玻璃棒的製造設備及製造方法
2023-04-25 02:42:31
專利名稱：玻璃棒的製造設備及製造方法
技術領域：
本發明涉及一種玻璃棒的製造設備及製造方法，特別涉及一種用於通過將諸如光纖玻璃錠等較大直徑的玻璃預製體供給到爐中、加熱爐中的預製體以及從爐拉延(draw) 被加熱的預製體來製造具有期望直徑的玻璃棒的設備和方法。
背景技術：
日本特開2006-193397號公報公開了如下一種方法，該方法用於通過測量拉延期間的預製體的正進行變形(直徑減小)的區域處的直徑和大致完成直徑減小的區域處的直徑，以及基於這些所測量的直徑調節玻璃預製體相對於爐的供給速度和拉延速度，來製造具有期望直徑的玻璃棒。日本特開平Hll_011970(1999)號公報中的傳統技術的描述公開了如下的方法 沿著玻璃預製體的長度方向預測量玻璃預製體的直徑，確定預製體的供給速度和拉延速度之間的比以及基於該比製造恆定直徑的玻璃棒。日本特開2006-219331號公報公開了通過改變玻璃預製體的供給量和基準直徑距離，來抑制由限定玻璃預製體的供給速度和拉延速度的基準位置隨著拉延加工的進行而移位所引起的拉延出的玻璃棒的直徑波動。傳統地，玻璃棒的目標直徑相對於玻璃預製體的直徑的比(下文中被稱為直徑減小比)較小，為約20%至50%。因此，日本特開2006-193397號公報中的控制方法能夠將直徑波動抑制到十分期望的水平。然而，近年來，需要大尺寸光纖預製體，並且需要具有直徑減小比約為60% -95%的小直徑變形的玻璃棒。例如，當直徑為160mm至170mm的玻璃預製體被拉延成直徑為150mm的玻璃棒時，直徑減小比為88% -94%。為了實施日本特開2006-193397號公報所公開的反饋控制，必需測量在直徑減小區中直徑被充分減小的位置周圍的直徑。然而，在較大直徑減小比的情況中，直徑被充分減小的位置鄰近爐中的加熱器。因此，難以直接測量該位置處的直徑。如果在距加熱器一定距離以防止加熱器的影響的位置處測量用於反饋控制的直徑，則反饋控制的響應將會滯後。因此可能不能適當地實施反饋控制。結果，會在所拉延的玻璃棒中產生大的波動。根據日本特開平Hll_011970(1999)號公報所公開的方法，在直徑穩定恆定的玻璃預製體的情況中，即使以60% -95%的直徑減小比，也能獲得較期望的直徑波動數值。然而，當玻璃預製體在其長度方向上具有較大直徑波動時，該方法可能會在拉延加工結束時在所拉延的玻璃棒的可用區(usable region)的端部導致不可接受的直徑波動(具體地， 大於士 )。日本特開2006-219331號公報所公開的方法能夠抑制玻璃棒的直徑波動。然而， 在該方法中，用於改變基準直徑位置的標準不明確，根據玻璃預製體的直徑波動的狀況，可能會產生不可接受的直徑波動。此外，在該公報的實施方式中，直徑為130mm的玻璃預製體被拉延成直徑為30mm的玻璃棒，即，直徑減小比相當小，諸如為23%。該公報並未公開用於在諸如60% -95%等較大直徑減小比的情況中抑制所拉延的玻璃棒的直徑波動的方法。
發明內容
本發明提供一種玻璃棒的製造設備和製造方法，其中即使在玻璃預製體和玻璃棒之間存在諸如60% -95%等較大的直徑減小比的情況中，所述製造設備和製造方法也能夠抑制所拉延的玻璃棒的直徑波動。本發明的第一方面提供一種玻璃棒的製造方法，在該方法中，將較大直徑的玻璃預製體經由爐的頂部供給到爐中，並經由爐的底部從爐拉延玻璃預製體，使得較大直徑的玻璃預製體被拉延成較小直徑的玻璃棒，方法包括以下步驟控制玻璃預製體的供給速度(Vl)和拉延速度(V2)，使得供給速度(Vl)和拉延速度(V2)之間的比(V2/V1)變為基於玻璃預製體的直徑⑶和玻璃棒的目標直徑(d)所確定的值(_2)；將玻璃預製體的供給速度(Vl)設定為定值；以及從所測量的拉延前的玻璃預製體的直徑數據在相對於爐的基準位置所限定的直徑獲取位置處獲取用於確定拉延速度(^)的玻璃預製體的直徑(D)，其中從基準位置到直徑獲取位置的距離被限定為根據拉延前的玻璃預製體在長度方向上的直徑波動而變化。