JP4820300B2 - 円筒状ガラス体を製造する垂直延伸法 - Google Patents

Description

本発明は、垂直に配向されている加熱チューブを有する加熱域へガラスシリンダーを連続的に送り、前記加熱チューブの縦軸に対してガラスシリンダーの縦のシリンダー軸を調整し、ガラスシリンダーを区分毎に軟化し、その軟化したガラスシリンダーからガラスストランドを延伸し、そしてこのガラスストランドを定寸に切断して円筒状ガラス体を得る、特に石英ガラスである円筒状ガラス体を製造する垂直延伸法に係るものである。

更に、本発明は垂直に配向された加熱チューブを有する加熱域と、この加熱チューブの縦軸に対して延伸しようとするガラスシリンダーの縦のシリンダー軸を調整する調整手段とを備え、円筒状ガラス体を垂直延伸法により製造する装置に係るものである。

これらの方法と装置とは、オプティカルファイバーのプリフオームもしくはオプティカルファイバーそれ自体で、所望の横断面とした円筒要素、特に石英ガラスのチューブとロッドの製造に使用する。ＤＥ１０１ １７ １５３Ａは中空シリンダーから延伸することにより石英ガラスの中実のシリンダーを製造する垂直延伸法を開示している。そこでは石英ガラスをチューブもしくはロッドの形で上から垂直に加熱チューブに送り、そして区分毎にその加熱チューブ内で軟化させ、その軟化された区分からドラッガーを使ってガラスストランドを延伸して、石英ガラスシリンダーの軟化区分に延伸バルブを形成する。加熱チューブの中心軸に対する石英ガラスの半径方向のおおよその配向は目で行われている。

これでは加熱チューブの内側の石英ガラスシリンダーの最適延伸位置を感知することはできず、そして狙いとしている精度を出せない。加熱チューブの内側の石英ガラスの位置はそれから得られるガラス体の質に決定的な影響を持っていることが判っている。ガラス体の半径方向の横断面の形状が楕円形だったり、オプティカルファイバーのプリフオームやオプティカルファイバーの形の石英体でコアと被覆との間にずれが認められたりする。ファイバー品質の重要な評価パラメーターは、自由に動ける状態でのファイバーの曲りである（「ファイバーカール」と言う）。ＥＰ０ ５９８ ３４９Ａ１に説明されているように、ロッド・イン・チューブ技術により延伸する際、同軸配置した要素の延伸中もしくはプリフオーム中の何れかで理想的な円筒対称からのずれによりファイバーカールは生じる。０．５mm／m以下の延伸ガラスストランドの曲りを常に得ようとすれば延伸軸に対し縦の円筒軸の軸配向を調整しなければならない。

ガラスシリンダーをそれの縦軸の周りで回転することにより半径方向に不均一な加熱を補償しようとしたが、これは装置の制御技術に多大な努力を必要とする。

本発明の目的は、垂直延伸により得られる円筒状ガラス体の寸法安定性をガラス体を回転させることなく最適化する方法と装置とを提供することであり、そして加熱チューブ内のシリンダーの最適延伸位置を決定できるようにし、そしてそれを目標として利用できるようにすることである。

方法について言えば、上述の方法から出発して本発明に従って目的を達成するのであるが、その調整操作は、第１の水平感知面内でガラスシリンダーの縦のシリンダー軸の第１の半径方向のｘ‐ｙ位置の値を検出し、その第１のｘ‐ｙ位置に配置されたガラスシリンダーを延伸して試験ガラスストランドとし、そして、
ａ）その試験ガラスストランドの半径方向の円形もしくは環状の実際の寸法状態を計測する段階、
ｂ）この円形もしくは環状の実際の寸法状態と所望の状態との間のずれを、延伸中の加熱チューブの内壁に対するガラスシリンダーの位置を考慮してそれの大きさと位置について決定する段階、
ｃ）そのずれの大きさと位置と補正係数Ｋに基づいて縦のシリンダー軸の補正ｘ‐ｙ位置を計算する段階、
ｄ）少なくとも第１の水平感知面においては当該補正ｘ‐ｙ位置に縦のシリンダー軸があるように加熱チューブにガラスシリンダーを据える段階、そして
ｅ）当該補正ｘ‐ｙ位置に据え込んだガラスシリンダーを引いて別の試験ガラスストランドを得る段階
を含む方法を一度もしくは反復して実施する。

加熱チューブは普通グラファイトもしくはセラミック材料の要素である。製造変数のため加熱チューブの密度は半径方向で不均一に分布する。加熱チューブの壁の内側の不均一と炉構造の軸方向の非対称性とが温度場の特性を乱して加熱チューブの内側で軸方向の非対称な温度分布をつくってしまう。加熱炉の他の干渉要因は、例えば、加熱チューブの周りの絶縁であり、または延伸パラメーター、例えば温度、ガスの流れ、もしくはガラスシリンダーの半径方向の横断面である。

