JP7792835B2 - Melt molding device and method for manufacturing oscillator - Google Patents
Melt molding device and method for manufacturing oscillatorInfo
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Description
本明細書は、振動子の溶融成形装置およびその製造方法に関する。 This specification relates to a melt-molding device for vibrators and a manufacturing method thereof.
特許文献1には、高精度化が可能であるジャイロとして、溶融シリカを振動子に用いたBird-bath Resonator Gyroscope (BRG)が開示されている。具体的には、上面の一部に穴部が形成されている溶融成形型を準備する。穴部は、成形型の上面に垂直な中心軸を中心として、上面の一部に形成されている。穴部を塞ぐように被加工材料(例:石英板)を配置し、被加工材料の上面をバーナで加熱する。穴部の内部に入り込むように被加工材料を溶融変形させることで、半球形状の振動子を作製することができる。 Patent Document 1 discloses a Bird-bath Resonator Gyroscope (BRG), which uses fused silica as a vibrator, as a gyro capable of achieving high accuracy. Specifically, a fusion molding die is prepared with a hole formed in part of its top surface. The hole is formed in part of the top surface, centered on a central axis perpendicular to the top surface of the mold. A workpiece (e.g., a quartz plate) is placed so as to cover the hole, and the top surface of the workpiece is heated with a burner. A hemispherical vibrator can be created by melting and deforming the workpiece so that it fills the hole.
穴部の中心軸に対して高い対称性を備えた振動子を作製するためには、穴部の中心軸に対して円対称に加熱する必要がある。そのため、バーナの火炎中心軸と穴部の中心軸とを一致させる軸合わせ作業が必要となる。しかし軸合わせ作業は、手間および時間がかかるため、振動子の作製時間が増大してしまう。 To create a vibrator with high symmetry around the central axis of the hole, it is necessary to heat it circularly symmetrically around the central axis of the hole. This requires axial alignment to align the central axis of the burner flame with the central axis of the hole. However, axial alignment is time-consuming and labor-intensive, which increases the time required to create the vibrator.
本明細書が開示する溶融成形装置は、平坦な載置面を備えるステージを備える。溶融成形装置は、ステージの載置面の平面方向の位置を制御する制御部を備える。溶融成形装置は、載置面上に配置されており、平坦な上面と、上面に垂直な中心軸を中心として上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型を備える。溶融成形装置は、中心軸の上方に穴部と対向して配置されており、穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナを備える。溶融成形装置は、溶融成形型の温度を測定する温度センサを備える。温度センサは、中心軸を中心として回転対称に配置されている3か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている。制御部は、3か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御する平面位置調整制御を実行することが可能に構成されている。 The melt-forming apparatus disclosed in this specification includes a stage with a flat support surface. The melt-forming apparatus includes a control unit that controls the planar position of the support surface of the stage. The melt-forming apparatus is arranged on the support surface and includes a melt-forming mold that has a flat upper surface and a hole formed in part of the upper surface centered on a central axis perpendicular to the upper surface. The melt-forming apparatus includes a burner that is arranged above the central axis facing the hole and is configured to generate a flame toward the hole. The melt-forming apparatus includes a temperature sensor that measures the temperature of the melt-forming mold. The temperature sensor is configured to be able to measure temperatures at three or more measurement points that are arranged rotationally symmetrically around the central axis. The control unit is configured to be able to perform planar position adjustment control that controls the planar position of the stage so that the temperature difference between the measured temperatures at the three or more measurement points is small.
上記構成では、中心軸を中心として回転対称に配置されている3か所以上の測定点の温度を測定する。そして3か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御する。これにより、バーナの火炎中心軸と穴部の中心軸との軸合わせ作業を、自動で行うことができる。軸合わせ作業の手間および時間を抑制することができるため、振動子の作製時間の短縮化が可能となる。 In the above configuration, the temperature is measured at three or more measurement points arranged rotationally symmetrically around the central axis. The planar position of the stage is then controlled so that the temperature difference between the measured temperatures at the three or more measurement points is minimized. This allows for automatic alignment of the central axis of the burner flame with the central axis of the hole. This reduces the effort and time required for the alignment process, thereby shortening the time required to manufacture the vibrator.