本發明的第二方面提供一種玻璃棒的製造設備，其包括爐；供給機構，其被構造成將較大直徑的玻璃預製體經由爐的頂部供給到爐中；拉延機構，其被構造成經由爐的底部從爐拉延玻璃預製體，使得較大直徑的玻璃預製體被拉延成較小直徑的玻璃棒；以及控制器，其被構造成通過供給機構控制玻璃預製體的供給速度(Vl)以及通過拉延機構控制玻璃預製體的拉延速度(V2)，使得供給速度(Vl)和拉延速度(N2)之間的比 (V2/V1)變為基於玻璃預製體的直徑(D)和玻璃棒的目標直徑(d)所確定的數值((D/d)2)， 其中，控制器包括設定單元，其被構造成將玻璃預製體的供給速度(Vl)設定為定值；獲取單元，其被構造成從所測量的拉延前的玻璃預製體的直徑數據在相對於爐的基準位置所限定的直徑獲取位置處獲取用於確定拉延速度m的玻璃預製體的直徑φ)， 其中從基準位置到直徑獲取位置的距離被限定為根據拉延前的玻璃預製體在長度方向上的直徑波動而變化。根據本發明，用於確定拉延速度的直徑從所測量的玻璃預製體的拉延前的直徑數據來獲取，並且根據玻璃預製體的直徑波動來調節從加熱器的基準位置相對於獲取直徑的直徑獲取位置的距離。因此，可根據直徑基準距離來修正直徑獲取位置，該直徑基準距離根據玻璃預製體的直徑波動而改變。結果，能夠基於響應於拉延基準距離的直徑來確定拉延速度，使得能夠抑制所拉延的玻璃棒在其長度方向上的直徑波動。從下面(參考附圖)對示例性實施方式的說明，本發明的進一步的特徵將變得明
顯o
圖1是示意性地示出根據本發明的實施方式的玻璃棒的製造設備的圖；圖2是用於說明直徑減小區中的拉延基準距離的示意圖；圖3A是示出在直徑為160mm、170mm和180mm的玻璃預製體被拉延成150mm的目標直徑的玻璃棒的情況中拉延基準距離和供給速度之間的關係的圖；圖3B是示出在直徑為160mm、170mm和180mm的玻璃預製體被拉延成IlOmm的目標直徑的玻璃棒的情況中拉延基準距離和供給速度之間的關係的圖；圖4是示出由圖1的控制器進行的拉延加工的示例的流程圖；圖5是示出實施例1中的拉延前和拉延後的玻璃預製體的直徑波動的圖；圖6是示出比較例1中的拉延前和拉延後的玻璃預製體的直徑波動的圖；圖7是示出比較例2中的拉延前和拉延後的玻璃預製體的直徑波動的圖；以及圖8是示出拉延前和拉延後的玻璃預製體的直徑波動的圖。
具體實施例方式下面將參照
本發明的實施方式。圖1示意性地示出根據本發明的實施方式的玻璃棒的製造設備。製造設備具有分別被布置於沿上下方向延伸的框架FR的供給機構101和拉延機構110 ；爐120，其在供給機構101和拉延機構110之間被布置於框架；以及控制器130。供給機構101具有螺杆軸102，其沿上下方向延伸並被可轉動地支撐；馬達103， 其用於驅動螺杆軸102 ；可動構件104，螺杆軸102被螺接到可動構件104 ；以及夾持機構 105，其被布置於可動構件104並且保持光纖玻璃預製體201的上端部。拉延機構110具有沿上下方向延伸並被可轉動地支撐的螺杆軸112 ；馬達113， 其用於驅動螺杆軸112 ；可動構件114，所述螺杆軸112被螺接到可動構件114 ；以及夾持機構115，其被布置於可動構件114並且保持光纖玻璃預製體201的下端部。爐120中具有環形的加熱器121，爐120對經過加熱器121的中心部的光纖玻璃預製體201加熱。