玻璃母材拉伸裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種玻璃母材拉伸裝置，其包括：加熱爐；伸縮式頂腔，其由設(shè)置于加熱爐上部的多層圓筒構(gòu)成；玻璃母材懸吊機構(gòu)，其用于將玻璃母材懸吊于加熱爐及伸縮式頂腔內(nèi)；以及頂腔懸吊機構(gòu)；在所述多層圓筒的最外管上部具有凸緣，所述頂腔懸吊機構(gòu)具有能夠從下側(cè)支撐所述凸緣的圓筒支撐部件以及用于懸吊該圓筒支撐部件的圓筒懸吊部件。通過本發(fā)明不會在伸縮式頂腔中產(chǎn)生由凸緣的破損、鼓包引起的缺陷，從而能夠安全地拉伸玻璃母材。
【專利說明】玻璃母材拉伸裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有伸縮式多層圓筒制頂腔的光纖預(yù)制棒等的玻璃母材拉伸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為光纖材料的光纖預(yù)制棒(玻璃棒)是從更大型的光纖用玻璃母材通過加熱拉伸而制造出來的。作為玻璃母材的拉伸裝置，在日本特開平11-060259號公報中公開了一種具有伸縮式頂腔的拉伸裝置。根據(jù)日本特開平11-060259號公報的方法，通過使用伸縮式頂腔能夠抑制拉伸裝置的整體高度，以使拉伸大型母材的裝置實現(xiàn)小型化。
[0003]并且，在日本特開2011-116592號公報中還公開了一種具有玻璃制頂腔的拉伸裝置。根據(jù)日本特開2011-116592號公報，通過使用玻璃制頂腔而抑制玻璃母材上部圓錐部的蓄熱，從而提高在拉伸后半程的外徑可控性。在日本特開2011-116592號公報中公開了由單一玻璃管制成的部件以及由類似于日本特開平11-060259號公報所述的伸縮式多層圓筒制成的部件作為頂腔。
[0004]另一方面，為了減輕拉伸得到的玻璃棒的彎曲，在日本特開平09-030827號公報及日本特開2005-104763號公報中公開了一種使拉伸中的玻璃母材的XY位置保持恒定的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問題
[0006]在具有伸縮式頂腔的拉伸裝置中，雖然考慮到使用連接工具對將伸縮式頂腔的上側(cè)設(shè)置于腔室上端的凸緣與上蓋進(jìn)行固定，但在拉伸后期，由于加熱爐與上蓋以及與凸緣之間的距離變近，上蓋升溫而變形，有可能會發(fā)生由凸緣的破損、鼓包引起的缺陷。
_7] 用于解決問題的方案
[0008]本發(fā)明的玻璃母材拉伸裝置包括:加熱爐；伸縮式頂腔，其由設(shè)置于加熱爐上部的多層圓筒構(gòu)成；玻璃母材懸吊機構(gòu)，其用于將玻璃母材懸吊于加熱爐及伸縮式頂腔內(nèi)；以及頂腔懸吊機構(gòu)；在多層圓筒的最外管上部具有凸緣，頂腔懸吊機構(gòu)具有能夠從下側(cè)支撐凸緣的圓筒支撐部件以及用于懸吊該圓筒支撐部件的圓筒懸吊部件。
[0009]另外，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并未列舉出本發(fā)明的全部可能特征，所述特征組的子組合也有可能構(gòu)成發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1表示將玻璃母材安裝于本實施方式的玻璃母材拉伸裝置上的狀態(tài)。
[0011]圖2表示使玻璃母材懸吊機構(gòu)下降后的狀態(tài)。
[0012]圖3表示將玻璃母材懸吊機構(gòu)與伸縮式頂腔組裝起來的狀態(tài)。
[0013]圖4表示圓筒伸長后的狀態(tài)。[0014]圖5表示將玻璃母材安裝于比較例的玻璃母材拉伸裝置上的狀態(tài)。
[0015]圖6表示使懸吊軸管下降后的狀態(tài)。
[0016]圖7表示通過連接工具將上蓋與伸縮式頂腔結(jié)合起來的狀態(tài)。
[0017]圖8表示圓筒伸長后的狀態(tài)。
[0018]附圖標(biāo)記說明