バーナは、中心軸に沿って上下方向に移動可能に構成されていてもよい。制御部は、バーナと穴部との距離が第1距離である状態で平面位置調整制御を実行してもよい。制御部は、平面位置調整制御の実行後に、バーナと穴部との距離が第1距離よりも小さい第2距離になるようにバーナを下降させることが可能に構成されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The burner may be configured to be movable in the vertical direction along the central axis. The control unit may execute planar position adjustment control when the distance between the burner and the hole is a first distance. After executing planar position adjustment control, the control unit may be configured to lower the burner so that the distance between the burner and the hole is a second distance that is smaller than the first distance. Details of the effects will be explained in the examples.
温度センサは接触式の温度センサであってもよい。温度センサは、3か所以上の測定点の各々に、上面に露出するように配置されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The temperature sensor may be a contact-type temperature sensor. The temperature sensor may be positioned so that it is exposed on the top surface at each of three or more measurement points. Details of the effects will be explained in the examples.
温度センサは接触式の温度センサであってもよい。温度センサは、3か所以上の測定点の各々に、上面に露出しないように配置されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The temperature sensor may be a contact-type temperature sensor. The temperature sensor may be positioned at each of three or more measurement points so that it is not exposed on the upper surface. Details of the effects will be explained in the examples.
温度センサは非接触式の温度センサであってもよい。温度センサは、3か所以上の測定点の各々に対応した位置であって上面よりも上方側の位置に配置されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The temperature sensor may be a non-contact temperature sensor. The temperature sensors may be positioned above the top surface at positions corresponding to each of three or more measurement points. Details of the effects will be explained in the examples.
温度センサは1つの非接触式の温度センサであってもよい。温度センサは、中心軸を中心とした円周であって3か所以上の測定点を含む円周をスキャン可能に構成されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The temperature sensor may be a single non-contact temperature sensor. The temperature sensor may be configured to scan a circumference centered on a central axis and including three or more measurement points. Details of the effects will be explained in the examples.
溶融成形型の外周を取り囲む壁部をさらに備えていてもよい。壁部の上端は、溶融成形型の上面よりも上方に位置していてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The melt-forming mold may further include a wall surrounding the outer periphery. The upper end of the wall may be located above the upper surface of the melt-forming mold. Details of the effects will be explained in the examples.
ステージと溶融成形型との間に配置されており、一定温度を維持することが可能に構成されているヒートシンクをさらに備えていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The device may further include a heat sink positioned between the stage and the melt-molding mold and configured to maintain a constant temperature. Details of the effects will be explained in the examples.
本明細書が開示する振動子の製造方法の一実施形態は、平坦な載置面を備えるステージと、ステージの載置面の平面方向の位置を制御する制御部と、載置面上に配置されており、平坦な上面と、上面に垂直な中心軸を中心として上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型と、中心軸の上方に穴部と対向して配置されており、穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されており、中心軸に沿って上下方向に移動可能に構成されているバーナと、溶融成形型の温度を測定する温度センサであって、中心軸を中心として回転対称に配置されている3か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている、温度センサと、を備える溶融成形装置を用いた振動子の製造方法である。振動子の製造方法は、上面に、穴部を覆うように板状の被加工材料を配置する配置工程を備える。振動子の製造方法は、バーナと穴部との距離が第1距離である状態で、バーナに火炎を発生させる工程を備える。振動子の製造方法は、第1距離を維持しながら、3か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御する平面位置調整工程を備える。振動子の製造方法は、温度差が予め定められた特定温度差よりも小さくなることに応じて、バーナと穴部との距離が第1距離よりも小さい第2距離になるようにバーナを下降させる工程を備える。振動子の製造方法は、第2距離を維持しながら、被加工材料の上面を火炎で加熱する加熱工程を備える。効果の詳細は実施例で説明する。 One embodiment of a method for manufacturing a vibrator disclosed herein is a method for manufacturing a vibrator using a melt molding apparatus including: a stage with a flat mounting surface; a control unit for controlling the planar position of the mounting surface of the stage; a melt molding mold disposed on the mounting surface and having a flat upper surface and a hole formed in a portion of the upper surface centered on a central axis perpendicular to the upper surface; a burner disposed above the central axis facing the hole, configured to generate a flame toward the hole and configured to be movable up and down along the central axis; and a temperature sensor for measuring the temperature of the melt molding mold, configured to measure temperatures at three or more measurement points arranged rotationally symmetrically about the central axis. The method for manufacturing a vibrator includes a placement step of placing a plate-shaped workpiece material on the upper surface so as to cover the hole. The method for manufacturing a vibrator includes a step of generating a flame in the burner while the distance between the burner and the hole is a first distance. The method for manufacturing a vibrator includes a planar position adjustment step of controlling the planar position of the stage so as to reduce the temperature difference between the three or more measurement points while maintaining the first distance. The vibrator manufacturing method includes a step of lowering the burner when the temperature difference becomes smaller than a predetermined specific temperature difference, so that the distance between the burner and the hole becomes a second distance that is smaller than the first distance. The vibrator manufacturing method also includes a heating step of heating the top surface of the workpiece with a flame while maintaining the second distance. Details of the effects will be explained in the examples.
