した状態で石英ガラス管の外周を押圧保持する押圧保持ステップと、
前記石英ガラス管を切削基準位置に停止させた状態でカッターブレードにより石英ガラス管の切断を開始し、所定深さまで切削する第１の切削ステップと、
所定深さまで切削後、前記石英ガラス管を一周回転して、ガラス管全周にわたって切削して、石英ガラス管全周を切断する第２の切断ステップと、
前記第２の切断ステップで生じた段差を除去するために、石英ガラス管が１回転したことをセンサが検出した後、石英ガラス管の押圧力を解除した状態で前記カッターブレード側面側に向け該石英ガラス管をガラス管長手方向に押圧するようにしながら石英ガラス管の２周目の回転を行い、前記カッターブレードの側面に石英ガラス管端面を押圧させながら前記段差が生じた切断面を平坦化することを特徴とする石英ガラス管の切断方法である。
更に本発明は、請求項１記載の石英ガラス管の切断方法に用いる装置において、
前記石英ガラス管を載置した状態で前記石英ガラス管の外周方向に回転可能な石英ガラス管載置台と、
前記石英ガラス管の長さ方向と交差する方向に前記カッターを往復動可能に配置したカッターブレードと、
石英ガラス管をガラス管載置台に載置した状態で石英ガラス管の外周を押圧保持する押圧保持手段と、
石英ガラス管を切削基準位置に停止させる基準位置検知手段と、
カッターブレードにより石英ガラス管の切断を開始し、所定深さまで切削する所定深さを検知する手段と、
所定深さまで切削後、前記石英ガラス管を回転させる手段と
前記石英ガラス管切断時に位置するカッターブレード側面側に向け該石英ガラス管をガラス管長手方向に押圧させる手段とにより構成するのがよく、例えば前記石英ガラス管をガラス管長手方向に押圧させる手段が、載置台２をカッターブレード直下より石英ガラス管を上向きに傾斜させる手段であるのがよく、又前記カッターブレードは、石英ガラス管全周切断で生じた段差を、前記カッターブレードの側面により研削除去できるダイヤモンドカッターブレードであるのがよく、又石英ガラス管をガラス管載置台に載置した状態で石英ガラス管の外周を押圧保持する押圧保持手段が、ガラス管押さえベルトであるのがよい。
【０００７】
ここにおいて、石英ガラス管は外周方向に回転しているので、カッターブレードは切断刃部が石英ガラス管と食い込む回転方向において切断することができる。
【０００８】
そして、前記カッターブレードの切断刃部を前記ガラス管の外周より所定深さ、すなわち、前記切断刃部の切削域が石英ガラス管の周面を形成する石英ガラスの厚さ分を完全にカバーするように切断降下させればよく、このために円盤状のブレードを用いた場合においても、ブレード外径を大きくとる必要はなく、大径のブレードを必要としないのでブレードの欠けなどに対する耐久性がよい。
【０００９】
また、カッターブレード部の切断刃部の片面に前記ガラス管の切断面から負荷が押圧されるので、切断中に長手方向に石英ガラス管が振動して切断寸法がバラツク恐れが少ない。
【００１０】
また、前記石英ガラス管載置台に前記切断刃部の片面に向かって前記ガラス管の自重による負荷が押圧されるように前記ガラス管が載置されるように構成することも本発明の有効な手段である。かかる押圧保持手段は、石英ガラス管を傾斜することにより簡単に構成することができる。
【００１１】
また、前記押圧保持は、常時押圧保持する必要はなく、カッターブレードの切断刃部が石英ガラス管の外周と接触する時期に同期して行われてもよい。
よって、少なくとも、切断状態において前記石英ガラス管載置台に前記カッターブレードの切断刃部の片面に向かって前記ガラス管が押圧されるように載置することも本発明の有効な手段である。かかる押圧保持手段は、前記ガラス管の外周と当接して前記ガラス管の長さ方向に接触回転する回転ローラにより構成することができる。
【００１２】
また、この場合に前記第２の切断ステップで生じた段差を除去するために、石英ガラス管の押圧力を解除した状態で前記段差を研削する段差除去ステップを有するのがよく、例えば前記段差除去ステップが２周目の回転で前記カッターブレードの側面を利用して切断面を平坦化するのがよい。
この平坦化の際には、前記切断刃部の片面に前記ガラス管の切断面から負荷が押圧されるので、前記切断刃部の片面に別途ガラス管を介して押圧力を付与する必要はなく、作業者の負担が軽減される。
【００１３】
また、かかる石英ガラス管の押圧力を解除した状態で前記段差を研削する段差除去ステップは、前記切断刃部の片面に前記ガラス管の切断面から負荷が押圧されるので、切断終了後連続して自動的に行うことができ作業者の負担が軽減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１５】
