玻璃母材的拉伸方法
【專利摘要】一種玻璃母材的拉伸方法，用于制造產(chǎn)品成品率高的玻璃母材，包括：成形步驟，形成沿玻璃母材的長度方向玻璃母材外徑變化的錐形部；保持步驟，由卡盤保持玻璃母材；加熱步驟，由加熱源對加熱區(qū)域進(jìn)行加熱，該加熱區(qū)域是被卡盤保持的玻璃母材的長度方向上的一部分；以及拉伸步驟，在通過加熱源的加熱而使玻璃母材的一部分產(chǎn)生軟化的狀態(tài)下，沿玻璃母材的長度方向擴(kuò)大卡盤之間的間距而對玻璃母材進(jìn)行拉伸；從由加熱區(qū)域的中心表示的加熱源的位置處于拉伸起始位置的狀態(tài)開始，開始拉伸步驟，該拉伸起始位置在錐形部中被設(shè)定于玻璃母材的外徑大于或等于直胴部的平均外徑的95％且小于或等于98％的范圍內(nèi)。
【專利說明】玻璃母材的拉伸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種玻璃母材的拉伸方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 光纖用玻璃母材通過拉伸裝置進(jìn)行拉伸加工來調(diào)整外徑及長度。從而能夠使玻璃 母材與牽引設(shè)備的規(guī)格相對應(yīng)。在專利文獻(xiàn)1中記載了一種當(dāng)拉伸玻璃母材時(shí)確定玻璃母 材的基準(zhǔn)外徑位置的方法。
[0003] 專利文件1 :日本特許第4443433號(hào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明要解決的問是頁
[0005] 在拉伸玻璃母材時(shí)，在拉伸初期容易沿長度方向產(chǎn)生外徑發(fā)生波動(dòng)的外徑波動(dòng)。 牽引所得到的光纖等在產(chǎn)生了外徑波動(dòng)部分的產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此，玻璃母材的外徑波動(dòng) 是成品率降低的原因。
[0006] 用于解決問題的方案
[0007] 根據(jù)本發(fā)明第一技術(shù)方案提供一種玻璃母材的拉伸方法，包括：成形步驟，與玻璃 母材的直胴部的一端相鄰地形成沿玻璃母材的長度方向玻璃母材外徑變化的錐形部；保持 步驟，由一對卡盤保持玻璃母材的長度方向的兩端部；加熱步驟，由加熱源對加熱區(qū)域進(jìn)行 加熱，該加熱區(qū)域是被一對卡盤保持的玻璃母材的長度方向上的一部分；以及拉伸步驟，在 通過加熱源的加熱而使玻璃母材的一部分產(chǎn)生熔融軟化的狀態(tài)下，沿玻璃母材的長度方向 擴(kuò)大一對卡盤之間的間距而對玻璃母材進(jìn)行拉伸；在該玻璃母材的拉伸方法中，從由加熱 區(qū)域的中心表示的加熱源的位置處于拉伸起始位置的狀態(tài)開始，開始拉伸步驟，該拉伸起 始位置被設(shè)定于錐形部中的、玻璃母材的外徑大于或等于直胴部的平均外徑的95%且小于 或等于98%的范圍內(nèi)。
[0008] 發(fā)明的效果
[0009] 上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并未列舉出本發(fā)明的全部特征。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為玻璃旋盤100的示意圖。
[0011] 圖2為玻璃旋盤100中外徑測定器150的示意圖。
[0012] 圖3為玻璃旋盤100中加熱源140的示意圖。
[0013] 圖4為玻璃母材210中溶融軟化部216的示意圖。
[0014] 圖5為被拉伸后的玻璃母材210的局部示意圖。
[0015] 圖6為表示玻璃母材210通過拉伸而引起的外徑變化的曲線圖。
[0016] 圖7為表示玻璃母材210的拉伸前的外徑分布的曲線圖。
[0017] 圖8為表示玻璃母材210的加熱位置142與拉拽速度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0018] 圖9為表示玻璃母材210的拉伸起始端在拉伸后的外徑分布的曲線圖。
[0019] 圖10為表示玻璃母材210的拉伸起始端在拉伸后的外徑分布的曲線圖。
[0020] 附圖標(biāo)記說明
[0021] 100玻璃旋盤、110平臺(tái)、112頂面、122、124卡盤、126、128旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部、130移 動(dòng)臺(tái)、140加熱源、142加熱位置、150外徑測定器、200玻璃母材組裝體、210玻璃母材、 212直胴部、214錐形部、216溶融軟化部、222、224虛擬（dummy)棒、230加熱區(qū)域。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下通過發(fā)明的實(shí)施方式對本技術(shù)方案進(jìn)行說明，但以下實(shí)施方式并非對權(quán)利要 求書所涉及的發(fā)明進(jìn)行限定。并且，在實(shí)施方式中說明的特征組合也并非全部為本發(fā)明的 必要特征。