温度場の非対称性とこの温度場の内側のガラスシリンダーの位置とに応答して、延伸されたガラスストランドのロッドもしくはチューブ形状に系統的な寸法変動が見られる。横断面の楕円形はロッドとチューブとに認められ、そしてチューブに「壁厚の偏差」（wall one‐sidedness）が観察されるが、これはチューブの壁厚が半径方向で不規則となっていることを意味している。

加熱チューブ内に配置されたガラスシリンダーが均一な、そして実質的に軸方向に対称的な加熱を受けた半径方向のｘ‐ｙ位置が少なくとも一つはどの加熱チューブ内にもあって、そこに配置されたガラスシリンダーの延伸中はガラスストランドの、そしてその結果としてのガラス体の満足すべき寸法安定性は達成されている。本文ではその半径方向の延伸位置の具体的な位置を「最適半径延伸位置」もしくは「スイートスポット」と称している。この位置は加熱要素毎に異なる。

加熱チューブを交換した時に、もしくは加熱チューブの内側の温度プロフイールにインパクトを加えるような別の変化があった時、その都度最適半径延伸位置は異なってくる。

それ故、本発明では、延伸しようとするガラスシリンダー内へのエネルギー入力が延伸バルブの領域で半径方向でできるだけ均一となっている少なくとも一つの「スイートスポット」を加熱チューブの乱された温度場内に見付け出し、そして延伸しようとするガラスシリンダーをこのｘ‐ｙ位置に据え込むのである。「スイートスポット」に配置されたガラスシリンダーを延伸しているときは所望の幾何学的形状はよく調整され、そして延伸プロセス中保たれることができる。

そのような最適化のための決定的な要因は加熱チューブ内の縦のシリンダー軸の水平配置（ｘ‐ｙ位置）である。加熱チューブの縦軸の方向（ｚ位置）においては温度は連続的に変化しており、ガラスシリンダーもしくはこの方向での延伸バルブの位置はガラスストランドの寸法安定性に対してあまり重要ではない。

ロッド、チューブ、プリフオームもしくはオプティカルファイバーは定寸に切断することによってガラスストランドから得られる。ガラスシリンダーは中実な円柱、中空円筒、オプティカルファイバー用プリフオームであり、もしくはそれはＥＰ０ ５９８ ３４９ Ａ１に説明されているように、いわゆるコアロッドの同軸配置の部分（ファイバーの内側領域はガラス）、そしてそのコアロッドを包囲している一つもしくは幾つかのクラッデイングガラスチューブであり、そして垂直延伸とコラプスによりオプティカルファイバーのプリフオームもしくはオプティカルファイバーそのものを得る。

本発明の方法では加熱チューブの縦軸に対してのガラスシリンダーの調整は、「スイートスポット」を見出す基としての一つもしくは幾つかの予備試験を含んでおり、そして見出した「スイートスポット」にガラスシリンダーを据え込む方法を含んでいる。

このために、ガラスシリンダーを最初に試験で引出し、そしてそれの最初の半径方向のｘ‐ｙ位置を第１の水平感知面内で正確に検出する。半径方向のｘ‐ｙ位置を検出するため光学的、機械的、電気的、磁気的、キャパシティブもしくはインダクティブな方法が適している。大事なことはそのｘ‐ｙ位置の座標が明確にそして量的に決定されることである。光学的な検出の場合第１の水平感知面は簡単のため加熱チューブより上で広がっている。

この「試験ガラスシリンダー」はガラス体に延伸すべき「良いシリンダー」であるか、もしくは同じ材料からできていて、「良いシリンダー」よりも質の悪い「ダミーのシリンダー」のどちらかである。

最初のガラスシリンダーを第１の試験ガラスストランドに延伸し、これは壁厚もしくは横断面積のような半径方向の寸法もしくは環状寸法において最初のガラスシリンダーと異なっている。その半径方向の円形もしくは環状の寸法を測定して、第１の試験ガラスストランドの半径方向寸法の実際の状態を得る。通例、半径方向の寸法の実際の状態は試験ガラスストランドもしくはそれのピースの縦の円筒軸に沿っての幾つかの計測から得られる。

その円形もしくは環状寸法の実際の状態と所望の状態との間のずれを、そのずれの大きさについて、そして延伸中加熱チューブの内壁に対するそれの位置について量で表わす。決定される所望の幾何学的形状からのずれは、加熱チューブの内側の実際のｘ‐ｙ位置の移動に対するインパクトであり、その移動は続けて生じ、その移動ベクトルの方向はここではずれの相対的位置により決められ、そして移動ベクトルの長さはずれの大きさにより決められる。