先ず、本実施の形態に用いる石英ガラス管切断装置の概略を説明する。
図１は、石英ガラス管切断装置の概略を示す一実施形態図、図２は、図１のカッター部を示す平面図、図３は、図２の要部を示す側面図、図４は、本実施の形態に用いる石英ガラス管切断装置の制御装置の概略を示す一実施形態図である。
【００１６】
本石英ガラス管切断装置３４は、石英ガラス管３３を長手方向に摺動可能に載置する石英ガラス管載置台２を上部に配置した基台３５と、該載置台２の中央部上方に配置され、内部に上下動可能なダイヤモンドカッターブレード１６を内蔵したカッター部１とで構成される。
【００１７】
前記載置台２は、長手方向に断面Ｖ溝２ａ（図３（ａ））が形成され、該Ｖ溝面に沿って該面上より若干突出したローラ面を有する４個のガラス管回転用ローラ３が、長手方向に多数配置されている。
該ローラ３は基台３５内に配置されたローラ回転用モータ６によりチェーン４を介して回転駆動力が伝達される。
尚、このローラ３は図示しないリンク機構で石英ガラス管３３を載置する上止位置とその下方の退避位置間を上下動可能に構成してもよい。このように構成し、ローラ３が退避位置にして石英ガラス管を載置台２上に載置することにより石英ガラス管を載置する際に誤って前記ローラ上に落下しても前記ローラ３に衝撃が加わることがない。
【００１８】
また、基台３５内には前記ローラ３と直交方向にローラ１７が配置され、該ローラ１７はモータ２０によってチェーン１８を介して回転駆動力が伝達するように構成されるとともに、図示しないリンク機構で前記ローラ３より高い位置で石英ガラス管３３を長手方向に摺動可能に載置する上止位置とその下方の退避位置間を上下動可能に構成されている。
【００１９】
尚、前記載置台２はカッターブレード１６直下よりは図１上左右両端側が若干高めに形成されているので、載置台中央側に石英ガラス管の自重より押圧力が付与される。そして、その傾斜は石英ガラス管の大きさ、すなわち質量により相違するが３ｍに対して１〜３ｍｍの傾斜度が望ましい。
また、前記ローラ１７は前記上止位置と退避位置との間に前記ローラ３と同じ位置で石英ガラス管３３の外周と接触して停止させ、該石英ガラス管３３を長手方向に押圧するように構成することも可能である。この場合には載置台２を傾斜させなくともよい。
【００２０】
次に、カッター部１を説明する。図２及び３において、基台３５の上部には断面コ字状の切断部フレーム２１が補助台３７を介して立設され、該フレーム２１には中央上部に開口部２１ａが開設され、該開口部２１ａ内にはプーリ３６が回転可能に配置され、フレーム２１の前面にはガイドレール２３、２３が設けられ、該ガイドレール２３、２３上を上下摺動可能に摺動板２８が配設されている。該摺動板２８の下側は、エアシリンダ２６（図１）の摺動軸２６ａに連結している。
【００２１】
摺動板２８は前記開口部２１ａに対応して中央上部が長孔状に開口部２８ａが形成され、該開口部２８ａの縁部２８ｂにはベルト２９の一端が固着され、該ベルト２９は前記プーリ３６に支持されて、その他端にはバランサ２７が吊り下げられている。
【００２２】
摺動板２８には断面コ字状のカッター部フレーム２０が配設され、該フレーム２０には棚板２０ｂ，２０ｃが設けられ、該棚板２０ｂには後述する基準ローラ部フレーム１３の位置決めをするエアシリンダ７、前記フレーム１３を摺動するモータ９、及び後述するカッターブレード１６を回転するモータ８が配設されている。
棚板２０ｃには、前記モータ８からベルト３０により回転可能にダイヤモンドカッターブレード１６が配置されている。
【００２３】
また、フレーム２０にはガイドレール２４、２４が配設され、該ガイドレール２４、２４上を上下摺動可能に基準ローラ部フレーム１３が配設されている。
該フレーム１３には前記モータ９の回転軸９ａの雄ネジ部９ｂと螺合する雌ネジ部１３ａが設けられている。また、フレーム１３の図２上左右端には突出片１３ｂ，１３ｂが設けられ、該突出片には腕部１３ｃ，１３ｃが配設され、該腕部１３ｃ、１３ｃには基準ローラ１４、１４及び、該ローラ１４の近傍にはガラス管回転位置検出センサ１５、１５が配設されている。
【００２４】
切断部フレーム２１の図２上左右両端側には、図３（ｂ）に示すように、ガイドレール２５、２５が配設され、該ガイドレール２５、２５上を上下摺動可能にガラス管押さえベルト部１０、１０が配設されている。該ベルト部１０には、エアシリンダ１１が固着され、該シリンダ１１の駆動軸１１ａの先端は補助台３７に固着されている。