加熱工程の実行中において、3か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御してもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 During the heating process, the position of the stage in the planar direction may be controlled so that the temperature difference between the measured temperatures at three or more measurement points is reduced. Details of this effect will be explained in the examples.
加熱工程において、3か所以上の測定点の各々の測定温度が予め定められた所定温度に到達することに応じて、バーナと穴部との距離が第1距離以上になるようにバーナを上昇させてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 During the heating process, the burner may be raised so that the distance between the burner and the hole is equal to or greater than the first distance when the measured temperatures at each of the three or more measurement points reach a predetermined temperature. Details of this effect will be explained in the examples.
加熱工程において、3か所以上の測定点の少なくとも1つの測定温度が予め定められた上限温度を超過することに応じて、バーナと穴部との距離が第1距離以上になるようにバーナを上昇させてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 During the heating process, if the measured temperature at at least one of the three or more measurement points exceeds a predetermined upper limit temperature, the burner may be raised so that the distance between the burner and the hole is equal to or greater than the first distance. Details of this effect will be explained in the examples.
図1に、溶融成形装置1の断面概略図を示す。図2に、溶融成形装置1の上面図を示す。図1は、図2のI-I線における断面図に対応している。なお図2では、バーナ50および電動ステージ45の記載を省略している。 Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of the melt-forming device 1. Figure 2 shows a top view of the melt-forming device 1. Figure 1 corresponds to the cross-sectional view taken along line I-I in Figure 2. Note that the burner 50 and motorized stage 45 are omitted from Figure 2.
電動ステージ45は、xy方向(水平方向)に移動可能に構成されている。電動ステージ45は、平坦な載置面45sを備えている。載置面45s上には、ヒートシンク40およびプレート10を介して、成形型20が載置されている。 The motorized stage 45 is configured to be movable in the x and y directions (horizontal direction). The motorized stage 45 has a flat mounting surface 45s. The molding die 20 is placed on the mounting surface 45s via the heat sink 40 and plate 10.
ヒートシンク40は、電動ステージ45と成形型20との間に配置されている。ヒートシンク40は、プレート10の下面10rと接触している。ヒートシンク40の内部には、循環配管41が配置されている。循環配管41は、チラー設備42に接続されている。循環配管41には、チラー設備42によって室温以上(例:40℃)に恒温化された熱媒が循環している。これによりヒートシンク40は、工程中に一定の温度を保ち続けることができる。 The heat sink 40 is positioned between the motorized stage 45 and the forming mold 20. The heat sink 40 is in contact with the underside 10r of the plate 10. A circulation pipe 41 is arranged inside the heat sink 40. The circulation pipe 41 is connected to a chiller unit 42. A heat medium kept at a constant temperature above room temperature (e.g., 40°C) by the chiller unit 42 circulates through the circulation pipe 41. This allows the heat sink 40 to maintain a constant temperature during the process.
プレート10は、ヒートシンク40上に配置されている。プレート10は、成形型20を設置するためのステンレス製の台である。プレート10は、成形型20を冷却する機能を備えている。プレート10の表面10sには、第1連絡孔10c1が形成されている。第1連絡孔10c1は、貫通孔20eに対応した位置に配置されており、貫通孔20eと接続している。第1連絡孔10c1は、第1連絡路10p1を介して負圧発生手段81に接続されている。負圧発生手段81は、穴部20hに負圧を発生させることが可能な手段である。負圧発生手段81は、例えば真空ポンプであってもよい。 The plate 10 is placed on the heat sink 40. The plate 10 is a stainless steel base on which the forming mold 20 is placed. The plate 10 has the function of cooling the forming mold 20. A first communication hole 10c1 is formed in the surface 10s of the plate 10. The first communication hole 10c1 is located at a position corresponding to the through hole 20e and is connected to the through hole 20e. The first communication hole 10c1 is connected to the negative pressure generating means 81 via the first communication path 10p1. The negative pressure generating means 81 is a means capable of generating negative pressure in the hole portion 20h. The negative pressure generating means 81 may be, for example, a vacuum pump.