控制器130由諸如處理器和存儲器等硬體以及所需的軟體構成，並且控制器130 被電連接到馬達103和113以及爐120。具體地，控制器130控制馬達103和113的轉速以及爐120的溫度。將說明由圖1中的設備所進行的對玻璃預製體的拉延。首先，具有較大直徑的玻璃預製體201被供給機構101經由爐的頂部供給到爐120中。被供給到爐120中的玻璃預製體201被拉延機構110經由爐的底部從爐120拉延，使得玻璃預製體201被拉延成較小直徑的玻璃棒。此時，供給機構101和拉延機構110被控制成使得玻璃預製體201的供給速度Vl和拉延速度V2之間的比V2/V1變為由玻璃預製體直徑D和玻璃棒目標直徑d所限定的數值(D/d)2。即，供給速度Vl和拉延速度V2被控制成滿足下式(1)所限定的關係。V2/V1 = (D/d)2(l)在本實施方式中，對於拉延控制，供給速度V 1被設定成定值。從所測量的直徑數據在相對於爐的基準位置限定的直徑獲取位置處獲取的玻璃預製體被拉延前的預製體直徑作為用於確定拉延速度V2的玻璃預製體直徑D，其中以沿著玻璃預製體的長度方向測量玻璃預製體的方式獲取所測量的直徑數據。以從爐的基準位置到直徑獲取位置的距離根據拉延前的玻璃預製體的長度方向上的玻璃預製體直徑波動而變化的方式來確定該距離。 特別地，以從爐的基準位置到直徑獲取位置的距離與拉延基準距離相等的方式來確定該距離，後面將說明拉延基準距離。接著，將參考圖2論述拉延基準距離。以供給速度V 1經由爐120的頂部將玻璃預製體201供給到爐120中，玻璃預製體201被加熱器121加熱，並經由爐120的底部從爐 120被拉延。這裡，通過設定V2>V1，而在玻璃預製體201產生張力。由於該張力而拉伸玻璃預製體201的受熱並軟化的區域，從而形成直徑沿長度方向逐漸減小的直徑減小區202。 玻璃預製體201的直徑在直徑減小區202中減小由此形成較小直徑的玻璃棒203。被供給到爐120中的玻璃預製體201被加熱器121加熱，使得預製體201的長度方向上的溫度在加熱器121的中央位置C下方的位置處達到最大溫度並且從最大溫度位置向下逐漸減小。因此，變形率(長度方向上每單位長度的直徑減小量)最大的位置PM無論何時都位於加熱器中央位置C的下方。這裡，VM表示玻璃預製體201的從加熱器中央位置C到位置PM的體積，ND表示拉延前的玻璃預製體201的直徑，L表示拉延基準距離。在本實施方式中，拉延基準距離L由下式⑵限定。L = VM/ ( π X (ND/2)2) (2)如後面所述，基於從加熱器中央位置C到玻璃預製體上的正被拉延的位置的距離來限定拉延基準距離L，拉延基準距離L根據供給速度和拉延前的玻璃預製體的直徑而變化。即，拉延基準距離L是加熱器中央位置C和根據玻璃預製體上的直徑減小區的變形情況而限定的特定位置之間的距離。因此，拉延基準距離L取決於直徑減小區202中的變形率最大的位置PM。在本實施方式中，玻璃預製體的與拉延基準距離對應的直徑用於拉延控制。通過控制玻璃預製體的與拉延基準距離對應的直徑，能夠高精度地控制所拉延的玻璃預製體的直徑。然而，直徑波動區靠近加熱器121，使得難以在拉延期間直接測量的徑波動區的形狀。 因此，在本實施方式中，能夠由在穩定狀態下正被拉延時的初步實驗或數據來計算或估計拉延基準距離。本發明人研究了拉延基準距離L、供給速度Vl和拉延前的玻璃預製體的直徑D之間的關係。特別地，供給速度VI、玻璃預製體直徑D和玻璃棒目標直徑d被設定為各種數值，從直徑減小區202的實際形狀測量拉延基準距離L。結果在圖3A和圖;3B中示出。圖 3A示出在直徑為160mm、170mm和180mm的玻璃預製體分別被拉延成150mm的目標直徑的玻璃棒的情況中拉延基準距離和供給速度之間的關係。