このずれのベクトルを計算するため補正係数を使うが、この補正係数は加熱チューブ毎に異なり、そして個別に決定されなければならない。延伸ガラスストランドにおける円形もしくは環状寸法に対する第１感知面の領域内のガラスシリンダーの移動のインパクトをこの補正係数は量として考慮している。この計算に基づいて、延伸されたガラスストランドの大きい寸法安定性を期待できるｘ‐ｙ位置について補正値が得られる。

次に、少なくとも第１の水平感知面のレベルで縦のシリンダー軸が補正ｘ‐ｙ位置にあるように同じガラスシリンダーもしくは別の試験シリンダーのどちらかを据える。このためいま使ったガラスシリンダーを延伸プロセスで新しく据えるか、またはこの、もしくは別の試験シリンダーを新しく据えるため延伸プロセスを中断する。別の試験シリンダーを使うときこれは「ダミーシリンダー」もしくは「良いシリンダー」であるかもしれない。補正ｘ‐ｙ位置におけるこの新しい据え込みは手で、もしくはコンピューター制御により行われる。

補正ｘ‐ｙ位置にガラスシリンダーを再現可能に据え込むためには方法の段階「感知」を基本に上述の手段が適当である。

正確にそして再現可能に補正ｘ‐ｙ位置に据え込まれたガラスシリンダーは延伸されて別の試験ガラスストランドとなる。ずれの大きさと位置に対するｘ‐ｙ位置の補正の効果は、方法の段階「測定」と「決定」（段階ａとｂ）を参照して上に説明したように、延伸された別のガラスストランドもしくはそれから切断したそれの部分を測定して調整する。

円形のもしくは環状の寸法の実際の状態と望ましい状態との間のずれが満足できる程度に小さい場合には補正ｘ‐ｙ位置が「スイートスポット」であり、これを同じ加熱チューブを使っての現在の垂直延伸プロセスに、もしくは続いての延伸プロセスに使える。その場合、加熱炉で実際使われているガラスシリンダーをさらに延伸してガラスストランドとすることができるし、別のガラスシリンダーと取り替えてそれを補正ｘ‐ｙ位置で使える。

他の仕方では、別の試験ガラスストランドの円形もしくは環状の寸法の実際の状態と所望の状態との間で見出されるずれを基にして別の補正ｘ‐ｙ位置が計算される。方法段階「据え込み」と「延伸」（段階ｃ、ｄそしてｅ）とが上に説明したようにこの別の補正ｘ‐ｙ位置を基にして繰り返される。

試験ガラスストランドの円形もしくは環状寸法が所望の状態に満足できるほどに近づくまで何度でも方法段階ａないしｅをこうして反復し、何度か補正されたｘ‐ｙ位置が実際の延伸プロセスの、そしてその同じ加熱炉におけるその後の延伸プロセスの「スイートスポット」として使える。

今据え込んだガラスシリンダーもしくは試験ガラスシリンダーをここで使用する。方法段階をさらに反復することは、延伸試験ガラスストランドが円形の、もしくは環状の寸法の実際の状態と所望の状態との間のずれが小さいことを示していれば必要ない。

「スイートスポット」についてのガラスシリンダーのｘ‐ｙ位置の補正とそれにより達成された延伸されたガラスストランドの円形もしくは環状寸法の改善は別のガラスストランド自体の悪化を伴うこととなることがある。特に、ガラスストランドの軸方向の曲りに注意しなければならない。そのような曲りは、もしもガラスシリンダーの中心軸が引っ張り軸の外側にあると起きる。別のガラスストランド自体のそのような悪化が許容できないほどであると、これ自体と、延伸ガラスストランドの円形もしくは環状の寸法との間で妥協を見つけなければならない。通例、所定の規制範囲内にその特性と寸法とが収まっているならよいとする。必要なら、新しく見つけた「スイートスポット」に延伸軸を揃えなければならず、そのことは延伸手段の調整し直しを含む。

特にそれについて見れば、その所望状態はその円形もしくは環状の寸法の理想状態に、もしくは規制により予め決定されている、許容できる理想状態からのずれに一致する。

本発明の方法では、ガラスシリンダーの中心軸の周りでの回転を必要とすることなく、半径方向の寸法についての、特に壁厚の偏差についての延伸ガラスストランドの質を改善できる。中心軸周りでの回転とは異なり、本発明の方法は壁厚の偏差を示す環状のガラスシリンダーを出発材料としても満足すべきものとなる。延伸ガラスストランドにおける壁厚の偏差を除去するためそのようなガラスシリンダーを加熱域の内側で温度プロフイールと非対称に配置しなければならない。

第１の感知面のガラスシリンダーの光像の発生と少なくとも加熱チューブの部分もしくは加熱チューブに対して固定されている較正体の光像の発生を第１の半径方向のｘ‐ｙ位置の値の検出が含んでいると特に有用であることが判った。