成形型20は、プレート10の表面10s上に配置されている。成形型20は、石英板30を溶融変形させて半球形状の振動子を成形するための型である。成形型20の材料はグラファイトとした。本実施例では、成形型20は、中心軸CAを備えた円板形状である。成形型20は、下面20r、上面20s、穴部20h、支柱20p、貫通孔20e、を備える。下面20rおよび上面20sは、中心軸CAに垂直な平坦面である。上面20sの一部には、穴部20hが形成されている。穴部20hは、石英板30が溶融変形するための変形空間である。本実施例では、穴部20hは、中心軸CAを中心として円筒状にくり抜かれた形状を有している。穴部20hは、底面20bを備えている。穴部20hの中央には、底面20bから垂直上方に伸びている支柱20pが配置されている。支柱20pは、中心軸CAを中心軸とする円柱である。底面20bには、下面20rに貫通している複数の貫通孔20eが形成されている。貫通孔20eは第1連絡孔10c1に連通している。 The forming die 20 is disposed on the surface 10s of the plate 10. The forming die 20 is a die for melting and deforming the quartz plate 30 to form a hemispherical vibrator. The material of the forming die 20 is graphite. In this embodiment, the forming die 20 is disk-shaped with a central axis CA. The forming die 20 has a lower surface 20r, an upper surface 20s, a hole 20h, a support 20p, and a through-hole 20e. The lower surface 20r and the upper surface 20s are flat surfaces perpendicular to the central axis CA. A hole 20h is formed in part of the upper surface 20s. The hole 20h is a deformation space for the quartz plate 30 to melt and deform. In this embodiment, the hole 20h has a cylindrical shape hollowed out around the central axis CA. The hole 20h has a bottom surface 20b. A support pillar 20p is disposed in the center of the hole 20h, extending vertically upward from the bottom surface 20b. The support pillar 20p is a cylinder with a central axis CA. The bottom surface 20b has multiple through holes 20e formed therein, penetrating to the lower surface 20r. The through holes 20e communicate with the first communication hole 10c1.
上面20sには、溝21~23が形成されている。溝21~23は、中心軸CAから半径方向へ放射状に形成されている。溝21~23は、中心軸CAに対して120°の回転対称で配置されている。溝21~23の内周側の先端は、中心軸CAを中心とした円周CR上に位置している。円周CRは、穴部20hの外周を取り囲む同心円である。円周CRの半径は、穴部20hの半径よりも大きい。 Grooves 21-23 are formed on the upper surface 20s. Grooves 21-23 are formed radially from the central axis CA. Grooves 21-23 are arranged with 120° rotational symmetry about the central axis CA. The inner tips of grooves 21-23 are located on a circumference CR centered on the central axis CA. The circumference CR is a concentric circle that surrounds the outer periphery of hole 20h. The radius of circumference CR is greater than the radius of hole 20h.
溝21~23の内部には、上面20sに露出するように、熱電対61~63が配置されている。熱電対61~63は、接触式の温度センサである。本実施例では、B型の熱電対とした。熱電対61~63のz方向の高さは、溝21~23のz方向の深さよりも小さい。よって熱電対61~63は、上面20sから上方へは突出していない。 Thermocouples 61-63 are arranged inside grooves 21-23 so as to be exposed on the top surface 20s. Thermocouples 61-63 are contact-type temperature sensors. In this example, type B thermocouples are used. The height in the z direction of thermocouples 61-63 is smaller than the depth in the z direction of grooves 21-23. Therefore, thermocouples 61-63 do not protrude above the top surface 20s.