圖3B示出在直徑為160mm、170mm和 180mm的玻璃預製體被拉延成IlOmm的目標直徑的玻璃棒的情況中拉延基準距離和供給速度之間的關係。如從供給速度和玻璃預製體直徑之間的關於多個拉延基準距離的關係可看出的那樣，拉延基準距離L根據玻璃預製體直徑和供給速度而變化。從圖3A和圖;3B中示出的供給速度和玻璃預製體直徑之間的關於多個拉延基準距離的關係可以看出，拉延基準距離根據玻璃預製體直徑和供給速度以各種方式變化。拉延前的玻璃預製體的直徑越大，拉延基準距離就越長。並且，供給速度越大，拉延基準距離就越長。如從圖3A和圖:3B所看出的那樣，將拉延期間的供給速度和玻璃預製體直徑保持在定值能夠提供恆定長度的拉延基準距離。然而，如果玻璃預製體在其長度方向上存在直徑波動，則即使保持玻璃預製體的供給速度恆定，也可能會使拉延基準距離波動。為此，在本實施方式中，在拉延玻璃預製體期間保持供給速度恆定，並且根據玻璃預製體的直徑波動改變玻璃預製體上的直徑獲取位置。即，在本實施方式中，從加熱器基準位置到玻璃預製體的直徑獲取位置的距離被設定成等于波動的拉延基準距離。為了確定拉延基準距離，可以利用如圖3A和圖;3B所示的、限定拉延前的玻璃預製體的直徑和拉延基準距離之間的關係的數據。難以對於玻璃預製體的所有的波動的直徑，準備拉延基準距離數據。為此，在本實施方式中，通過在如圖3A和圖:3B所示直徑和拉延基準距離數據中的數據之間插值 (interpolate)，而確定玻璃預製體的長度方向上的玻璃預製體的規定位置處的拉延基準距離，從而確定所述規定位置到達加熱器中央位置C時的直徑獲取位置。在玻璃預製體的可用區的直徑基本線性變化的情況中，利用直徑和拉延基準距離數據確定可用區的開始位置和拉延終止位置這兩點處的拉延基準距離。並且，通過在這兩點處線性地插值拉延基準距離，能夠計算出這兩點之間的規定位置處的拉延基準距離。艮口， 在拉延前的玻璃預製體直徑線性變化的情況中，上述兩點之間的規定位置處的拉延基準距離也線性地改變。此外，在玻璃預製體直徑在長度方向上不變化的情況中，能夠通過將可用區分割成多個插值區、從直徑和拉延基準距離數據確定各插值區的兩端點處的拉延基準距離以及在各插值區的兩端點處插值拉延基準距離，來獲得規定位置處拉延基準距離。注意， 插值方式不限於該方式，可以採用其他插值方式。接著，將參考圖4說明由上述控制器進行的拉延加工的實施例。首先，具有預測量的直徑的玻璃預製體201被放置到圖1的設備，打開加熱器121，並且馬達103和113被驅動以將玻璃預製體201供給到爐120中(Si)。如果從玻璃預製體的能夠用於形成玻璃棒的可用區的拉延開始位置開始加熱玻璃預製體，則因為預製體的溫度分布還未處於穩定狀態，所以在預製體的拉延開始側可能會產生直徑波動。為了防止上述情況，需要在玻璃預製體的可用區的拉延開始位置到達爐 120中的加熱器中央位置C之前開始加熱玻璃預製體，以使拉延開始位置處的溫度分布穩定。開始加熱玻璃預製體的位置和玻璃預製體的可用區的拉延開始位置之間的區域(下文中稱為初步加熱區)的長度優選地被設定為等於或大於加熱器的長度，以穩定溫度分布。 使初步加熱區的長度延長超過所需長度由於玻璃預製體的大量損耗而對生產率不利，因此，優選地，將初步加熱區的長度設定為小於加熱器的長度的三倍。接著，開始獲取玻璃預製體201在長度方向上相對於爐120的當前位置(S2)。可利用例如被組裝於馬達103的旋轉位置檢測器(圖中未示出)來獲取玻璃預製體201相對於加熱器121的當前位置。接著，判斷玻璃預製體201的拉延開始位置是否到達距加熱器中央位置C預定距離的位置，其中該預定距離被設定為特定拉延基準距離。