專(zhuān)利名稱(chēng)：玻璃棒的制造設(shè)備及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玻璃棒的制造設(shè)備及制造方法，特別涉及一種用于通過(guò)將諸如光纖玻璃錠等較大直徑的玻璃預(yù)制體供給到爐中、加熱爐中的預(yù)制體以及從爐拉延(draw) 已加熱的預(yù)制體來(lái)制造具有期望直徑的玻璃棒的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
日本特開(kāi)2006-193397號(hào)公報(bào)公開(kāi)了如下一種方法，該方法用于通過(guò)測(cè)量拉延期間的預(yù)制體的正進(jìn)行變形(直徑減小)的區(qū)域處的直徑和大致完成直徑減小的區(qū)域處的直徑以及基于所測(cè)量的直徑調(diào)節(jié)玻璃預(yù)制體相對(duì)于爐的供給速度和拉延速度來(lái)制造具有期望直徑的玻璃棒。日本特開(kāi)平Hll_011970(1999)號(hào)公報(bào)中的現(xiàn)有技術(shù)的描述公開(kāi)了如下的方法 沿著玻璃預(yù)制體的長(zhǎng)度方向預(yù)測(cè)量玻璃預(yù)制體的直徑，確定預(yù)制體的供給速度和拉延速度之間的比以及基于該比制造恒定直徑的玻璃棒。日本特開(kāi)2006-219331號(hào)公報(bào)公開(kāi)了通過(guò)改變玻璃預(yù)制體的供給量和基準(zhǔn)直徑位置，來(lái)抑制由限定玻璃預(yù)制體的供給速度和拉延速度的基準(zhǔn)位置隨著拉延加工的進(jìn)行而移位所引起的拉延出的玻璃棒的直徑波動(dòng)。傳統(tǒng)地，玻璃棒的目標(biāo)直徑相對(duì)于玻璃預(yù)制體的直徑的比(下文中被稱(chēng)為直徑減小比)較小，為約20%至50%。因此，日本特開(kāi)2006-193397號(hào)公報(bào)中的控制方法能夠?qū)⒅睆讲▌?dòng)抑制到所需水平。然而，近年來(lái)，需要大尺寸光纖預(yù)制體，并且需要具有直徑減小比約為60% -95%的較小直徑變形的玻璃棒。例如，當(dāng)直徑為160mm-170mm的玻璃預(yù)制體被拉延成直徑為150mm的玻璃棒時(shí)，直徑減小比為88% -94%。為了實(shí)施日本特開(kāi)2006-193397號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的反饋控制，必需測(cè)量在直徑減小區(qū)中直徑被充分減小的位置周?chē)闹睆?。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(cè)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(cè)量用于反饋控制的直徑，則反饋控制的響應(yīng)將會(huì)滯后。因此可能不會(huì)適當(dāng)?shù)貙?shí)施反饋控制。結(jié)果，會(huì)在所拉延的玻璃棒中產(chǎn)生大的波動(dòng)。根據(jù)日本特開(kāi)平Hll_011970(1999)號(hào)公報(bào)公開(kāi)的方法，在直徑始終穩(wěn)定的玻璃預(yù)制體的情況中，即使以60% -95%的直徑減小比，也能獲得較期望的直徑波動(dòng)值。然而， 當(dāng)玻璃預(yù)制體在其長(zhǎng)度方向上具有較大直徑波動(dòng)時(shí)，該方法可能會(huì)在拉延加工結(jié)束時(shí)在所拉延的玻璃棒的可用區(qū)(usable region)的端部導(dǎo)致不可接受的直徑波動(dòng)(具體地，大于士 )。日本特開(kāi)2006-219331號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的方法能夠抑制玻璃棒的直徑波動(dòng)。然而， 在該方法中，用于改變基準(zhǔn)直徑位置的標(biāo)準(zhǔn)不明確，根據(jù)玻璃預(yù)制體的直徑波動(dòng)的狀況，可能會(huì)產(chǎn)生不可接受的直徑波動(dòng)。此外，在該公報(bào)的實(shí)施方式中，直徑為130mm的玻璃預(yù)制體被拉延成直徑為30mm玻璃棒，即，直徑減小比相當(dāng)小，諸如為23%。該公報(bào)并未公開(kāi)用于在諸如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(dòng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種玻璃棒的制造設(shè)備和制造方法，其中即使在玻璃預(yù)制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，所述制造設(shè)備和制造方法也能夠抑制所拉延的玻璃棒中的直徑波動(dòng)。