第１感知面内のガラスシリンダーと加熱チューブとの配置の光像を適当な記録装置により発生させ、モニターのような表示媒体、ディスプレイ・デバイスに表示し、もしくは印刷する。第１の半径方向のｘ‐ｙ位置を決定する座標はコンピューターを使ってもしくは手でその像を基にして決定される。この半径方向のｘ‐ｙ位置は通常は半径方向の加熱チューブの横断面内でガラスシリンダーの中心軸の位置である。その座標は半径方向のｘ‐ｙ位置を後で補正するため記録される。座標の正確な、そして再現可能な決定はこうして簡単な仕方で可能となる。加熱チューブの代りに、もしくはそれを補足するものとして、算出しようとする像が加熱チューブの中心軸との既知の定位置にある較正体を示すこともある。

管状の試験ガラスストランドを延伸して、管状の試験ストランドの半径方向の壁厚プロフイールの測定をカバーする方法段階ａに従って計測するのが好ましい。

加熱チューブの内側の温度の非均一性に壁厚の偏差は特に影響され易い。それ故、一つもしくは幾つかの試験ガラスシリンダーを使った予備試験を基礎として好ましくは事前に、中実のシリンダーの形をしたガラスシリンダーを延伸しているとき「スイートスポット」を決定する。

方法段階ａでの測定は管状の試験ガラスストランドの壁厚プロフイールの測定から成り、環形状からの壁形状のずれ（壁厚の偏差）を測定し、そしてそのずれの大きさを、管状壁の最も厚い点での厚みと最も薄い場所との差の絶対値として決定する。さらに、加熱チューブの内壁に対する管状壁の最も薄い場所の相対位置を延伸プロセス中に（第１の感知面へのチューブの半径方向の横断面の投影という形で）決定する。

外直径が５０mm以上ではない、特に好ましいのは１０mmと２０mmとの間にあるようにして管状ガラスストランドを延伸する。

主として試験材料は直径の小さい管状の試験ストランドとして用意される。この管状の試験ストランドで円形の、もしくは環状のずれの大きさを決定し、そのずれをｘ‐ｙ位置の修正に使用し、そして後で延伸しようとする厚いガラスストランドの直径に見合うまで大きくする。

本発明の方法の特に好ましい実施では方法段階ａの測定は延伸中に行われ、試験ガラスストランドの円周に分布している複数の測定点で円形もしくは環状の寸法が決定される。

延伸試験ガラスストランドの円形もしくは環状の寸法を延伸中監視し、そしてｘ‐ｙ位置の補正に起因するインパクトを直ちにチェックし、そして必要なら、補正する。
結果として、「スイートスポット」を迅速に決定できる。この目的のため、試験ガラスストランドの外周を巡りそしてその周りで振動する測定装置（壁厚測定器）を使用し、もしくはその外周に分布している複数の定置測定装置を使用する。

代替として、もしくは加えて、方法段階ａの測定を、ガラスシリンダーの延伸に続いて、定寸切断の試験ガラスストランドのピースに定位置壁厚測定器を使って行う。

この処置では比較的簡単で、費用のかからぬ測定装置で十分である。その装置は制御の目的で使用するのが好ましい。

管状の試験ガラスストランドにおいてｘ‐ｙ位置と補正されたｘ‐ｙ位置との間の距離Ａは以下の寸法計算式に従って算出される。
Ａ＝Ｋ×壁厚の偏差
ここで、壁厚の最大値と最小値との間の差分として壁厚の偏差を表わすとすればＫは５と４０との間の補正係数である。

補正係数は、加熱手段を使っての延伸毎に一定しているインパクト（これらは加熱チューブの実質的なインパクトである）をカバーし、そして延伸パラメーターにより変わってくるインパクトもカバーしている。これらは出発ガラスシリンダーの温度であり、幾何学的形状、均質性そして寸法安定性である。加熱チューブはさて置いて、今のガラスシリンダーの楕円形状もしくは壁厚の偏差が「スイートスポット」の位置に対してインパクトを有する。壁厚の偏差は任意の仕方で決定できる。それは例えば、平均壁厚からの最大ずれとして決定できる。上述の補正係数は、壁厚の最大値と最小値との間の差分として壁厚の偏差が示されるとき適用できる。

温度プロフイールが非対称となっている加熱チューブ内に管状の試験ガラスシリンダーを配置することが原因となってチューブ表面の最も熱い場所が最も薄いチューブ壁となる。それ故、ガラスシリンダーの補正ｘ‐ｙ位置は、加熱チューブの最も熱い場所からガラスシリンダーが離れているようにガラスシリンダーの補正ｘ‐ｙ位置を算出する。この移動路、すなわちｘ‐ｙ位置の実際の値と補正値との間の距離Ａは、チューブの幾何学的配置について測定されたずれの大きさ（例えば、チューブの壁厚の最大値と最小値との間の差）により決まり、そして上記の寸法式により算出される。