熱電対61~63の先端には、測定点61m~63mが位置している。熱電対61~63は、測定点61m~63mにおける成形型20の温度を測定する。測定点61m~63mは、円周CR上に位置している。すなわち測定点61m~63mは、中心軸CAを中心として、120°の回転対称に配置されている。また熱電対61~63の後端61e~63eは、不図示の配線によって制御部70に接続されている。 Measurement points 61m-63m are located at the tips of thermocouples 61-63. Thermocouples 61-63 measure the temperature of the forming mold 20 at measurement points 61m-63m. Measurement points 61m-63m are located on the circumference CR. In other words, measurement points 61m-63m are arranged with 120° rotational symmetry around central axis CA. Furthermore, rear ends 61e-63e of thermocouples 61-63 are connected to control unit 70 by wiring (not shown).
成形型20の上面20sには、穴部20hを覆うように、石英板30が配置されている。石英板30は、振動子を形成するための被加工材料である。石英板30は、溶融シリカ製とした。石英板30の厚さは、例えば100μm以下である。本実施例では石英板30は正方形であるが、円形や正六角形であってもよい。 A quartz plate 30 is placed on the upper surface 20s of the mold 20 so as to cover the hole 20h. The quartz plate 30 is the material to be processed to form the vibrator. The quartz plate 30 is made of fused silica. The thickness of the quartz plate 30 is, for example, 100 μm or less. In this embodiment, the quartz plate 30 is square, but it may also be circular or regular hexagonal.
バーナ50は、中心軸CAの上方に穴部20hと対向して配置されている。バーナ50は、穴部20hに向けて火炎を発生させることにより石英板30を加熱する手段である。バーナ50は、上下方向(±z方向)に移動する可動機構53に固定されている。これによりバーナ50は、中心軸CAに沿って上下に移動可能である。バーナ50は、予混合室50cを備えている。予混合室50cには、ガス流量調整器52から、燃料ガスG1(例:プロパン)および酸素ガスG2が供給される。ガス流量調整器52は、不図示のマスフローコントローラを備えており、燃料ガスG1および酸素ガスG2の流量の制御および監視が可能である。 The burner 50 is positioned above the central axis CA, facing the hole 20h. The burner 50 heats the quartz plate 30 by generating a flame toward the hole 20h. The burner 50 is fixed to a movable mechanism 53 that moves in the vertical direction (±z direction). This allows the burner 50 to move up and down along the central axis CA. The burner 50 is equipped with a premixing chamber 50c. Fuel gas G1 (e.g., propane) and oxygen gas G2 are supplied to the premixing chamber 50c from a gas flow regulator 52. The gas flow regulator 52 is equipped with a mass flow controller (not shown), and is capable of controlling and monitoring the flow rates of the fuel gas G1 and oxygen gas G2.
衝立11は、プレート10の表面10sに、成形型20の外周を取り囲むように配置されている。衝立11は、ステンレス製の円筒形状の壁部である。衝立11の上端11uは、成形型20の上面20sよりも上方側(+z方向側)に位置している。これにより、気流の外乱を遮断することができるため、火炎の揺らぎを抑制することが可能となる。火炎によって加熱された石英板30の温度分布を、中心軸CAと中心とした点対称とすることができるため、高対称なガラス振動子を再現性良く製造することが可能となる。また衝立11は成形型20とは接触していない。これにより、衝立11が成形型20を冷却するフィンとして機能してしまうことがない。 The partition 11 is arranged on the surface 10s of the plate 10 so as to surround the outer periphery of the forming mold 20. The partition 11 is a cylindrical wall made of stainless steel. The upper end 11u of the partition 11 is located above (in the +z direction) the upper surface 20s of the forming mold 20. This blocks external disturbances to the airflow, making it possible to suppress flame fluctuations. The temperature distribution of the quartz plate 30 heated by the flame can be made point-symmetrical about the central axis CA, making it possible to reproducibly manufacture highly symmetrical glass vibrators. Furthermore, the partition 11 does not come into contact with the forming mold 20. This prevents the partition 11 from functioning as a fin to cool the forming mold 20.
制御部70は、電動ステージ45、可動機構53、ガス流量調整器52、熱電対61~63、負圧発生手段81に接続されている。制御部70は、これらの機器から各種情報を取得するとともに、これらの機器を制御する。制御部70は、例えばPCであってもよい。 The control unit 70 is connected to the motorized stage 45, the movable mechanism 53, the gas flow regulator 52, the thermocouples 61-63, and the negative pressure generating means 81. The control unit 70 acquires various information from these devices and controls them. The control unit 70 may be, for example, a PC.