[0023] 圖1為玻璃旋盤100的示意圖。玻璃旋盤100在拉伸玻璃母材210時(shí)能夠用作拉 伸裝置。玻璃旋盤100以保持著包含玻璃母材210及虛擬棒222、224的玻璃母材組裝體 200的狀態(tài)示出。
[0024] 玻璃旋盤100具有平臺(tái)110、移動(dòng)臺(tái)130以及一對卡盤122、124。平臺(tái)110具有水 平固定的平坦頂面112。
[0025] -對卡盤122、124設(shè)置于平臺(tái)110的頂面112上，保持與頂面112相平行的玻璃 母材組裝體200的兩端。而且，一對卡盤122、124分別由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部126、128驅(qū)動(dòng)，使所保 持的玻璃母材組裝體200繞玻璃母材210的沿長度方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
[0026] 而且，一對卡盤122、124中的至少一方能夠沿所保持的玻璃母材組裝體200的長 度方向移動(dòng)。從而能夠改變一對卡盤122U24彼此之間的間距。
[0027] 移動(dòng)臺(tái)130設(shè)置于平臺(tái)110的頂面112上，搭載加熱源140及外徑測定器150。而 且，移動(dòng)臺(tái)130在頂面112上與所搭載的加熱源140及外徑測定器150 -體地沿由一對卡 盤122、124所保持的玻璃母材組裝體200的長度方向移動(dòng)。
[0028] 作為加熱源140例如可以使用氫氧焰燃燒器，從周面對由一對卡盤122、124所保 持的玻璃母材組裝體200進(jìn)行加熱。作為外徑測定器150可以使用激光外徑測定器。
[0029] 在上述玻璃旋盤中，在由卡盤122、124保持著玻璃母材210的狀態(tài)下由加熱源140 對玻璃母材210進(jìn)行加熱，從而能夠加熱玻璃母材210的長度方向上的一部分而使其溶融 軟化。此處，由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部126、128使玻璃母材210 -邊旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行加熱，從而能夠在周 向上均勻地加熱玻璃母材210的長度方向上的一部分。
[0030] 而且，在玻璃母材210的一部分處于溶融軟化的狀態(tài)下，使一對卡盤122、124中至 少一方的卡盤122沿圖中箭頭A的方向移動(dòng)以擴(kuò)大一對卡盤122U24之間的間距，從而能 夠拉伸玻璃母材210。而且，在玻璃母材210中被拉伸的部分發(fā)生縮徑使外徑減小。
[0031] 進(jìn)一步地，持續(xù)進(jìn)行由加熱源140進(jìn)行的加熱及由卡盤122、124進(jìn)行的拉伸，并同 時(shí)由移動(dòng)臺(tái)130使加熱源140在玻璃母材210的長度方向上沿圖中箭頭B所示方向移動(dòng)。 從而能夠橫跨整個(gè)長度地拉伸玻璃母材210。如此一來，從位于玻璃母材210 -端側(cè)的拉伸 起始位置開始拉伸，持續(xù)到位于玻璃母材210的另一端側(cè)的拉伸終止位置，從而能夠拉伸 玻璃母材210的大致整個(gè)長度。
[0032] 另外，拉伸的玻璃母材210可以采用例如外部氣相沉積法（Outside Vapour Deposition，OVD法）制造。在OVD法中，向氫氧焰燃燒器中伴隨著氧氣及氫氣同時(shí)供應(yīng)作 為玻璃原料的四氯化硅等，以產(chǎn)生氫氧焰。使在氫氧焰中通過水解反應(yīng)生成的玻璃微粒子 沉積于核心母材的表面。從而在核心母材的表面上形成多孔質(zhì)玻璃層。
[0033] 進(jìn)一步地，通過對多孔質(zhì)玻璃層進(jìn)行脫水、燒結(jié)，進(jìn)行透明玻璃化從而形成透明 的玻璃母材210。這樣得到的玻璃母材210的至少一部分形成外徑沿長度方向大致恒定 的直胴部212。玻璃母材210對應(yīng)于牽引光纖的牽引工序中使用的設(shè)備來調(diào)整外徑及長 度。另外，玻璃母材210的制造并不限于OVD法，也可以為氣相軸向沉積法（Vapor Axial Deposition，VAD法）、改進(jìn)的化學(xué)外部氣相沉積法（Modified Chemical Vapor Deposition， MCVD法）等其他制造方法。