第１の感知面から離れた第２の水平感知面内のガラスシリンダーの縦軸の第１の半径方向のｘ‐ｙ位置の値を決定するのが好都合であることが判っている。

２つの異なる水平面内における加熱チューブの内側でガラスシリンダーの位置を測定し、それによりシリンダー軸を加熱チューブの縦軸と延伸方向とに平行に整列させる。このことがガラスシリンダーの曲りに対する改善となる。傾いて取りつけられたシリンダー・ピースもしくは延伸システムの不整列はこうして修正される。

上述の予備試験の助で「スイートスポット」を検出した後最適測定を行い、そして第１の感知面にガラスシリンダーを据え込むのが好ましい。

延伸軸に対するガラスシリンダーの縦軸の配向を最適とするため延伸軸に対してガラスシリンダーの異なる傾斜をセットする。ガラスシリンダーを延伸して試験ガラスストランドとする度に、その延伸された試験ガラスストランドの半径方向のもしくは環状の寸法を決定し、それから補正傾斜をその決定を基礎にして算出する。それについては半径方向のｘ‐ｙ位置を最適にする試験について上に説明した。

好ましい方法の変形態様では、方法ｄ段階によるガラスシリンダーの据え込みでは補正ｘ‐ｙ位置へのガラスシリンダーの転移はコンピューター調整によりなされる。

ガラスシリンダーのコンピューター調整の転移が先に算出したデーターを基礎にして補正ｘ‐ｙ位置に正確に配置することを保障している。この仕方が、上に説明したガラスシリンダーの位置の光学的検知と組合せて特に有用であることが判っている。

さらに、「スイートスポット」を決めるのに試験材料から成るガラスシリンダーを使うのが有利であることが判っている。

この仕方が材料の節約にもなる。「スイートスポット」を決めるため廉価な材料の幾何学的に精確な試験ガラスシリンダーを第１の良いシリンダーの前に使う。これらは良いシリンダーと同じ外直径（外直径、内直径）を、もしくは小さい外直径を有する。試験ガラスシリンダーを良いシリンダーへ溶接することもできる。

装置について言えば上述の目的は、上述の既知形式の装置から出発して、本発明に従ってそれに以下の調整手段を設けることにより達成される。その調整手段は、
ａ）ガラスシリンダーの縦のシリンダー軸の第１の水平感知面内の第１の半径方向のｘ‐ｙ位置の値を検出する感知手段と、
ｂ）ガラスシリンダーから延伸された試験ガラスストランドの半径方向の円形もしくは環状の実際の寸法状態を計測する計測手段と、
ｃ）この円形もしくは環状の実際の寸法状態と所望の状態との間のずれを、延伸中の加熱チューブの内壁に対するガラスシリンダーの位置を考慮して、それの大きさと位置について決定し、そしてそのずれの大きさと位置と補正係数Ｋに基づいて加熱チューブの内側での縦のシリンダー軸の補正ｘ‐ｙ位置を計算するマイクロプロセッサと、
ｄ）少なくとも第１の水平感知面においては当該補正ｘ‐ｙ位置に縦のシリンダー軸があるように加熱チューブにガラスシリンダーを据える移動手段とを備えている。

加熱チューブは製造変動に起因して密度が半径方向に不均一となるグラファイト要素であるのが普通である。加熱チューブの壁の内側の不均一性と炉構造における軸方向の非対称性とが温度の場としての乱れを生じさせて加熱炉の内側の軸方向で非対称性の温度分布を生じ、これは本発明の方法を参照して上に既に説明したように、加熱チューブを使用して延伸しているガラス要素に系統的な寸法のずれを結果的に生じさせていく。

本発明の方法は加熱チューブの分布温度場における「スイートスポット」を見つけて、その見つけた「スイートスポット」におけるガラスシリンダーの反復可能な据え込みを保証する。

このため加熱チューブ内の第１の水平感知面におけるガラスシリンダーの最初の半径方向のｘ‐ｙ位置を正確に検出する感知手段を設ける。この感知手段は光学的な、電気的な、磁気的な、キャパシティブもしくはインダクティブなセンサーであってガラスシリンダーのｘ‐ｙ位置を決定する。

ガラスシリンダーから試験ストランドを延伸する。測定手段はこの試験ガラスストランドの半径方向の円形のもしくは環状の寸法の実際の状態を測定する。その円形のもしくは環状の寸法の実際の状態と所望の状態との間の差分、すなわちずれの大きさと、延伸中の加熱チューブの内壁とのそれらの相対的な位置とについて、定量化する。