(振動子の製造工程)
図3のフロー図を用いて、振動子の製造工程を説明する。ステップS10において、プレート10の表面10sに、成形型20を設置する。またチラー設備42から循環配管41に熱媒を常時循環させることで、ヒートシンク40を恒温状態にする。
(Vibrator manufacturing process)
The manufacturing process of the vibrator will be described using the flow diagram of Fig. 3. In step S10, the forming die 20 is placed on the surface 10s of the plate 10. A heat medium is constantly circulated from the chiller equipment 42 through the circulation pipe 41 to keep the heat sink 40 at a constant temperature.
ステップS20において、成形型20の上面20sに石英板30を配置する。このとき、中心軸CAと石英板30の中心とが一致するように位置決めする。制御部70からの信号により負圧発生手段81は、-75kPaの圧力で第1連絡孔10c1の真空引きを行う。これにより、貫通孔20eを介して穴部20hも真空引きされ、石英板30が成形型20の上面20sに吸着固定される。また、プレート10の表面10sに、衝立11を設置する。これにより、図1および図2に示す状態となる。 In step S20, the quartz plate 30 is placed on the upper surface 20s of the forming mold 20. At this time, it is positioned so that the central axis CA and the center of the quartz plate 30 coincide. In response to a signal from the control unit 70, the negative pressure generating means 81 evacuates the first communication hole 10c1 at a pressure of -75 kPa. This also evacuates the hole portion 20h via the through hole 20e, and the quartz plate 30 is adsorbed and fixed to the upper surface 20s of the forming mold 20. In addition, a partition 11 is placed on the surface 10s of the plate 10. This results in the state shown in Figures 1 and 2.
ステップS30において、制御部70は、熱電対61~63による測定点61m~63mの温度の測定を開始する。ステップS40において、制御部70は、バーナ50に着火する。着火は、バーナ50の先端50sが石英板30の表面から十分に離れている退避位置において行われる。具体的に説明する。制御部70からの信号により、ガス流量調整器52は、燃料ガスG1を流量200sccmに調節してバーナ50に供給し着火する。着火後、燃料ガスG1の流量を1000sccm、酸素ガスG2の流量を5000sccmに調節してバーナ50に供給し、火炎を発生させる。 In step S30, the control unit 70 begins measuring the temperatures at measurement points 61m to 63m using thermocouples 61 to 63. In step S40, the control unit 70 ignites the burner 50. Ignition is performed when the tip 50s of the burner 50 is in a retracted position where it is sufficiently separated from the surface of the quartz plate 30. Specifically, in response to a signal from the control unit 70, the gas flow regulator 52 adjusts the fuel gas G1 to a flow rate of 200 sccm and supplies it to the burner 50 for ignition. After ignition, the flow rates of the fuel gas G1 and oxygen gas G2 are adjusted to 1000 sccm and 5000 sccm, respectively, and these are supplied to the burner 50 to generate a flame.
ステップS50において可動機構53は、制御部70からの信号により、バーナを50mm/sの速度で下降させる。そして先端50sと支柱20pの上面との距離が第1距離L1まで小さくなることに応じて、下降を停止する。第1距離L1は、火炎FLで石英板30が変形しない距離である。これにより、図4に示す状態となる。 In step S50, the movable mechanism 53 lowers the burner at a speed of 50 mm/s in response to a signal from the control unit 70. The lowering stops when the distance between the tip 50s and the upper surface of the support 20p decreases to the first distance L1. The first distance L1 is the distance at which the quartz plate 30 is not deformed by the flame FL. This results in the state shown in Figure 4.
ステップS60において、制御部70は、測定点61m~63mの間の測定温度の温度差が小さくなるように、電動ステージ45のxy平面方向の位置を調整する。この調整は、第1距離L1を維持しながら実行される。具体的に説明する。制御部70は、測定点61m~63mの温度を特定温度差(例:±5℃)内に収めるためのx方向、y方向の移動量を計算する。計算結果を電動ステージ45に送信し、電動ステージ45をxy平面方向に移動させる。このようなフィードバック制御により、支柱20pの中心軸CAを火炎中心軸FAに合わせる軸合わせ制御を、自動で行うことが可能となる(図4参照)。 In step S60, the control unit 70 adjusts the position of the motorized stage 45 in the xy plane so as to reduce the temperature difference between the measured temperatures at measurement points 61m to 63m. This adjustment is performed while maintaining the first distance L1. Specifically, the control unit 70 calculates the amount of movement in the x and y directions to keep the temperatures at measurement points 61m to 63m within a specific temperature difference (e.g., ±5°C). The calculation result is sent to the motorized stage 45, which is then moved in the xy plane. This feedback control enables automatic axial alignment control to align the central axis CA of the support 20p with the flame central axis FA (see Figure 4).