如果到達了，則開始拉延加工(S4)。隨著拉延加工開始，將供給速度Vl設定為預定定值(S。。接著，確定拉延前的玻璃預製體的直徑獲取位置(S6)。這裡，將說明確定直徑獲取位置的方法，例如，在玻璃預製體的可用部分的長度為IOOOmm的情況中，拉延開始位置處的拉延基準距離為40mm，拉延終止位置處的拉延基準距離為60mm。玻璃預製體中的可用區的拉延開始位置被設定在加熱器中央位置C下方40mm的位置處。在獲取拉延終止位置處的直徑時，拉延終止位置相對於加熱器中央位置C的位置被定位在拉延開始位置相對於加熱器中央位置C的位置的下方 20( = 60-40)^^因此，玻璃預製體的總供給量被設定為1020mm。此外，使玻璃預製體的實際供給量乘以1000/1020而給出所插值的直徑獲取位置。隨著拉延加工開始，從所測量的直徑數據獲取所計算出的直徑獲取位置處的直徑 (S7)。利用所獲取的直徑通過式(1)確定拉延速度V2(S8)。並且，根據所確定的供給速度 Vl和拉延速度V2的控制命令被發送到馬達103和113 (S9)。接著，判斷玻璃預製體是否到達終止位置(SlO)。如果未到達，則重複步驟S5至步驟S8。如果到達了，則停止拉延加工(Sll)。本實施方式的方法尤其在玻璃棒目標直徑d是玻璃預製體直徑D的60% -95%的情況中提供極好的技術效果。從圖3A和圖:3B之間的比較可以看出，在具有較大直徑減小比的拉延處理中，其中直徑為160mm的玻璃預製體被拉延成直徑為150mm的玻璃棒並且直徑減小比為94%，與供給速度和直徑的變化相關聯的拉延基準距離的改變量變得較大。具體地，在這種較大直徑減小比的情況中，本發明對拉延是十分有用的。此外，即使在諸如如圖3B所示的從180mm的直逕到IlOmm的直徑等較小直徑減小比的拉延中，也可看出與玻璃預製體直徑的變化相關聯的拉延基準距離的改變，不過，該改變量較小。在直徑減小比小於 60%的情況中，可使用傳統的方法，本發明的方法也能提供期望的結果。另一方面，在直徑減小比大於95%的情況中，在拉延期間難以維持適當的拉延負荷，從而所拉延的玻璃棒可能會具有一定的撓曲。傳統地，如果當直徑在拉延爐中減小時玻璃棒的直徑波動變大，則通過利用現有的玻璃車床重新拉延可修正直徑波動。然而，在玻璃棒直徑超過IlOmm的情況中，由於在利用現有的玻璃車床重新拉延時加熱效率降低，所以變得難以或不能重新拉延。因此，在玻璃棒目標直徑超過IlOmm的情況中，在不用本發明的拉延加工的情況下不能製造直徑波動降低的玻璃棒。在這種情況中，本發明是有效的。[示例]實施例1在加熱器長度為130mm、玻璃棒目標直徑為150mm以及供給速度為lOmm/min的條件下拉延兩端為錐狀部、預製體的可用區的長度為1000mm、可用區的拉延開始位置處的直徑為160mm、可用區的拉延終止位置處的直徑為172mm並且可用區中的直徑在長度方向上線性變化的玻璃預製體。從圖3A中的數據確定拉延基準距離，因此，拉延基準距離被設定為在拉延開始側為33mm、在拉延終止側為52mm。長度為200mm的初步加熱區被設定在拉延開始側。玻璃預製體被設定成可用區的位於拉延開始側的拉延開始位置位於加熱器中央位置C上方並距該位置C167mm，並且以2050攝氏度的加熱器溫度開始拉延。在拉延開始側的錐狀部的大於150mm的直徑部的目標直徑被設定為150mm的玻璃棒目標直徑的情況下，以利用式(1)計算出的拉延速度拉延該直徑部。在長度為200mm的初步加熱區經過加熱器中央位置C的時點，玻璃預製體的供給量被設定成為Omm。從此時開始，玻璃預製體被移動1019mm。由IOOOmm的可用區的長度+ (52mm的終止位置的拉延基準距離-33mm的開始位置的拉延基準距離)確定出1019mm的供給量。