【００２５】
前記ベルト部１０には、一対のローラ取付板３２、３２が所定距離離間して２個配設され、該一対のローラ取付板３２にはそれぞれローラ３１、３１が回転可能に設けられ、該ローラ３１、３１にはガラス管押さえベルト１２が回動可能に懸架されている。
【００２６】
図４は石英ガラス管切断装置の機構部分と電気制御部分との配線状態を示す概略構成図である。
コンピュータ３８は、図示しないキーボードによる入出力装置が接続されるとともに、Ｉ／Ｏ拡張ＢＯＸ３９、パルスボード４０、Ｉ／Ｏボード４１を介してインターフェースＢＯＸ４６と接続され、ＤＡボード４２を介してインバータ４３に接続されている。
【００２７】
インターフェースＢＯＸ４６に接続されているエアー用電磁バルブ４７は、石英ガラス管３３を上方から押さえるガラス管押さえベルト１２を有するガラス管押さえベルト部１０を摺動するエアシリンダ１１と、エアシリンダ７と、カッターブレード１６を石英ガラス管３３に接近離間するエアシリンダ２６に接続され、これらを制御する。
【００２８】
インターフェースＢＯＸ４６に接続されているドライバ４５はカッターブレード１６の切り込み深さを制御するモータ９に接続されている。
また、インターフェースＢＯＸ４６に接続されているドライバ４４は石英ガラス管３３を周方向に回転するモータ６に接続されている。
ＤＡボード４２に接続されるインバータ４３はカッターブレード１６を回転するモータ８に接続されている。
そして、石英ガラス管３３の周方向回転位置を検出するセンサ１５、及び基準ローラ１４が石英ガラス管３３を検出したときに出力を生じる図示しないスイッチセンサはインターフェースＢＯＸ４６に接続されている。
【００２９】
次に、図１、図５〜図７を用いて、本実施の形態の動作をステップ別に説明する。
ステップ（１）：石英ガラス管３３は、図１に示すように載置台２の右側に載置し、外周に切断開始場所を示す指標３３ａとしてアルミのテープを貼着する。
ステップ（２）：コンピュータ３８の入出力装置を操作してエアシリンダ１１を動作させ、ガラス管押さえベルト部１０を図５に示す実線の位置から一点鎖線１０′のごとく降下させ、ガラス管押さえベルト１２により石英ガラス管３３の外周を押圧保持する。
【００３０】
ステップ（３）：コンピュータ３８の入出力装置を操作して自動切断モードを立ち上げると、エアシリンダ２６が動作し、摺動板２８が図５の上止位置から降下を始め、摺動板２８に設けられているカッター部フレーム２０及び基準ローラ部フレーム１３が降下する。
【００３１】
ステップ（４）：基準ローラ１４が石英ガラス管３３の外周に当接すると基準ローラ１４の取付部分が撓み、図示しないスイッチが閉成し、センサ１５（図２）が切断開始場所を示す指標３３ａを検出していないことを条件にモータ６が回転してローラ３が回転し、石英ガラス管３３が矢印方向に回転し、前記指標３３ａをセンサ１５が検出して、石英ガラス管３３の回転が停止する（図６（ａ））。
【００３２】
ステップ（５）：この状態で、モータ８が回転しカッターブレード１６が回転するとともに、モータ９が回転を始める。このとき、基準ローラ１４は石英ガラス管３３の外周に当接しているので、その位置を保ち、モータ９の回転軸のネジ部９ｂが回転するので、カッター部フレーム２０が摺動板２８とともに降下するので、エアシリンダ２６の駆動軸２６ａはシリンダ本体内に降下し、フレーム２０のカッターブレード１６は石英ガラス管３３の切断を開始し、所定深さまで切削する（図６（ｂ））。
【００３３】
ステップ（６）：前記所定深さは石英ガラス管の種類によって、予めモータ９のパルス数として記憶しておくか、あるいは図示しないセンサを設けてカッター部フレーム２０の位置を検出するように構成してもよい。所定深さまで切削するとモータ６が回転して石英ガラス管３３を回転して、ガラス管全周にわたって切削して、石英ガラス管を切断する。
【００３４】
この切断工程において、カッターブレード１６によって石英ガラス管は図７に切削面積１６ａとして示すように切削される。そして、矢印５０の石英ガラス管３３の回転方向に対して、矢印５１の方向に石英ガラス管３３からカッターブレード１６に押圧力がかかるので、削り込みが図７上右方向に深くなり、切削断面３３ｂは切削始めと切削終わりとでは図７（ｄ）に示すような単調に変化しない不連続部分３３ｃで示す段差が生じる。
【００３５】