軸合わせ制御の完了の検出方法は様々であって良い。本実施例では、測定点61m~63mの測定温度が所定時間(例:3秒)の間、特定温度差(例:±5℃)内に収まっていることを検出することにより、軸合わせ完了と判断している。軸合わせ制御が完了すると、ステップS70へ進む。 There are various methods for detecting the completion of axis alignment control. In this embodiment, axis alignment is determined to be complete by detecting that the measured temperatures at measurement points 61m to 63m remain within a specific temperature difference (e.g., ±5°C) for a predetermined time (e.g., 3 seconds). Once axis alignment control is complete, proceed to step S70.
ステップS70において可動機構53は、制御部70からの信号により、バーナ50を10mm/sの速度で下降させる。そして先端50sと支柱20pの上面との距離が第2距離L2まで小さくなることに応じて、下降を停止する(図5参照)。第2距離L2は第1距離L1よりも小さい距離である。これにより、火炎FLによる石英板30の加熱工程が開始される。 In step S70, the movable mechanism 53 lowers the burner 50 at a speed of 10 mm/s in response to a signal from the control unit 70. The lowering stops when the distance between the tip 50s and the upper surface of the support 20p decreases to the second distance L2 (see Figure 5). The second distance L2 is shorter than the first distance L1. This starts the heating process of the quartz plate 30 by the flame FL.
ステップS70加熱工程の実行中においても、測定点61m~63mの間の測定温度の温度差が小さくなるように、電動ステージ45のxy平面方向の位置が調整される。これにより、火炎中心軸FAに支柱20pの中心軸CAが一致している状態を維持することができる。さらに高対称なガラス振動子が再現性良く製造することが可能となる。 Even during the heating process of step S70, the position of the motorized stage 45 in the xy plane is adjusted so that the temperature difference between the measurement points 61m to 63m is reduced. This allows the central axis CA of the support 20p to remain aligned with the central axis FA of the flame. Furthermore, highly symmetrical glass vibrators can be manufactured with good reproducibility.
加熱工程中のステップS80において、制御部70は、石英板30の溶融変形が完了したか否かを判断する。具体的には、測定点61m~63mの各々の測定温度が、予め定められた所定温度まで到達したか否かを判断する。測定点61m~63mの測定温度は、穴部20h上の石英板30の温度に応じた温度を示す。従って測定点61m~63mの温度を測定することにより、穴部20h上の石英板30の温度を、間接的に測定することが可能である。本実施例では、所定温度は、穴部20h上の石英板30が軟化温度まで加熱されたことを示す温度とした。 In step S80 during the heating process, the control unit 70 determines whether the melting and deformation of the quartz plate 30 has been completed. Specifically, it determines whether the measured temperatures at each of the measurement points 61m-63m have reached a predetermined temperature. The measured temperatures at the measurement points 61m-63m indicate a temperature corresponding to the temperature of the quartz plate 30 above the hole 20h. Therefore, by measuring the temperatures at the measurement points 61m-63m, it is possible to indirectly measure the temperature of the quartz plate 30 above the hole 20h. In this embodiment, the predetermined temperature is set to a temperature indicating that the quartz plate 30 above the hole 20h has been heated to its softening temperature.