決定されたずれを使って加熱チューブ内の縦のシリンダー軸の補正ｘ‐ｙ位置を算出する。一つのｘ‐ｙ位置からその補正ｘ‐ｙ位置への移動ベクトルは例えばマイクロプロセッサで計算され、そしてそのことは本発明の方法について上で既に説明した。

縦のシリンダー軸が少なくとも第１の水平感知面内の補正ｘ‐ｙ位置にあるように移動手段により補正位置にガラスシリンダーを据え込む。その補正ｘ‐ｙ位置におけるガラスシリンダーの正確な位置決めは感知手段により調節される。

本発明の装置によりガラスシリンダーの位置は第１の感知面内で正確に検知され、そしてその位置における所定の変化は再現可能な仕方で調整されることができる。

本発明の装置の有利な発展は従属請求項に明らかである。従属請求項に示された装置の形態が本発明の方法に関する従属請求項に記述の方法をコピーしている限度までその対応する方法の請求項について既になされた上述の説明を参照して装置について説明を加えたこととする。

本発明を添付図を参照して以下に詳述する。

図１の装置は抵抗型加熱炉を備えており、この加熱炉は断面が円形の加熱域３を包囲するグラファィトの垂直加熱チューブ１から本質的に構成されている。図１はこの加熱チューブ１より上の水平断面図（第１の感知面Ｅ１）と、この第１の感知面Ｅ１のｘ方向とｙ方向とを表わしている軸でプロットされる座標系とを示し、それの中心点は加熱チューブ１の中心軸２を通っていて、それは点２として示している。

加熱チューブの外側の垂直部材５ａ、５ｂは図１の平面図では点５ａ、５ｂで示されている。垂直部材５ａ、５ｂは加熱軸１の中心軸２と平行になっており、それらの位置はｘ軸（垂直部材５ａ）とｙ軸（垂直部材５ｂ）に丸印をつけて示している。

加熱チューブ１の中心軸２に（できれば）平行に縦軸を揃えている石英ガラスの中空シリンダー４が加熱チューブ１の上方の開端から突出している。図１では第１の感知面Ｅ１のレベルで中空シリンダー４の縦軸１６は加熱チューブ１の中心軸２に正確に合っている。

第１の感知面Ｅ１のレベルで（加熱チューブ１の上端より上で）２台のＣＣＤカメラ６と７が配置されており、相互に垂直な視認方向では中心軸２へそして反対側の２つの垂直部材５ａと５ｂへ向けられている。垂直部材５ａと５ｂとは加熱チューブ１のための固定基準点を形成していて、ＣＣＤカメラ６，７は垂直部材５ａ、５ｂに対して配向し、加熱チューブ１に対して決められた仕方で位置決めされている。ＣＣＤカメラ６と７はそれぞれコンピューター８に接続されている。

第１の感知面Ｅ１から離れており、加熱チューブの上に広がっている第２の感知面Ｅ２において２つの別のＣＣＤカメラ６ｂ、７ｂを図２に見るように相互に視覚方向が９０°となるよう配置する。これらのＣＣＤカメラ６ｂ、７ｂも垂直部材５ａ、５ｂに対して配向され、コンピューター８に接続されている。

図２に示すように、中空シリンダー４は移動手段１４に接続され、それにより中空シリンダー４は水平方向（ｘ‐ｙ）で移動することができる。中空シリンダー４は加熱室３内で軟化され、そしてチューブ１０は、その軟化域から延伸バルブ９の形成を伴って垂直下方に延伸される。このプロセスで滑動接触リング１２にチューブ１０は通される。このリング１２は同時に壁厚測定装置１１の案内レールとして働き、この壁厚測定装置１１はチューブ１０の外周の周りを回転する。壁厚測定装置１１（これもコンピューターに接続されている）で延伸チューブ１０の壁厚プロフイールを延伸プロセス中記録できる。このプロフイールはコンピューター８で評価される。

加熱チューブ１の下で、石英ガラスの中空シリンダー４の延伸バルブ９の領域で、第３の感知面Ｅ３を設け、そしてそこに壁厚測定装置１７が配置されており、ＥＰ０ ７６７ １４８Ａ１に説明されているように延伸制御のための測定値を供給している。

壁厚測定装置１１によりリング１２のレベルで測定した延伸管状ストランド１０の壁厚プロフイールを図３に概略示す。これはまた、以下に詳述するように加熱チューブ１に対するプロフイールの空間配向を示している。

本発明による円筒状石英ガラス体の製法の実施例を図１ないし図３を参照して以下に詳述する。

垂直に配置した加熱チューブ１において、外直径２００mm、内直径１００mmの石英ガラスの中空シリンダー４の縦軸１６は、第１の感知面内で加熱チューブ１の中心軸２に延びている。こうするため中空シリンダー４をコンピューター８により位置決めされる移動装置（図示せず）によって調整する。垂直部材５ａ、５ｂは調整装置として作用する。中空シリンダー４の最初の配向は手でもしくはコンピューター制御により行われる。ビジョンエッジ（vision edge）に基づいて加熱チューブ１内の石英ガラスの中空シリンダー４の位置はＣＣＤカメラ６と７とにより検知され、そしてそのｘ‐ｙ座標はコンピューター８に記憶される。