在此期間，通過使玻璃預製體的實際進給量乘以1000/1019來插值預製體上的相對於規定位置的直徑獲取距離。並且，從所測量的玻璃預製體的直徑數據利用在所插值的直徑獲取距離處所獲取的直徑通過式(1)計算出拉延速度。此外，在拉延可用區之後進一步拉延另一長度為200mm的區域。在此期間，供給速度維持在9. Omm/min，這是可用區的最終供給速度。在拉延終止側的錐狀部的大於150mm的直徑部的目標直徑被設定為150mm的情況下，以利用式(1)計算出的拉延速度拉延該直徑部。結果，如圖5所示，可獲得具有顯著減小的直徑波動的玻璃棒，在該直徑波動中，最大直徑和最小直徑之間的差大約為0. 9mm。比較例1在加熱器長度為130mm、玻璃棒目標直徑為150mm以及供給速度為lOmm/min的條件下拉延兩端為錐狀部、玻璃預製體的可用區的長度為1000mm、可用區的拉延開始位置處的直徑為160mm、可用區的拉延終止位置處的直徑為170. 5mm並且可用區中的直徑在長度方向上線性變化的玻璃預製體。拉延開始側的初步加熱區的長度被設定為200mm。拉延基準距離被設定為利用預製體的中央位置處的165mm的直徑作為代表性直徑而從圖3A中的數據所確定的41mm，並且在拉延期間，拉延基準距離恆定。玻璃預製體被設定成可用區的位於拉延開始側的拉延開始位置位於加熱器中央位置C上方並距該位置C159mm，並且以2050 攝氏度的加熱器溫度開始拉延。在拉延開始側的錐狀部的大於150_的直徑部的目標直徑被設定為150mm的玻璃棒目標直徑的情況下，以利用式(1)計算出的拉延速度拉延該直徑部。在長度為200mm的初步加熱區經過加熱器中央位置C的時點，玻璃預製體的供給量被設定成為Omm，並且以IOOOmm的供給量供給玻璃預製體。在此期間，利用預製體的實際供給位置處的直徑由式(1)計算出可用區中規定位置處的拉延速度V2，其中所述實際供給位置位於加熱器中央位置C。在拉延可用區之後進一步拉延另一長度為200mm的區域。在拉延開始側的錐狀部的大於150mm的直徑部的目標直徑被設定為150mm的玻璃棒目標直徑的情況下，以利用式(1)計算出的拉延速度拉延該直徑部。結果，如圖6所示，所拉延的玻璃棒的直徑波動中的最大直徑和最小直徑之間的差值大約為3. 1mm，所拉延的玻璃棒的直徑波動大於實施例1中的直徑波動。比較例2在加熱器長度為130mm、玻璃棒目標直徑為150mm以及供給速度為lOmm/min的條件下拉延兩端為錐狀部、玻璃預製體的可用區的長度為1000mm、可用區的拉延開始位置處的直徑為161mm、可用區的拉延終止位置處的直徑為172mm並且可用區中的直徑在長度方向上線性變化的玻璃預製體。不設定拉延開始側的初步加熱區。拉延開始側的拉延基準距離被設定為從圖3A中的數據所確定的35mm，拉延終止側的拉延基準距離被設定為從圖3A 中的數據所確定的53_。玻璃預製體被設定成可用區的位於拉延開始側的拉延開始位置位於加熱器中央位置C下方並距該位置C35mm，並且以2050攝氏度的加熱器溫度開始拉延。開始拉延時，在加熱器中心位置C處的玻璃預製體的供給量被設定成為Omm。從此時開始，玻璃預製體被移動1018mm。由IOOOmm的可用區的長度+(53mm的終止位置的拉延基準距離-35mm的開始位置的拉延基準距離)確定出1018mm的供給量。在此期間，通過使玻璃預製體的實際進給量乘以1000/1018來插值預製體上的相對於規定位置的直徑獲取距離。並且，利用在所插值的直徑獲取距離處從所測量的玻璃預製體的直徑數據所獲取的直徑通過式(1)計算出可用區的規定位置處的拉延速度V2。此外，在拉延可用區之後進一步拉延另一長度為200mm的區域。