本發(fā)明的第一方面提供一種玻璃棒的制造方法，將較大直徑的玻璃預(yù)制體經(jīng)由爐的頂部供給到所述爐中，并經(jīng)由所述爐的底部從所述爐拉延所述玻璃預(yù)制體，使得所述較大直徑的玻璃預(yù)制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(yù)制體的供給速度(Vl)和拉延速度(V2)，使得所述供給速度(Vl) 和所述拉延速度(y2)之間的比(V2/V1)變?yōu)榛谒霾ＡьA(yù)制體的直徑(D)和所述玻璃棒的目標(biāo)直徑(d)所確定的值((D/d)2)；由所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)來(lái)獲取用于確定所述比的所述玻璃預(yù)制體的直徑(D)，其中通過(guò)沿著所述玻璃預(yù)制體的長(zhǎng)度方向測(cè)量拉延前的所述玻璃預(yù)制體的直徑而獲得所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)；以及以所述供給速度(Vl)根據(jù)所述長(zhǎng)度方向上的所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)的波動(dòng)而變化的方式確定所述供給速度(VI)。本發(fā)明的第二方面提供一種玻璃棒的制造設(shè)備，其包括爐；供給機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成將較大直徑的玻璃預(yù)制體經(jīng)由所述爐的頂部供給到所述爐中；拉延機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成經(jīng)由所述爐的底部從所述爐拉延所述玻璃預(yù)制體，使得所述較大直徑的玻璃預(yù)制體被拉延成較小直徑的玻璃棒；以及控制器，其被構(gòu)造成通過(guò)所述供給機(jī)構(gòu)控制所述玻璃預(yù)制體的供給速度(Vl)以及通過(guò)所述拉延機(jī)構(gòu)控制所述玻璃預(yù)制體的拉延速度(V2)，使得所述供給速度(Vl)和所述拉延速度(M)之間的比(V2/V1)變?yōu)榛谒霾ＡьA(yù)制體的直徑(D)和所述玻璃棒的目標(biāo)直徑(d)所確定的值((D/d)2)，其中，所述控制器包括獲取單元，其被構(gòu)造成從所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)來(lái)獲取用于確定所述比的所述玻璃預(yù)制體的所述直徑(D)，其中通過(guò)沿著所述玻璃預(yù)制體的長(zhǎng)度方向測(cè)量拉延前的所述玻璃預(yù)制體的直徑而獲得所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)；以及確定單元，其被構(gòu)造成以所述供給速度(Vl)根據(jù)長(zhǎng)度方向上的所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)的波動(dòng)而變化的方式確定所述供給速度(VI)。根據(jù)本發(fā)明，用于確定供給速度和拉延速度之間的比的直徑由預(yù)測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)來(lái)確定，根據(jù)預(yù)制體的直徑波動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)供給速度。結(jié)果，能夠抑制所拉延的玻璃棒在長(zhǎng)度方向上的直徑波動(dòng)。從下面(參考附圖)對(duì)示例性實(shí)施方式的說(shuō)明，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得明
Mo


圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的玻璃棒的制造設(shè)備的圖；圖2是用于說(shuō)明直徑減小區(qū)中的拉延基準(zhǔn)距離的示意圖；圖3A是示出在直徑為160mm、170mm和180mm的玻璃預(yù)制體被拉延成150mm的目標(biāo)直徑的玻璃棒的情況中拉延基準(zhǔn)距離和供給速度之間的關(guān)系的圖；圖3B是示出在直徑為160mm、170mm和180mm的玻璃預(yù)制體被拉延成IlOmm的目標(biāo)直徑的玻璃棒的情況中拉延基準(zhǔn)距離和供給速度之間的關(guān)系的圖；圖3C是示出在由圖3A的數(shù)據(jù)所確定的48mm的拉延基準(zhǔn)距離的情況下供給速度和玻璃預(yù)制體的直徑之間的關(guān)系的圖；圖4是示出由圖1的控制器進(jìn)行的拉延加工的實(shí)施例的流程圖；圖5是示出實(shí)施例1中的拉延前和拉延后的玻璃預(yù)制體的直徑波動(dòng)的圖；圖6是示出比較例1中的拉延前和拉延后的玻璃預(yù)制體的直徑波動(dòng)的圖；以及圖7是示出比較例2中的拉延前和拉延后的玻璃預(yù)制體的直徑波動(dòng)的圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的玻璃棒的制造設(shè)備。