[0034] 可以在玻璃母材210的長度方向上的兩端或一端上通過焊接等方式焊接虛擬棒 222、224,在形成了玻璃母材組裝體200的狀態(tài)下保持于玻璃旋盤100上。包含虛擬棒222、 224的玻璃母材組裝體200通過由卡盤122、124夾持虛擬棒222、224的端部從而被保持在 玻璃旋盤100上。
[0035] 據(jù)此，能夠防止玻璃母材210被卡盤122、124等損傷。換言之，當(dāng)在玻璃母材210 的端部已經(jīng)產(chǎn)生了氣泡、破損等缺陷時(shí)，可以不使用虛擬棒222、224,而是由卡盤122U24 直接夾持玻璃母材210。
[0036] 在將虛擬棒222焊接于玻璃母材210的一端的情形中，例如當(dāng)拉伸玻璃母材210 時(shí)，該一端可以為開始拉伸側(cè)的端部。此時(shí)，當(dāng)在玻璃母材210的兩端設(shè)置虛擬棒222、224 時(shí)，追加的虛擬棒224設(shè)置于玻璃母材210的拉伸終止側(cè)的一端。
[0037] 進(jìn)一步地，玻璃母材210可以設(shè)置錐形部214,該錐形部214至少與開始拉伸側(cè)的 端部相鄰，在玻璃母材210的長度方向上越接近玻璃母材210的端部，外徑就越逐漸減小。 錐形部214例如可以通過對玻璃母材210進(jìn)行研磨加工而形成。據(jù)此，玻璃母材210具有： 外徑在長度方向上大致恒定的直胴部212,以及外徑連續(xù)變化的錐形部214。
[0038] 另外，在玻璃母材210上設(shè)置有錐形部214的情形中，焊接在玻璃母材210的設(shè)置 有錐形部214的端部的虛擬棒222的外徑可以與錐形部214的端部外徑相等。據(jù)此，在包 含虛擬棒222的玻璃母材組裝體200中，通過直胴部212、錐形部214及虛擬棒222使外徑 連續(xù)變化。而且，虛擬棒222、224可以由具有與玻璃母材210的成分相同或類似的成分的 材料形成。
[0039] 如上所述，在對構(gòu)成玻璃母材組裝體200的玻璃母材210進(jìn)行拉伸加工時(shí)，首先借 助于虛擬棒222、224由卡盤122、124進(jìn)行夾持，將玻璃母材210保持在玻璃旋盤100上。然 后使用外徑測定器150對玻璃母材210的拉伸前外徑進(jìn)行測定。
[0040] 圖2為玻璃旋盤100中的外徑測定器150的示意圖。外徑測定器150在玻璃母材 210的長度方向上被配置在緊靠加熱源140的位置，對玻璃母材組裝體200的外徑進(jìn)行測 定。
[0041] 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)130移動(dòng)時(shí)，外徑測定器150與加熱源140共同移動(dòng)。因此，在移動(dòng)臺(tái) 130的移動(dòng)方向上將外徑測定器150配置為比加熱源140靠前的情形中，外徑測定器150對 正要拉伸之前的玻璃母材組裝體200的外徑進(jìn)行測定。而且，在移動(dòng)臺(tái)130的移動(dòng)方向上 將外徑測定器150配置在加熱源140之后的情形中，外徑測定器150對剛剛拉伸后的玻璃 母材組裝體200的外徑進(jìn)行測定。
[0042] 當(dāng)使用玻璃旋盤100拉伸玻璃母材210時(shí)，基于對要拉伸的玻璃母材210進(jìn)行測 定而得到的拉伸前外徑值和成為目標(biāo)拉伸后外徑，即目標(biāo)外徑值，設(shè)定除了由加熱源140 帶來的加熱量以外的、包含加熱源140(移動(dòng)臺(tái)130)的移動(dòng)速度V b[mm/分]以及由卡盤 122、124的移動(dòng)所產(chǎn)生的玻璃母材210的拉拽速度Vt (z) [_/分]的拉伸條件。
[0043] 另外，可以同時(shí)執(zhí)行對玻璃母材210的加熱和拉伸，以及測定外徑和計(jì)算拉伸條 件。然而，外徑測定器150測定玻璃母材210的外徑的位置與拉伸被加熱溶融的玻璃母材 210的位置之間的錯(cuò)位有時(shí)會(huì)影響外徑控制的精度。
[0044] 因此，在加熱及拉伸玻璃母材210之前不對加熱源140進(jìn)行點(diǎn)火，而是使用外徑測 定器150橫跨玻璃母材210的長度方向上的全長地預(yù)先測定玻璃母材210的外徑。從而能 夠預(yù)先得到要拉伸的玻璃母材210在長度方向上的外徑分布，基于所得到的外徑分布計(jì)算 要拉伸的玻璃母材210的平均外徑，從而較為精確地設(shè)定拉伸條件。
[0045] 在將拉伸前具有外徑D1 [mm]的玻璃母材210拉伸到目標(biāo)外徑D2 [mm]的情形中，力口 熱源140的移動(dòng)速度Vb[mm/分]與拉拽速度Vt(Z) [mm/分]可以基于下式1進(jìn)行計(jì)算。此 處，變量z是指玻璃母材210的長度方向上的位置z [mm]，D2(Z)是指玻璃母材210在位置 z處的外徑。