在拉延開始側的錐狀部的大於150mm的直徑部的目標直徑被設定為150mm的玻璃棒目標直徑的情況下，以利用式(1)計算出的拉延速度拉延該直徑部。結果，如圖7所示，在拉延開始側產生從+2mm到-5mm的範圍的大的直徑波動，該直徑波動大於實施例1中的直徑波動。實施例2在加熱器長度為130mm、玻璃棒目標直徑為150mm以及供給速度為lOmm/min的條件下拉延兩端為錐狀部、玻璃預製體的可用區的長度為1000mm、拉延開始位置處的直徑為 168mm、拉延終止位置處的直徑為172mm並且可用區中的直徑在長度方向上成波狀變化的玻璃預製體。拉延開始側的初步加熱區的長度被設定為200mm。玻璃預製體上的在長度方向上以IOOmm的均等(regular)間隔的間隔開的從璃預製體的開始端側起的多個點的拉延基準距離被設定為 46mm、44mm、41mm、38mm、38mm、39mm、43mm、46mm、49mm、52mm 和 52mm，這是由所述多個點的直徑和圖3A中的數據確定出的。玻璃預製體被設定成可用區的位於拉延開始側的拉延開始位置位於加熱器中央位置C上方並距該位置C154mm，並且以2050攝氏度的加熱器溫度開始拉延。在拉延開始側的錐狀部的大於150_的直徑部的目標直徑被設定為150mm的玻璃棒目標直徑的情況下，以利用式(1)計算出的拉延速度拉延該直徑部。在長度為200mm的初步加熱區經過加熱器中央位置C的時點，玻璃預製體的供給量被設定成為Omm，並且玻璃預製體被移動98mm。由IOOmm的間隔+(多個點中的第二點處的52mm的拉延基準距離-多個點中的第一位置處的33mm的拉延基準距離)確定出98mm 的第一供給量。在此期間，通過使玻璃預製體的實際進給量乘以100/98來插值預製體上的第一位置和第二位置之間的規定位置的直徑獲取距離。並且，從所測量的玻璃預製體的直徑數據利用在所插值的直徑獲取距離處所獲取的直徑通過式(1)計算出拉延速度。向預製體的可用區的端部繼續拉延，使得在多個點之間的彼此相鄰的兩個點之間的各插值區處以相同的方式順次地確定出拉延速度。此外，在拉延可用區之後進一步拉延另一長度為200mm 的區域。在拉延終止側的錐狀部的大於150mm的直徑部的目標直徑被設定為150mm的情況下，以利用式(1)計算出的拉延速度拉延該直徑部。結果，如圖8所示，可獲得顯著減小的直徑波動，在該直徑波動中，最大直徑和最小直徑之間的差值大約為0. 9mm。[產業上的可利用性]根據本發明，當以較大直徑減小比拉延時，所拉延的玻璃棒在長度方向上的直徑波動可被抑制。雖然已經參考示例性實施方式說明了本發明，但是應理解，本發明並不局限於所公開的示例性實施方式。所附的權利要求書的範圍符合最寬泛的闡釋，以涵蓋全部這樣的變型、等同結構和功能。
權利要求
1.一種玻璃棒的製造方法，在該方法中，將較大直徑的玻璃預製體經由爐的頂部供給到所述爐中，並經由所述爐的底部從所述爐拉延所述玻璃預製體，使得所述較大直徑的玻璃預製體被拉延成較小直徑的玻璃棒，所述方法包括以下步驟控制所述玻璃預製體的供給速度和拉延速度，使得所述供給速度和所述拉延速度之間的比變為基於所述玻璃預製體的直徑和所述玻璃棒的目標直徑所確定的值；將所述玻璃預製體的所述供給速度設定為定值；以及從所測量的拉延前的所述玻璃預製體的直徑數據在相對於所述爐的基準位置所限定的直徑獲取位置處獲取用於確定所述拉延速度的所述玻璃預製體的直徑，其中從所述基準位置到所述直徑獲取位置的距離被限定為根據拉延前的所述玻璃預製體在長度方向上的直徑波動而變化。