制造設(shè)備具有分別被布置于沿上下方向延伸的框架FR的供給機(jī)構(gòu)101和拉延機(jī)構(gòu)110 ；爐120，其在供給機(jī)構(gòu)101和拉延機(jī)構(gòu)110之間被布置于框架；以及控制器130。供給機(jī)構(gòu)101具有螺桿軸102，其沿上下方向延伸并被可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐；馬達(dá)103， 其用于驅(qū)動(dòng)螺桿軸102，可動(dòng)構(gòu)件104，螺桿軸102被螺接到可動(dòng)構(gòu)件104 ；以及夾持機(jī)構(gòu) 105，其被布置于可動(dòng)構(gòu)件104并且保持光纖玻璃預(yù)制體201的上端部。拉延機(jī)構(gòu)110具有沿上下方向延伸并被可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐的螺桿軸112 ；馬達(dá)113， 其用于驅(qū)動(dòng)螺桿軸112 ；可動(dòng)構(gòu)件114，所述螺桿軸112被螺接到可動(dòng)構(gòu)件114 ；以及夾持機(jī)構(gòu)115，其被布置于可動(dòng)構(gòu)件114并且保持光纖玻璃預(yù)制體201的下端部。爐120中具有環(huán)形的加熱器121，爐120對(duì)經(jīng)過(guò)加熱器121的中心部的光纖玻璃預(yù)制體201加熱?？刂破?30由諸如處理器和存儲(chǔ)器等硬件以及所需的軟件構(gòu)成，并且控制器130 被電連接到馬達(dá)103和113以及爐120。具體地，控制器130控制馬達(dá)103和113的轉(zhuǎn)速以及爐120的溫度。將說(shuō)明由圖1中的設(shè)備所進(jìn)行的對(duì)玻璃預(yù)制體的拉延。首先，具有較大直徑的玻璃預(yù)制體201被供給機(jī)構(gòu)101經(jīng)由爐的頂部供給到爐120中。被供給到爐120中的玻璃預(yù)制體201被拉延機(jī)構(gòu)110經(jīng)由爐的底部從爐120拉延，使得玻璃預(yù)制體201被拉延成較小直徑的玻璃棒。此時(shí)，供給機(jī)構(gòu)101和拉延機(jī)構(gòu)110被控制成使得玻璃預(yù)制體201的供給速度Vl和拉延速度V2之間的比V2/V1變?yōu)橛刹ＡьA(yù)制體的直徑D和玻璃棒的目標(biāo)直徑d 所限定的值(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(guān)系。V2/V1 = (D/d)2(l)在本實(shí)施方式中，在拉延控制期間，從所測(cè)量的玻璃預(yù)制體的直徑數(shù)據(jù)獲取玻璃預(yù)制體的用于確定供給速度Vl和拉延速度V2之間的比的直徑D，該直徑數(shù)據(jù)通過(guò)在拉延玻璃預(yù)制體之前沿著玻璃預(yù)制體的長(zhǎng)度方向預(yù)測(cè)量被拉延前的玻璃預(yù)制體的直徑而獲得。所測(cè)量的將要被拉延的玻璃預(yù)制體201的直徑數(shù)據(jù)與預(yù)制體的長(zhǎng)度方向上的位置關(guān)聯(lián)，并且該直徑數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)于控制器130中的諸如存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)器件。特別地，由在距爐120中的加熱器121的基準(zhǔn)位置預(yù)定距離的直徑獲取位置處所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)獲取玻璃預(yù)制體201的直徑D。該預(yù)定距離被設(shè)定為特定拉延基準(zhǔn)距離。后面將論述特定拉延基準(zhǔn)距離。此外，以供給速度Vl根據(jù)所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)在長(zhǎng)度方向上的波動(dòng)而變化的方式確定供給速度VI。 特別地，通過(guò)利用在直徑獲取位置處所獲取的直徑D以及限定被拉延前的玻璃預(yù)制體201 的直徑和供給速度Vl之間的關(guān)系的直徑和供給速度數(shù)據(jù)，來(lái)確定供給速度VI。后面將論述直徑和供給速度數(shù)據(jù)。接著，將參考圖2論述拉延基準(zhǔn)距離。以供給速度Vl經(jīng)由爐的頂部將玻璃預(yù)制體 201供給到爐120中，玻璃預(yù)制體201被加熱器121加熱，并經(jīng)由爐的底部從爐120被拉延。 