加熱チューブ１の中心軸２に配置された石英ガラスの中空シリンダー４を所定の速度で連続的に下降させ、そして２１００℃以上の温度に加熱する。延伸バルブ９から石英ガラスチューブ１０を制御された延伸速度で所望の外直径３０ミリと所望の壁厚３ミリとなるように延伸する。

石英ガラスの中空シリンダー４の垂直配向はＣＣＤカメラ６ｂ、７ｂにより検知され、そしてこの測定値がコンピューター８に蓄えられて、それに相当した調整に使われる。

延伸された管状のストランド１０の壁厚プロフイールは、管状ストランド１０の周りを回転する壁厚測定装置１１により連続的に発生され、そしてコンピューター８で数値化され、壁厚の偏差の大きさ（壁厚の最大値から最小値を引いたもの）と加熱チューブ１の内壁に対する最小壁厚の位置とを決定する。

壁厚分布において決定された、理想的な幾何学的形状からのずれに基づいて、以下に図３を参照して説明するようにして、第１の感知面Ｅ１における中空シリンダー４の縦軸の移動により中空シリンダー４の水平ｘ‐ｙ位置を修正する。

第１の感知面Ｅ１における中空シリンダーの縦軸１６の移動の補正段階は、
ａ）延伸管状ストランド１０の壁厚における最も薄いスポットを見出し、
ｂ）加熱チューブ１に対する壁厚の最も薄い場所の位置を決定し、
ｃ）チューブの壁厚の偏差の大きさ（最大値‐最小値）を決定する
ことを含んでいる。

図３は下から加熱チューブ１と延伸チューブ１０とを見た図である。これから見られるように、管状ストランド１０の横断面プロフイールは非対称である。この実施例では最も薄い壁厚の区域は加熱チューブ１の場所Ｈに対向している底の右側の区分域にある。この最小壁厚を太い矢３１で示し、そして最大壁厚を太い矢３２で示す。横断面内の最小壁厚と最大壁厚との間の差分は０．１２mmである。

前記のずれを修正するため石英ガラスの中空シリンダー４を左に幾らか動かす、すなわち、点Ｈから矢３３が示す方向に、つまり場所Ｈの加熱チューブの壁に垂直な方向に動かす。１．２mmの移動路Ｓが式Ｓ＝０．０６×Kで求められる。ここで補正係数Ｋは加熱炉毎に実験的に決められ、そしてこの場合は２０である。

ここで、この計算は第１の感知面Ｅ１における石英ガラスの中空シリンダー４のｘ‐ｙ位置の修正位置を与える。中空シリンダー４の中心軸の対応する移動により理論上壁厚の偏差ゼロが得られることになる。他方、中空シリンダーの中心軸の移動は曲り問題を生じることとなることがある。実際に、中心軸の移動はできるだけ小さく設定するが、必要なだけの大きさでもあって、その結果の壁厚の偏差は許容規格内に収まる。上の実施例では０．０５の壁厚の偏差が許容でき、実際に実現される移動路の長さは１．４mm（Ａ＝（０．１２−０．０５）×２０）である。

移動装置の助けで、石英ガラスシリンダー４をコンピューター制御で前記の修正ｘ‐ｙ位置に動かす。

管状ストランド１０を更に延伸し、そして延伸チューブ１０の壁厚のプロフイールの修正効果が壁厚測定装置１１により連続的に監視される。このため、４メートル延伸すると、延伸ガラスチューブ１０の壁厚分布が所望状態に満足すべき程に近づいたかどうかをチェックする。必要なら、こうして見出された修正ｘ‐ｙ位置の座標を同じ条件（同じ加熱チューブ、中空シリンダーの同じ幾何学的形状）での将来の延伸プロセスのための開始座標として使う。そうでなければ、上述の修正段階を再度実施して、延伸チューブの十分に正確なシリンダー対称性が得られる加熱チューブ１内の「スイートスポット」を見出すまで中空シリンダー４のための別の修正位置を決定していく。

これとは関係なく、延伸チューブ１０の壁厚を早い段階で壁厚測定装置７により得た測定結果を使って調節する。

「スイートスポット」と石英ガラスの中空シリンダー４のそれに相当するｘ‐ｙ位置とが第１の感知面Ｅ１で見出されるや否や、中空シリンダー４の垂直配向を延伸軸について最適化する（それは管状チューブ１０の壁厚プロフイールに対し満足すべき結果をもたらす）。このため垂直部材５に対する石英ガラス４の位置がＣＣＤカメラ６ｂ、７ｂにより決定され、そしてずれがある場合には修正され、ｘ‐ｙ位置における第２の水平感知面Ｅ２内に中空シリンダーが延びるようにする。