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在獲取所述玻璃預製體的直徑的步驟中，從所述基準位置到所述直徑獲取位置的距離被定義為等於所述玻璃預製體的拉延基準距離，所述拉延基準距離被定義為從所述爐的所述基準位置到根據拉延期間的所述玻璃預製體的直徑減小區的變形狀況所限定的特定位置的距離，所述拉延基準距離根據所述玻璃預製體的拉延前的直徑或所述玻璃預製體的所述供給速度而變化。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，基於所述玻璃預製體的拉延前的直徑和所測量的拉延基準距離之間的關係數據來確定將要被拉延的所述玻璃預製體的長度方向上的第一位置和第二位置處的拉延基準距離， 通過相對於所述第一位置和所述第二位置對所確定的拉延基準距離進行插值來確定所述第一位置和所述第二位置之間的規定位置處的拉延基準距離。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述拉延基準距離相對於所述玻璃預製體的所述供給速度的變化或拉延前的直徑的變化的改變量根據直徑減小比而不同，所述直徑減小比被定義為所述拉延前的直徑和所述目標直徑之間的比。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述直徑減小比在60% -95%的範圍。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述玻璃棒的目標直徑被設定為等於或大於110mm。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括在所述玻璃預製體中的可用區的拉延開始位置到達所述爐的所述基準位置之前開始加熱所述玻璃預製體的步驟， 其中，用於開始加熱所述玻璃預製體的位置與所述可用區的所述拉延開始位置之間的距離被設定為等於或大於所述爐中的加熱器的長度方向上的長度並且小於該長度的三倍。
8.一種玻璃棒的製造設備，其包括爐；供給機構，其被構造成將較大直徑的玻璃預製體經由所述爐的頂部供給到所述爐中；拉延機構，其被構造成經由所述爐的底部從所述爐拉延所述玻璃預製體，使得所述較大直徑的玻璃預製體被拉延成較小直徑的玻璃棒；以及控制器，其被構造成通過所述供給機構控制所述玻璃預製體的供給速度以及通過所述拉延機構控制所述玻璃預製體的拉延速度，使得所述供給速度和所述拉延速度之間的比變為基於所述玻璃預製體的直徑和所述玻璃棒的目標直徑所確定的數值，其中， 所述控制器包括設定單元，其被構造成將所述玻璃預製體的供給速度設定為定值； 獲取單元，其被構造成從所測量的拉延前的所述玻璃預製體的直徑數據在相對於所述爐的基準位置所限定的直徑獲取位置處獲取用於確定所述拉延速度的所述玻璃預製體的直徑，其中從所述基準位置到所述直徑獲取位置的距離被限定為根據拉延前的所述玻璃預製體在長度方向上的直徑波動而變化。
全文摘要
本發明提供一種玻璃棒的製造設備和製造方法，即使在玻璃預製體和玻璃棒之間存在諸如60％-95％等較大的直徑減小比的情況中，所述製造設備和製造方法也能夠抑制所拉延的玻璃棒的直徑波動。玻璃預製體的供給速度(V1)被設定為定值，從所測量的拉延前的玻璃預製體的直徑數據在相對於爐的基準位置所限定的直徑獲取位置處獲取玻璃預製體的用於確定拉延速度(V2)的直徑(D)，從基準位置到直徑獲取位置的距離被限定為根據拉延前的玻璃預製體在長度方向上的直徑波動而變化。
文檔編號C03B37/014GK102399058SQ20111026877
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月8日 優先權日2010年9月8日
發明者乙坂哲也 申請人:信越化學工業株式會社