[0019]101梁柱、102導(dǎo)軌、103滾珠絲杠、104滑架、201XY工作臺、202懸吊軸、203懸吊軸管、301加熱器、302隔熱件、303主腔室、304碳制的馬弗管、305門檔、401多層玻璃圓筒、402上蓋、403氣體密封板、404凸緣、405連接工具、406外爪、407內(nèi)爪、501圓筒支撐部件、502支柱、503玻璃圓筒懸吊部件、504上蓋吊掛夾具、601玻璃母材、602虛設(shè)捧、603退出虛設(shè)體、701導(dǎo)輥、702退出輥(上)、703退出輥(下)
【具體實施方式】
[0020]以下就本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明，本發(fā)明并不限于此。圖1至圖4為表示本實施方式的玻璃母材的拉伸裝置的一例。拉伸裝置大致由以下部分構(gòu)成:升降機構(gòu)(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為I)、玻璃母材懸吊機構(gòu)(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為2)、加熱爐(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為3)、伸縮式頂腔(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為4)、頂腔懸吊機構(gòu)(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為5)、退出機構(gòu)(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為7)，在該拉伸裝置中安裝有玻璃母材工件(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為6)。
[0021]如圖1所示，升降機構(gòu)使用安裝于梁柱101上的導(dǎo)軌102及滾珠絲杠103使滑架104進(jìn)行升降。在滑架104上連·接有懸吊軸202及懸吊軸管203作為玻璃母材懸吊機構(gòu)，玻璃母材601借助于虛設(shè)棒602而懸吊于懸吊軸管203上。懸吊軸202的上端設(shè)置有XY工作臺201，其能夠?qū)ΣＡ覆牡乃轿恢眠M(jìn)行調(diào)整。
[0022]加熱爐設(shè)置于升降機構(gòu)的下部，包括:碳制的加熱器301、碳制的隔熱件302、水冷的主腔室303、用于使玻璃母材與來自于加熱器及隔熱件的粉塵相隔離的碳制的馬弗管304、能夠調(diào)整開口徑以防止空氣從下部進(jìn)入的門檔305以及圖中未示出的電極及非活性氣體導(dǎo)入口。
[0023]在加熱爐的上部連接有由多層玻璃圓筒401構(gòu)成的伸縮式頂腔，在多層玻璃圓筒401的最外管的上部設(shè)置有凸緣404。在滑架上安裝有玻璃圓筒懸吊部件503，在其外周朝下安裝有多根支柱502。如圖2、圖3所示，通過使用例如螺栓和螺母之類的連接工具將設(shè)置于凸緣404下方的玻璃圓筒支撐部件501與該支柱502連接起來，從而能夠由玻璃圓筒支撐部件501托起凸緣404的下表面。在構(gòu)成多層玻璃圓筒的各個玻璃圓筒中，其上部設(shè)置有外爪406，下部設(shè)置有內(nèi)爪407，如圖4所示，通過使升降機構(gòu)上升，圓筒以外爪406勾在內(nèi)爪407上的形態(tài)進(jìn)行伸長。
[0024]上蓋402借助于上蓋吊掛夾具504懸吊于玻璃圓筒懸吊部件503上，為了確保懸吊軸202的在水平方向的驅(qū)動量，上蓋402的內(nèi)徑要比懸吊軸202的外徑大。為了防止?fàn)t內(nèi)氣體從上蓋402與懸吊軸202之間的縫隙泄漏出去以及空氣從該縫隙進(jìn)入，在上蓋402上載置內(nèi)徑比懸吊軸202的外徑稍大的氣體密封板403，從而在實現(xiàn)朝水平方向驅(qū)動玻璃母材時，不會損害氣體密封性。
[0025]從圖1可以看出，上蓋402僅僅是單純地載置于凸緣404上，而且沒有施加任何除上蓋402重量以外的固定力。因此，在上蓋402及凸緣404上不會施加有由金屬部件的變形引起的過大的力，從而能夠避免上蓋402及凸緣404的破損。另外，對于上蓋402使用石英玻璃等耐熱性及在高溫中形狀穩(wěn)定性優(yōu)良的材質(zhì)，由此，即便在溫度上升時，上蓋402與凸緣404之間也不會產(chǎn)生縫隙，從而能夠防止碳制的馬弗管304的氧化損耗。