這里，通過(guò)設(shè)定V2 > VI，而在玻璃預(yù)制體201產(chǎn)生張力。由于供給速度和拉延速度之間的差值而拉伸玻璃預(yù)制體201的受熱并軟化的區(qū)域，從而形成直徑沿長(zhǎng)度方向逐漸減小的直徑減小區(qū)202。玻璃預(yù)制體201的直徑在直徑減小區(qū)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(yù)制體201被加熱器202加熱，使得預(yù)制體201的長(zhǎng)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(dá)到最大溫度并且從最大溫度位置向下逐漸減小。因此，變形率(長(zhǎng)度方向上每單元長(zhǎng)度的直徑減小量)最大的位置PM無(wú)論何時(shí)都位于加熱器中央位置C的下方。這里，VM表示玻璃預(yù)制體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(yù)制體201的直徑，L表示拉延基準(zhǔn)距離。在本實(shí)施方式中，拉延基準(zhǔn)距離L由下式⑵限定。L = VM/ ( π X (ND/2)2) (2)如后面所述，基于從加熱器中央位置C到玻璃預(yù)制體的正被拉延的位置的距離來(lái)限定拉延基準(zhǔn)距離L，拉延基準(zhǔn)距離L根據(jù)供給速度和拉延前的玻璃預(yù)制體的直徑而變化。 即，拉延基準(zhǔn)距離L是加熱器中央位置C和根據(jù)玻璃預(yù)制體的直徑減小區(qū)的變形情況而限定的特定位置之間的距離。因此，拉延基準(zhǔn)距離L取決于直徑減小區(qū)202中的變形率最大的位置PM。在本實(shí)施方式中，用于確定供給速度和拉延速度的拉延前的直徑從在距加熱器中央位置C預(yù)定距離的位置處所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)而獲取。預(yù)定距離被設(shè)定為特定拉延基準(zhǔn)位置。此外，根據(jù)將要被拉延的玻璃預(yù)制體的直徑波動(dòng)而調(diào)整供給速度VI，以將拉延基準(zhǔn)距離保持在特定拉延基準(zhǔn)距離，由此將變形率最大的位置PM維持在恒定位置，使得能夠制造具有穩(wěn)定且恒定的直徑的玻璃棒。如果在拉延期間拉延基準(zhǔn)距離與實(shí)際的特定拉延基準(zhǔn)位置不同，則在與實(shí)際的特定拉延基準(zhǔn)距離相對(duì)應(yīng)的位置的不同的位置拉延預(yù)制體，由此使最終的直徑波動(dòng)。因此，如果拉延前的預(yù)制體在長(zhǎng)度方向上具有直徑波動(dòng)，則將拉延基準(zhǔn)距離精確地設(shè)定為特定拉延基準(zhǔn)距離是非常重要的。然而，直徑減小區(qū)202靠近加熱器121，從而在拉延期間難以直接測(cè)量測(cè)量直徑減小區(qū)202的形狀。為此，在本實(shí)施方式中，由在穩(wěn)定的狀態(tài)下從正被拉延的玻璃預(yù)制體所獲取的初步實(shí)驗(yàn)或數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算或估計(jì)拉延期間的拉延基準(zhǔn)距離。本發(fā)明人研究了拉延基準(zhǔn)距離L、供給速度Vl和拉延前的玻璃預(yù)制體直徑D之間的關(guān)系。特別地，供給速度VI、玻璃預(yù)制體直徑D和玻璃棒目標(biāo)直徑d被設(shè)定為各種數(shù)值， 從直徑減小區(qū)202的實(shí)際形狀測(cè)量拉延基準(zhǔn)距離L。結(jié)果在圖3A至圖3C中示出。圖3A 示出在直徑為160mm、170mm和180mm的玻璃預(yù)制體分別被拉延成150mm的目標(biāo)直徑的玻璃棒的情況中拉延基準(zhǔn)距離和供給速度之間的關(guān)系。圖3B示出在直徑為160mm、170mm和 180mm的玻璃預(yù)制體被拉延成IlOmm的目標(biāo)直徑的玻璃棒的情況中拉延基準(zhǔn)距離和供給速度之間的關(guān)系。如從供給速度和玻璃預(yù)制體直徑之間的關(guān)于多個(gè)拉延基準(zhǔn)距離的關(guān)系可看出的那樣，拉延基準(zhǔn)距離L根據(jù)玻璃預(yù)制體直徑和供給速度而變化。圖3C示出直徑和供給速度數(shù)據(jù)。具體地，圖3C示出當(dāng)拉延基準(zhǔn)距離限定為48mm時(shí)供給速度Vl與玻璃預(yù)制體直徑D的關(guān)系。直徑和供給速度數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)于控制器130中的諸如存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)器件?？蛇x擇地，可使用用于限定玻璃預(yù)制體直徑D和供給速度Vl之間的關(guān)系的函數(shù)，而不是數(shù)據(jù)。