ステップ（７）：図６（ｂ）の状態で、石英ガラス管３３が１回転して前記指標３３ａをセンサ１５が検出して（図７（ｅ））、エアシリンダ１１によりガラス管押さえベルト部１０が上昇して石英ガラス管３３がフリーの状態となる（図６（ｃ）））。
【００３６】
ステップ（８）：この状態で、１回目の回転で生じた段差を研削する。このとき、石英ガラス管３３はフリーな状態になっているので、カッターブレード１６は図７上左側方向に石英ガラス管３３の抵抗を受ける。一方石英ガラス管３３は左側に移動しようとするがカッターブレード１６より左側には移動できないので、外周方向に回転するごとに段差部分が小さくなり、２回目の回転が終了するころには段差はなくなる（図７（ｆ））。
【００３７】
ステップ（９）：研削工程が終了すると、図６（ｃ）の状態でエアシリンダ２６により摺動板２８を上昇させることによりカッター部フレーム２０及び基準ローラ部フレーム１３が上昇するが、ステップ（５）において、カッターブレード１６が石英ガラス管３３の外周面より所定深さまで下がって、フレーム２０とフレーム１３との関係では図５の両者間の距離は初期位置より短くなっている。
【００３８】
ステップ（１０）：摺動板２８の上昇に同期してモータ９を逆転させ、エアシリンダ７によって規制される位置までフレーム２０とフレーム１３間を離間させて、両者は初期位置に復帰する。
【００３９】
ステップ（１１）：研削工程が終了しフレーム２０とフレーム１３が初期位置に復帰すると、図１上石英ガラス管３３は載置台２の左側に載置し、ステップ（１）〜（１０）の作業を繰り返す。
【００４０】
尚、段差を削り落とす作業では、カッターブレード１６の側面を使用するために、片減りを防ぐために切断機の左右両方で切断することが望ましい。
また、切削時の石英ガラス管の回転速度は管の肉厚によってことなり、肉厚５ｍｍ以下では３４０ｍｍ／ｍｉｎ、５ｍｍを越えて１２ｍｍ以下では１４０ｍｍ／ｍｉｎが望ましい。
また、切断後の研削工程においては切削時よりも高速で石英ガラス管３３を回転することが望ましい。
【００４１】
また、本実施の形態では、エアシリンダ７によって規制される位置までフレーム２０とフレーム１３間距離を初期位置に設定しているが、これはモータ９の回転数を記憶しておき、その分モータ９を逆転して停止してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の石英ガラス管切断方法及び装置によると、切断刃部を前記ガラス管の外周より所定深さ降下させた状態で、前記切断刃部の片面に前記ガラス管の切断面から負荷が押圧されるので、切断中に前記負荷に抗して石英ガラス管が振動して切断寸法がバラつく恐れが少ない。
【００４３】
また、前記石英ガラス管の押圧力を解除した状態で前記段差を研削する段差除去して切断面を平坦化する場合は、前記切断刃部の片面に前記ガラス管の切断面から自動的に負荷が押圧されるので、石英ガラス管切断後、作業者により前記切断刃部の片面に押圧力を付与する必要はなく、作業者の負担が軽減される。
【００４４】
また、かかる平坦化手段は、前記切断刃部の片面に前記ガラス管の切断面から負荷が押圧されるので、切断終了後連続して自動的に行うことができ作業者の負担が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  石英ガラス管切断装置の概略を示す一実施形態図である。
【図２】  図１のカッター部を示す平面図である。
【図３】  図２の要部を示す側面図である。
【図４】  本実施の形態に用いる石英ガラス管切断装置の制御装置の概略を示す一実施形態図である。
【図５】  石英ガラス管切断装置の初期動作を説明する説明図である。
【図６】  石英ガラス管切断装置の切断動作を説明する説明図である。
【図７】  石英ガラス管の切断状態を示す切断説明図である。
【図８】  石英ガラス管切断装置の従来例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１      カッター部
２      石英ガラス管載置台
１６      ダイヤモンドカッターブレード
３３      石英ガラス管
【図１】
0003734367.tif 000002
【図２】
0003734367.tif 000003
【図３】
0003734367.tif 000004
【図４】
0003734367.tif 000005
【図５】
0003734367.tif 000006
【図６】
0003734367.tif 000007
【図７】
0003734367.tif 000008
【図８】
0003734367.tif 000009