[0026]退出機構(gòu)包括:自由旋轉(zhuǎn)的可進(jìn)行把持/釋放的導(dǎo)輥701 ;由馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的可進(jìn)行把持/釋放的退出輥(上)702及退出輥(下)703。如圖4所示，由加熱爐對玻璃母材601的下端進(jìn)行加熱，將退出虛設(shè)體603熔接于玻璃母材601的下端后，一邊使升降機構(gòu)下降，一邊由退出機構(gòu)下拉退出虛設(shè)體603或被拉伸后的玻璃棒，從而能夠?qū)⒉Ａ覆睦鞛樗柰鈴降牟ＡО簟?br> [0027]作為比較例，通過圖5至圖8對使用伸縮式多層玻璃圓筒頂腔的拉伸裝置進(jìn)行說明。圖5~圖8依次示出了:玻璃母材601的安裝、玻璃母材懸吊機構(gòu)與伸縮式頂腔之間的組裝、退出虛設(shè)體603的熔接。拉伸裝置大致由如下部分構(gòu)成:升降機構(gòu)(圖中附圖標(biāo)記的百位數(shù)為I)、玻璃母材懸吊機構(gòu)(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為2)、加熱爐(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為3)、伸縮式頂腔(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為4)及退出機構(gòu)(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為7)，在該拉伸裝置中安裝有玻璃母材工件(附圖標(biāo)記的百位數(shù)為6)。
[0028]升降機構(gòu)使用安裝于梁柱101上的導(dǎo)軌102及滾珠絲杠103使滑架104進(jìn)行升降。在滑架104上連接有懸吊軸202及懸吊軸管203作為玻璃母材懸吊機構(gòu)，玻璃母材601借助于虛設(shè)捧602懸吊于懸吊軸管203上。
[0029]加熱爐設(shè)置于升降機構(gòu)的下部，包括:碳制的加熱器301、碳制的隔熱件302、水冷的主腔室303以及用于使玻璃母材601與來自于加熱器301和隔熱件302的粉塵相隔離的碳制的馬弗管304，還包括能夠調(diào)整開口徑以防止空氣從下部進(jìn)入的門檔305、圖中未示出的電極和非活性氣體導(dǎo)入口。
[0030]在加熱爐的上部連 接有由多層玻璃圓筒401構(gòu)成的伸縮式頂腔。在多層玻璃圓筒401的最外管的上部設(shè)置有凸緣404，在懸吊軸管203的上部載置有上蓋402 (參見圖5)。當(dāng)使玻璃母材601下降時，上蓋402 (圖6)載置于凸緣404上，通過連接工具405將上蓋402與凸緣404結(jié)合起來(圖7)。在多層玻璃圓筒401的每一層玻璃圓筒中，在其下部設(shè)置有內(nèi)爪407，在其上部設(shè)置有外爪406，如圖8所示，通過使升降機構(gòu)上升，圓筒以外爪406勾在內(nèi)爪407上的形態(tài)進(jìn)行伸長。
[0031]退出機構(gòu)包括:自由旋轉(zhuǎn)的可進(jìn)行把持/釋放的導(dǎo)輥701 ;由馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的可進(jìn)行把持/釋放的退出輥(上)702及退出輥(下)703。如圖8所示，由加熱爐對玻璃母材601的下端進(jìn)行加熱，將退出虛設(shè)體603熔接于玻璃母材601的下端后，一邊使升降機構(gòu)下降，一邊由退出機構(gòu)下拉退出虛設(shè)體或被拉伸后的玻璃棒，從而能夠?qū)⒉Ａ覆?01拉伸為所需外徑的玻璃棒。
[0032]隨著拉伸的進(jìn)行，伸縮式頂腔逐漸收縮，當(dāng)完全收縮時，上蓋402與加熱爐之間的距離變近，上蓋402和連接工具405也會升溫?？紤]到上蓋402要支撐伸縮式頂腔的荷重，因此與玻璃、陶瓷這樣的脆性材料相比，優(yōu)選使用金屬，但當(dāng)升溫后，其上部會發(fā)生變形，對凸緣404施加應(yīng)力，從而存在凸緣404破損的問題。