接著，將參考圖4說(shuō)明由上述控制器進(jìn)行的拉延加工的實(shí)施例。首先，具有預(yù)測(cè)量的直徑的玻璃預(yù)制體201被放置到圖1的設(shè)備，打開(kāi)加熱器121，并且馬達(dá)103和113被驅(qū)動(dòng)以將玻璃預(yù)制體201供給到爐120中(Si)。如果從預(yù)制體的能夠用于形成玻璃棒的可用區(qū)的拉延開(kāi)始位置開(kāi)始加熱玻璃預(yù)制體，則因?yàn)轭A(yù)制體的溫度分布還未處于穩(wěn)定狀態(tài)，所以在預(yù)制體的拉延開(kāi)始側(cè)可能會(huì)產(chǎn)生直徑波動(dòng)。為了防止上述情況，需要在玻璃預(yù)制體的可用區(qū)的拉延開(kāi)始位置到達(dá)爐120 中的加熱器中央位置C之前開(kāi)始加熱玻璃預(yù)制體，以使拉延開(kāi)始位置處的溫度分布穩(wěn)定。開(kāi)始加熱玻璃預(yù)制體的位置和玻璃預(yù)制體的可用區(qū)的拉延開(kāi)始位置之間的區(qū)域 (以下稱(chēng)為初步加熱區(qū)域)的長(zhǎng)度優(yōu)選地被設(shè)定成等于或大于加熱器的長(zhǎng)度，以提供穩(wěn)定的溫度分布。使初步加熱區(qū)域的長(zhǎng)度延長(zhǎng)超過(guò)所需長(zhǎng)度由于玻璃預(yù)制體的大量損耗而對(duì)生產(chǎn)率不利，因此，優(yōu)選地，將初步加熱區(qū)域的長(zhǎng)度設(shè)定為小于加熱器的長(zhǎng)度的三倍。接著，開(kāi)始獲取玻璃預(yù)制體201在長(zhǎng)度方向上相對(duì)于爐120的當(dāng)前位置(S2)?？衫美绫唤M裝于馬達(dá)103的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)器(圖中未示出)來(lái)獲取玻璃預(yù)制體201相對(duì)于加熱器121的當(dāng)前位置。接著，判斷玻璃預(yù)制體201的拉延開(kāi)始位置是否到達(dá)距加熱器中央位置C預(yù)定距離的位置，其中該預(yù)定距離被設(shè)定為特定拉延基準(zhǔn)距離。如果到達(dá)了，則開(kāi)始拉延加工(S4)。隨著拉延加工開(kāi)始，獲取移動(dòng)中的玻璃預(yù)制體201上的距加熱器中央位置C預(yù)定距離的位置PD處的直徑D (SO?？蓮牟ＡьA(yù)制體201相對(duì)于加熱器121的當(dāng)前位置信息和所測(cè)量的玻璃預(yù)制體201的直徑數(shù)據(jù)來(lái)確定直徑D。接著，確定與步驟S5處所獲取的直徑D相對(duì)應(yīng)的供給速度Vl (S6)?？蓮膱D3C所示的直徑和供給速度數(shù)據(jù)來(lái)確定供給速度VI。玻璃預(yù)制體的長(zhǎng)度方向上存在直徑波動(dòng)，供給速度Vi根據(jù)該波動(dòng)而變化。接著，確定拉延速度V2(S7)?？捎缮鲜鍪?1)計(jì)算出拉延速度V2。根據(jù)所確定的供給速度Vl和拉延速度V2的控制命令被發(fā)送到馬達(dá)103和113 (S8)。接著，判斷玻璃預(yù)制體是否到達(dá)可用區(qū)的終止位置(S9)。如果未到達(dá)，則重復(fù)步驟 S5至步驟S8。如果到達(dá)了，則停止拉延加工(SlO)。在本實(shí)施方式中，圖3C所示的直徑和供給速度數(shù)據(jù)限定供給速度和拉延前的玻璃預(yù)制體直徑D之間的關(guān)系，使得玻璃預(yù)制體的拉延基準(zhǔn)距離在拉延期間被維持在預(yù)定距離(特定拉延基準(zhǔn)距離)。因此，即使拉延期間的玻璃預(yù)制體的直徑波動(dòng)，也可根據(jù)直徑波動(dòng)調(diào)節(jié)供給速度，以將拉延基準(zhǔn)距離保持在預(yù)定距離。結(jié)果，拉延基準(zhǔn)距離被維持在恒定值，從而可抑制所拉延的玻璃的直徑波動(dòng)。本實(shí)施方式的方法尤其在玻璃棒目標(biāo)直徑d是玻璃預(yù)制體直徑D的60-95%的情況中提供極好的技術(shù)效果。從圖3A和圖;3B之間的比較可以看出，在諸如從160mm的直徑到 150mm的直徑等較大直徑減小比的拉延中，與直徑、供給速度的變化相關(guān)聯(lián)的拉延基準(zhǔn)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(fā)明是非常有用的。此外， 即使在諸如如圖3B所示的從180mm的直徑到IlOmm的直徑等較小直徑減小比的拉延中，也可看出與玻璃預(yù)制體直徑的變化相關(guān)聯(lián)的拉延基準(zhǔn)距離的改變，不過(guò)，該改變量較小。在直徑減小比小于60%的情況中，可替代傳統(tǒng)的方法，本發(fā)明的方法也能提供期望的結(jié)果。另一方面，在直徑減小比大于95%的情況中，在拉延期間難以維持適當(dāng)?shù)睦迂?fù)荷，從而所拉延的玻璃棒可能會(huì)撓曲。