延伸管状ストランドを定寸に切って長さ１．５０mのサブストレートチューブを得る。

加熱チューブより上の第１の感知面Ｅ１の領域内の本発明の装置の上面図である。 本発明の装置の側面図である。 下から加熱チューブを見た加熱チューブと管状ストランドの拡大図である。

符号の説明

１ 加熱チューブ
２ 加熱チューブの中心軸
３ 加熱域
４ 中空シリンダー
５ａ 垂直部材
５ｂ 垂直部材
６ ＣＣＤカメラ
６ｂ ＣＣＤカメラ
７ ＣＣＤカメラ
７ｂ ＣＣＤカメラ
８ コンピューター
９ 延伸バルブ
１０ 延伸管状ストランド（チューブ）
１１ 壁厚測定装置
１２ 滑動接触リング
１４ 移動手段
１６ 中空シリンダーの縦軸
１７ 壁厚測定装置

Claims (8)

1. 垂直に配向された加熱チューブを有する加熱域へガラスシリンダーを連続的に送り、前記加熱チューブの縦軸に対してガラスシリンダーの縦のシリンダー軸を調整し、ガラスシリンダーを区分毎に軟化し、その軟化したガラスシリンダーからガラスストランドを延伸し、そしてこのガラスストランドを定寸に切断して、円筒状ガラス体を製造する垂直延伸法において、
   その調整操作では第１の水平感知面（Ｅ１）内でガラスシリンダー（４）の縦のシリンダー軸（１６）の第１の半径方向のｘ‐ｙ位置の値を検出し、その第１のｘ‐ｙ位置に配置されたガラスシリンダー（４）を延伸して試験ガラスストランド（１０）とし、そして、
   ａ）その試験ガラスストランドの半径方向の円形もしくは環状の実際の寸法状態を計測する段階、
   ｂ）この円形もしくは環状の実際の寸法状態と所望の状態との間の偏差を、延伸中の加熱チューブ（１）の内壁に対するガラスシリンダー（４）の位置を考慮してそれの大きさと位置について決定する段階、
   ｃ）その偏差の大きさと位置と補正係数Ｋに基づいて縦のシリンダー軸（１６）の補正ｘ‐ｙ位置を計算する段階、
   ｄ）少なくとも第１の水平感知面（Ｅ１）においては当該補正ｘ‐ｙ位置に縦のシリンダー軸（１６）があるように加熱チューブ（１）にガラスシリンダー（４）を据える段階、そして
   ｅ）当該補正ｘ‐ｙ位置に据え込んだガラスシリンダー（４）を延伸して別の試験ガラスストランド（１０）を得る段階
   を含む方法を一度もしくは反復して実施して、円筒状ガラス体を製造し、
   ここで、前記別の試験ガラスストランド（１０）は管状であって、前記別の試験ガラスストランドの円形もしくは環状の実際の寸法状態の測定が、延伸中に行われ、前記別の試験ガラスストランド（１０）の円周に沿って分布している複数の測定点での壁厚の決定による前記別の管状の試験ストランド（１０）の壁厚プロフィールの測定を含むことを特徴とする円筒状ガラス体を製造する垂直延伸法。
2. 第１の半径方向のｘ‐ｙ位置の値の検出は、第１の水平感知面（Ｅ１）内のガラスシリンダー（４）と、加熱チューブ（１）の少なくとも一部もしくは加熱チューブ（１）と定置関係にある較正体（５ａ、５ｂ）の光像をつくり、そしてこの光像の数値を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 管状の試験ガラスストランド（１０）の外直径が５０ｍｍを越えないことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 方法の段階（ａ）の測定は、定寸に切断された試験ガラスストランド（１０）について、定置の壁厚測定装置を使って実施されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 管状の試験ガラスストランド（１０）におけるｘ‐ｙ位置と補正ｘ‐ｙ位置との間の距離Ａを、
   Ａ＝Ｋ×壁厚の偏差
   により計算し、壁厚の最大値と最小値との間の差分として壁厚の偏差を示すとすればＫは５と４０との間の補正係数であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 第１の水平感知面（Ｅ１）から離れている第２の水平感知面（Ｅ２）においてガラスシリンダー（４）の縦のシリンダー軸の第１の半径方向のｘ‐ｙ位置の値を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 方法の段階（ｄ）でガラスシリンダー（４）を据えるのは、補正ｘ‐ｙ位置へのガラスシリンダー（４）のコンピューター制御による移動により行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 試験材料から成るガラスシリンダー（４）を使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。

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