[0033]另外，當(dāng)連接工具405的緊固程度較弱時，會在上蓋402與凸緣404之間產(chǎn)生縫隙，由加熱爐加熱而變輕的爐內(nèi)氣體上升從而向上逸出，則空氣會從加熱爐下部進(jìn)入以補充逸出的氣體，從而使碳制的馬弗管304發(fā)生氧化損耗。
[0034]對此，本實施方式的玻璃母材拉伸裝置具有由容納玻璃母材的多層玻璃圓筒401構(gòu)成的伸縮式頂腔，并具有由圓筒支撐部件501和玻璃圓筒懸吊部件503構(gòu)成的頂腔懸吊機構(gòu)，其中，圓筒支撐部件501能夠從下側(cè)支撐被設(shè)置在多層玻璃圓筒401的最外管上部的凸緣404，玻璃圓筒懸吊部件503用于懸吊該圓筒支撐部件。因此，不將多層玻璃圓筒401的凸緣404與上蓋402進(jìn)行固定，而是從下側(cè)支撐凸緣404。從而能夠防止由熱量造成的金屬部分的變形所引起的凸緣404的破損。并且，由于能夠防止上蓋402與凸緣404之間產(chǎn)生縫隙，因此還能夠消除碳制的馬弗管304的損耗的可能性。
[0035]另外，對于上蓋使用石英玻璃等較脆但不會發(fā)生實質(zhì)性熱變形的材料。從而能夠抑制由加熱引起的變形、并抑制由此所產(chǎn)生的凸緣404與上蓋402之間的縫隙。
[0036]另外，在玻璃母材懸吊機構(gòu)上設(shè)置XY工作臺201，在上蓋的上部設(shè)置可沿XY方向進(jìn)行滑動的氣體密封板403，從而能夠使玻璃母材獨立于伸縮式頂腔沿水平方向進(jìn)行驅(qū)動，有助于減輕被拉伸后的玻璃棒的彎曲。并且，將玻璃母材懸吊機構(gòu)及頂腔懸吊機構(gòu)安裝于單個滑架104上，并不是單獨設(shè)置頂腔懸吊機構(gòu)，因此能夠簡化裝置結(jié)構(gòu)，并降低裝置成本。
[0037]以上，使用本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實施方式所記載的范圍。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在上述實施方式的基礎(chǔ)上可加以各種變更或改進(jìn) 。此外，由權(quán)利要求書的記載可知，這種加以變更或改進(jìn)的實施方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種玻璃母材拉伸裝置，其中，包括: 加熱爐； 伸縮式頂腔，該伸縮式頂腔由設(shè)置于所述加熱爐上部的多層圓筒構(gòu)成； 玻璃母材懸吊機構(gòu)，該玻璃母材懸吊機構(gòu)用于將玻璃母材懸吊于加熱爐及伸縮式頂腔內(nèi)；以及 頂腔懸吊機構(gòu)； 在所述多層圓筒的最外管上部具有凸緣，所述頂腔懸吊機構(gòu)具有能夠從下側(cè)支撐所述凸緣的圓筒支撐部件以及用于懸吊該圓筒支撐部件的圓筒懸吊部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材拉伸裝置，其中， 在所述多層圓筒的上部載置上蓋，所述上蓋不與所述多層圓筒固定在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材拉伸裝置，其中， 所述多層圓筒為玻璃制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材拉伸裝置，其中， 所述多層圓筒具有氣 密性。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃母材拉伸裝置，其中， 所述玻璃母材懸吊機構(gòu)具有XY工作臺，并具有能夠在所述上蓋的上部沿XY方向滑動的氣體密封板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材拉伸裝置，其中， 所述玻璃母材懸吊機構(gòu)及所述頂腔懸吊機構(gòu)安裝于單個滑架上。
【文檔編號】C03B37/012GK103708718SQ201310462480
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】乙坂哲也 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社