傳統(tǒng)地，如果當(dāng)直徑在拉延爐中減小時(shí)玻璃棒的直徑波動(dòng)變大，則通過(guò)利用現(xiàn)有的玻璃車(chē)床重新拉延可修正直徑波動(dòng)。然而，在玻璃棒直徑超過(guò)IlOmm的情況中，由于在利用現(xiàn)有的玻璃車(chē)床重新拉延期間加熱效率降低，所以變得難以或不能重新拉延。因此，在玻璃棒目標(biāo)直徑超過(guò)IlOmm的情況中，不能制造直徑波動(dòng)降低的玻璃棒，除非利用本發(fā)明。在這種情況中，本發(fā)明是有效的。[示例]實(shí)施例1在130mm的加熱器長(zhǎng)度、48mm的拉延基準(zhǔn)距離、150mm的玻璃棒目標(biāo)直徑以及拉延開(kāi)始側(cè)的初步加熱區(qū)域的長(zhǎng)度為200mm的條件下拉延兩端為錐狀部、預(yù)制體的可用區(qū)的長(zhǎng)度為1000mm、拉延開(kāi)始位置處的直徑為160. 5mm、拉延終止位置處的直徑為173mm并且在可用區(qū)中存在波動(dòng)的直徑的玻璃預(yù)制體。玻璃預(yù)制體被設(shè)定成拉延開(kāi)始位置位于加熱器中央位置C的上方并距該位置C152mm。以2050攝氏度的加熱器溫度開(kāi)始拉延。初步加熱區(qū)域的供給速度被設(shè)定為13. 3mm/min，在拉延開(kāi)始側(cè)的錐狀部的大于150mm的直徑部的目標(biāo)直徑被設(shè)定為150mm的玻璃棒目標(biāo)直徑的情況下，以利用式(1)所計(jì)算出的拉延速度來(lái)拉延上述直徑部。在長(zhǎng)度為200mm的初步加熱區(qū)域經(jīng)過(guò)加熱器中央位置C的時(shí)點(diǎn)，玻璃預(yù)制體的供給量被設(shè)定成為0mm。從此時(shí)開(kāi)始，玻璃預(yù)制體被移動(dòng)1000mm，即可用區(qū)的長(zhǎng)度。在此期間，根據(jù)玻璃預(yù)制體的直徑波動(dòng)，由圖3C中的玻璃預(yù)制體的直徑和供給速度之間的關(guān)系來(lái)確定供給速度?；诠┙o速度、拉延前的預(yù)制體直徑以及玻璃棒目標(biāo)直徑，由式(1)來(lái)確定拉延速度。結(jié)果，拉延期間的拉延基準(zhǔn)距離被保持在預(yù)定長(zhǎng)度G8mm)。在可用區(qū)經(jīng)過(guò)了距加熱器中央位置C48mm的位置之后，進(jìn)一步拉延長(zhǎng)度為200mm 的區(qū)域。在此期間，供給速度被維持在9. Omm/min，這是可用區(qū)的最終供給速度。在拉延終止側(cè)的錐狀部的大于150mm的直徑部的目標(biāo)直徑被設(shè)定為150mm的情況下，以利用式(1) 所計(jì)算出的拉延速度來(lái)拉延上述直徑部。結(jié)果，如圖5所示，可獲得非常小的直徑波動(dòng)，在該直徑波動(dòng)中，最大直徑和最小直徑之間的差值大約為1. Omm。比較例1在130mm的加熱器長(zhǎng)度、41mm的拉延基準(zhǔn)距離、150mm的玻璃棒目標(biāo)直徑以及拉延開(kāi)始側(cè)的初步加熱區(qū)域的長(zhǎng)度為200mm的條件下拉延兩端為錐狀部、預(yù)制體的可用區(qū)的長(zhǎng)度為1000mm、拉延開(kāi)始位置處的直徑為160mm、拉延終止位置處的直徑為170. 5mm并且在可用區(qū)中存在波動(dòng)的直徑的玻璃預(yù)制體。玻璃預(yù)制體的供給速度Vl被固定為lOmm/min，即供給速度Vl恒定。玻璃預(yù)制體被設(shè)定成拉延開(kāi)始位置位于加熱器中央位置C的上方并距該位置C159mm。以2050攝氏度的加熱器溫度開(kāi)始拉延。在拉延開(kāi)始側(cè)的錐狀部的大于150mm 的直徑部的目標(biāo)直徑被設(shè)定為150mm的玻璃棒目標(biāo)直徑的情況下，以利用式(1)所計(jì)算出的拉延速度來(lái)拉延上述直徑部。玻璃預(yù)制體的供給量被設(shè)定成在長(zhǎng)度為200mm的初步加熱區(qū)域經(jīng)過(guò)加熱器中央位置C的時(shí)點(diǎn)為Omm，并且玻璃預(yù)制體被供給IOOOmm長(zhǎng)度的可用區(qū)。 在該拉延期間，基于供給速度和玻璃棒的直徑由式(1)來(lái)確定拉延速度。在可用區(qū)經(jīng)過(guò)了距加熱器中央位置C 41mm的位置之后，進(jìn)一步拉延長(zhǎng)度為200mm 的區(qū)域。在拉延終止側(cè)的錐狀部的大于150mm的直徑部的目標(biāo)直徑被設(shè)定為150mm的玻璃棒目標(biāo)直徑的情況下，以利用式(1)所計(jì)算出的拉延速度來(lái)拉延上述直徑部。結(jié)果，如圖6 所示，直徑波動(dòng)的范圍寬度大約為3. 1mm，直徑波動(dòng)比實(shí)施例1中的直徑波動(dòng)大。