[0046] 【式1】

【權(quán)利要求】
1. 一種玻璃母材的拉伸方法，包括： 保持步驟，由一對卡盤保持玻璃母材的長度方向兩端，該玻璃母材在直胴部的一端具 有外徑沿長度方向變化的錐形部； 加熱步驟，由加熱源對加熱區(qū)域進(jìn)行加熱，該加熱區(qū)域是被所述一對卡盤保持的所述 玻璃母材的長度方向上的一部分；以及 拉伸步驟，在通過所述加熱源的加熱而使所述玻璃母材的一部分產(chǎn)生軟化的狀態(tài)下， 沿所述玻璃母材的長度方向擴(kuò)大所述一對卡盤之間的間距而對所述玻璃母材進(jìn)行拉伸；在 該玻璃母材的拉伸方法中， 從由所述加熱區(qū)域的中心表示的所述加熱源的位置處于拉伸起始位置的狀態(tài)開始，開 始所述拉伸步驟，該拉伸起始位置被設(shè)定于所述錐形部中的、所述玻璃母材的外徑大于或 等于所述直胴部的平均外徑的95%且小于或等于98%的范圍內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 所述保持步驟包括：在所述錐形部中的與所述直胴部相反一側(cè)將虛擬棒焊接于所述玻 璃母材的端部的步驟；以及所述一對卡盤中的至少一方借助于所述虛擬棒保持所述玻璃母 材的步驟； 所述虛擬棒具有小于或等于所述拉伸步驟中拉伸后的目標(biāo)外徑的外徑； 所述錐形部中的所述玻璃母材的外徑從所述直胴部朝所述虛擬棒連續(xù)變化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 進(jìn)一步包括：預(yù)熱步驟，在所述加熱步驟之前，使所述加熱源從比所述拉伸起始位置遠(yuǎn) 離所述直胴部的預(yù)熱起始位置開始朝所述拉伸起始位置移動(dòng)； 所述預(yù)熱起始位置位于從所述拉伸起始位置離開直到大于或等于所述直胴部的平均 外徑的50 %的距離的位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 進(jìn)一步包括：預(yù)熱步驟，在所述加熱步驟之前，使所述加熱源從比所述拉伸起始位置遠(yuǎn) 離所述直胴部的預(yù)熱起始位置開始朝所述拉伸起始位置移動(dòng)； 所述預(yù)熱起始位置位于從所述拉伸起始位置離開直到大于或等于所述直胴部的平均 外徑的100%且小于或等于所述直胴部的平均外徑的200%的距離的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 在所述預(yù)熱步驟中，在固定著所述玻璃母材的狀態(tài)下，使所述加熱源沿所述玻璃母材 的長度方向移動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 所述拉伸步驟包括：使所述加熱源沿所述玻璃母材的長度方向相對移動(dòng)，橫跨所述玻 璃母材的全長地進(jìn)行拉伸的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 所述加熱步驟包括：使被所述一對卡盤保持的所述玻璃母材一邊繞著沿所述玻璃母材 的長度方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行加熱的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 所述加熱步驟包括：由氫氧焰燃燒器對所述玻璃母材進(jìn)行加熱的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 進(jìn)一步包括：在所述加熱步驟之前測定所述玻璃母材沿所述玻璃母材的長度方向的外 徑分布的測定步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 在所述拉伸步驟之前基于在所述測定步驟取得的所述玻璃母材的所述外徑分布設(shè)定 所述玻璃母材的拉伸條件，所述拉伸條件包括：所述加熱源的加熱量、所述玻璃母材和所述 加熱源的相對移動(dòng)速度、以及所述一對卡盤中的至少一方的移動(dòng)速度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的玻璃母材的拉伸方法，其中， 所述測定步驟包括：由激光外徑測定器測定所述玻璃母材的外徑的步驟。
【文檔編號(hào)】C03B37/012GK104276753SQ201410313663
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月2日
【發(fā)明者】藤井秀紀(jì) 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社