比較例2在130mm的加熱器長(zhǎng)度、48mm的拉延基準(zhǔn)距離、150mm的玻璃棒目標(biāo)直徑并且在拉延開(kāi)始側(cè)無(wú)初步加熱區(qū)域的條件下拉延兩端為錐狀部、預(yù)制體的可用區(qū)的長(zhǎng)度為1000mm、 拉延開(kāi)始位置處的直徑為161. 2mm、拉延終止位置處的直徑為169mm并且在可用區(qū)中存在波動(dòng)的直徑的玻璃預(yù)制體。玻璃預(yù)制體被設(shè)定成拉延開(kāi)始位置位于加熱器中央位置C的下方并距該位置C48mm。以2050攝氏度的加熱器溫度開(kāi)始拉延。在最初設(shè)定玻璃預(yù)制體時(shí)，玻璃預(yù)制體的供給量被設(shè)定為Omm。從此時(shí)開(kāi)始，玻璃預(yù)制體被移動(dòng)1000mm，即可用區(qū)的長(zhǎng)度。在此期間，根據(jù)玻璃預(yù)制體的直徑波動(dòng)，由圖3C 中的玻璃預(yù)制體的直徑和供給速度之間的關(guān)系來(lái)確定供給速度?；诠┙o速度、拉延前的預(yù)制體直徑以及玻璃棒目標(biāo)直徑由式(1)來(lái)確定拉延速度。在可用區(qū)經(jīng)過(guò)了距加熱器中央位置C48mm的位置之后，進(jìn)一步拉延長(zhǎng)度為200mm的區(qū)域。在此期間，供給速度被維持在 10. lmm/min，這是可用區(qū)的最終供給速度。在拉延終止側(cè)的錐狀部的大于150mm的直徑部的目標(biāo)直徑被設(shè)定為150mm的情況下，以利用式(1)所計(jì)算出的拉延速度來(lái)拉延上述直徑部。結(jié)果，如圖7所示，在拉延開(kāi)始側(cè)產(chǎn)生+1. 5mm/-3mm的大的直徑波動(dòng)，直徑波動(dòng)比實(shí)施例1中的直徑波動(dòng)大。[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)以較大直徑減小比拉延時(shí)，所拉延的玻璃棒在長(zhǎng)度方向上的直徑波動(dòng)可被抑制。雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本發(fā)明并不局限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施方式。所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍符合最寬泛的闡釋?zhuān)院w全部這樣的變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種玻璃棒的制造方法，將較大直徑的玻璃預(yù)制體經(jīng)由爐的頂部供給到所述爐中， 并經(jīng)由所述爐的底部從所述爐拉延所述玻璃預(yù)制體，使得所述較大直徑的玻璃預(yù)制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(yù)制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?yōu)榛谒霾ＡьA(yù)制體的直徑和所述玻璃棒的目標(biāo)直徑所確定的值；由所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)來(lái)獲取用于確定所述比的所述玻璃預(yù)制體的直徑，其中通過(guò)沿著所述玻璃預(yù)制體的長(zhǎng)度方向測(cè)量拉延前的所述玻璃預(yù)制體的直徑而獲得所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)；以及以所述供給速度根據(jù)所述長(zhǎng)度方向上的所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)的波動(dòng)而變化的方式確定所述供給速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，獲取所述玻璃預(yù)制體的直徑的步驟包括從所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)獲取拉延前的所述玻璃預(yù)制體的直徑獲取位置處的直徑，其中，所述直徑獲取位置在所述玻璃預(yù)制體上距所述爐的基準(zhǔn)位置預(yù)定距離并且所述直徑獲取位置在所述玻璃預(yù)制體的直徑減小區(qū)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，確定所述供給速度的步驟包括利用在所述直徑獲取位置處所獲取的所述玻璃預(yù)制體的直徑以及限定所述供給速度和所述玻璃預(yù)制體的直徑之間的關(guān)系的直徑和供給速度數(shù)據(jù)來(lái)確定所述供給速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述直徑和供給速度數(shù)據(jù)以根據(jù)所述玻璃預(yù)制體的直徑的增大而減小所述供給速度以及根據(jù)所述玻璃預(yù)制體的直徑的減小而增大所述供給速度的方式限定所述關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述直徑和供給速度數(shù)據(jù)以在拉延期間使所述玻璃預(yù)制體的拉延基準(zhǔn)距離維持在所述預(yù)定距離的方式限定所述關(guān)系，其中，所述拉延基準(zhǔn)距離被限定為所述爐的所述基準(zhǔn)位置與根據(jù)所述直徑減小區(qū)的變形情況而限定的特定位置之間的距離，并且所述拉延基準(zhǔn)距離根據(jù)拉延前的所述直徑或所述玻璃預(yù)制體的所述供給速度而變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述拉延基準(zhǔn)距離相對(duì)于所述玻璃預(yù)制體的所述供給速度或拉延前的所述直徑的變化的改變量根據(jù)直徑減小比而不同，所述直徑減小比被限定為拉延前的所述直徑和所述目標(biāo)直徑之間的比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述直徑減小比在60% -95%的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述玻璃棒的所述目標(biāo)直徑大于或等于110mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述玻璃預(yù)制體中的可用區(qū)的拉延開(kāi)始位置到達(dá)所述爐的基準(zhǔn)位置之前開(kāi)始加熱所述玻璃預(yù)制體，其中，開(kāi)始加熱所述玻璃預(yù)制體的位置與所述可用區(qū)的所述拉延開(kāi)始位置之間的距離被設(shè)定為等于或大于所述爐中的加熱器在長(zhǎng)度方向上的長(zhǎng)度并且小于該長(zhǎng)度的三倍。
10. 一種玻璃棒的制造設(shè)備，其包括 爐；供給機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成將較大直徑的玻璃預(yù)制體經(jīng)由所述爐的頂部供給到所述爐中； 拉延機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成經(jīng)由所述爐的底部從所述爐拉延所述玻璃預(yù)制體，使得所述較大直徑的玻璃預(yù)制體被拉延成較小直徑的玻璃棒；以及控制器，其被構(gòu)造成通過(guò)所述供給機(jī)構(gòu)控制所述玻璃預(yù)制體的供給速度以及通過(guò)所述拉延機(jī)構(gòu)控制所述玻璃預(yù)制體的拉延速度，使得所述供給速度和所述拉延速度之間的比變?yōu)榛谒霾ＡьA(yù)制體的直徑和所述玻璃棒的目標(biāo)直徑所確定的值，其中， 所述控制器包括獲取單元，其被構(gòu)造成從所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)來(lái)獲取用于確定所述比的所述玻璃預(yù)制體的直徑，其中通過(guò)沿著所述玻璃預(yù)制體的長(zhǎng)度方向測(cè)量拉延前的所述玻璃預(yù)制體的直徑而獲得所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)；以及確定單元，其被構(gòu)造成以所述供給速度根據(jù)長(zhǎng)度方向上的所述所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)的波動(dòng)而變化的方式確定所述供給速度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種玻璃棒的制造設(shè)備及制造方法，其中即使在玻璃預(yù)制體和玻璃棒之間存在諸如60％-95％等的較大的直徑減小比的情況中，所述設(shè)備和方法也能夠抑制所拉延的玻璃棒中的直徑波動(dòng)。從所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)獲取玻璃預(yù)制體的用于確定上述比的直徑(D)，通過(guò)沿著預(yù)制體的長(zhǎng)度方向測(cè)量拉延前的玻璃預(yù)制體的直徑而獲得所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)，以供給速度(V1)根據(jù)長(zhǎng)度方向上的所測(cè)量的直徑數(shù)據(jù)的波動(dòng)而變化的方式確定所述供給速度(V1)。
文檔編號(hào)C03B37/014GK102399057SQ201110268760
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者乙坂哲也 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社