ステップS80において否定判断される場合(S80:NO)には、ステップS90へ進む。加熱工程中のステップS90において、制御部70は、測定点61m~63mの少なくとも1つの測定温度が、予め定められた上限温度を超過したか否かを判断する。上限温度は、ステップS80で検出する所定温度よりも高い温度である。否定判断される場合(S90:NO)にはステップS80へ戻り、加熱工程を続行する。一方、肯定判断された場合(S90:YES)には、制御部70は、異常が発生したと判断し、ステップS100へ進む。ステップS100において制御部70は、バーナ50と支柱20pとの距離が第1距離L1以上になるように、可動機構53を上昇させる。効果を説明する。石英板30は、軟化温度を超えて温度が上がりすぎると、溶融破壊してしまう。すると成形型20が火炎に暴露されてしまうため、成形型20が燃焼し形状が変化してしまう。このような事態を防止することが可能となる。 If a negative judgment is made in step S80 (S80: NO), the process proceeds to step S90. In step S90 during the heating process, the control unit 70 determines whether the measured temperature at at least one of measurement points 61m-63m exceeds a predetermined upper limit temperature. The upper limit temperature is a temperature higher than the specified temperature detected in step S80. If a negative judgment is made (S90: NO), the process returns to step S80 and the heating process continues. On the other hand, if a positive judgment is made (S90: YES), the control unit 70 determines that an abnormality has occurred and proceeds to step S100. In step S100, the control unit 70 raises the movable mechanism 53 so that the distance between the burner 50 and the support 20p is equal to or greater than the first distance L1. The effect is explained below. If the temperature of the quartz plate 30 rises too high, exceeding its softening temperature, it will melt and break. This exposes the forming mold 20 to flames, causing it to burn and change shape. It will be possible to prevent such situations.
そしてステップS80において、石英板30の溶融変形が完了したと判断されると(S80:YES)、図5に示すように、石英板30が所望の形状に溶融変形した状態となる。そして、ステップS100へ進む。ステップS100において可動機構53は、制御部70からの信号により、バーナ50を50mm/sの速度で上昇させる。そして退避位置まで移動することに応じて、上昇を停止する。また火炎を消火する。 If it is determined in step S80 that the melting and deformation of the quartz plate 30 is complete (S80: YES), the quartz plate 30 is melted and deformed into the desired shape, as shown in FIG. 5. Then, the process proceeds to step S100. In step S100, the movable mechanism 53 raises the burner 50 at a speed of 50 mm/s in response to a signal from the control unit 70. The rise then stops when the burner 50 reaches the retracted position. The flame is also extinguished.
ステップS110において制御部70は、冷却の完了を待機する。具体的には、測定点61m~63mの測定温度が所定の冷却温度(例:50℃)以下まで低下したことを検知することにより、制御部70は、負圧発生手段81を停止する。これにより穴部20hが大気開放される。 In step S110, the control unit 70 waits for the cooling to be completed. Specifically, upon detecting that the measured temperatures at measurement points 61m to 63m have dropped below a predetermined cooling temperature (e.g., 50°C), the control unit 70 stops the negative pressure generating means 81. This opens the hole 20h to the atmosphere.
ステップS120において、溶融成形された石英板30を成形型20から取り外す。石英板30の外周の未成形領域をCMP法などによって除去することで、振動子が完成する。 In step S120, the fused and molded quartz plate 30 is removed from the mold 20. The unmolded area on the periphery of the quartz plate 30 is removed using a method such as CMP, thereby completing the vibrator.
また図3のフローと平行して、ガス流量調整器52は、ガス流量の監視処理を行う。具体的に説明する。バーナ50の着火(ステップS40)から消火(ステップS100)までの工程中において、ガス流量調整器52は、燃料ガスG1および酸素ガスG2の流量を監視する。そして流量が所望の範囲内から逸脱した場合には、ガス流量調整器52は、異常発生を報知するための異常信号を制御部70に送信する。制御部70は、異常信号を受信することに応じて、可動機構53を即座に上昇させるとともに、バーナ50を消火する。効果を説明する。燃料ガスG1および/または酸素ガスG2の流量が所望の範囲を逸脱すると、火炎温度が許容範囲を超えて変動してしまう。この状態でガラス振動子を製造すると、形状が再現しなくなり大量の不良品を発生させてしまう。このような事態を防止することが可能となる。 In parallel with the flow shown in Figure 3, the gas flow regulator 52 monitors the gas flow rate. Specifically, from ignition of the burner 50 (step S40) to extinguishing (step S100), the gas flow regulator 52 monitors the flow rates of the fuel gas G1 and oxygen gas G2. If the flow rates deviate from the desired range, the gas flow regulator 52 transmits an abnormality signal to the control unit 70 to notify the occurrence of an abnormality. In response to receiving the abnormality signal, the control unit 70 immediately raises the movable mechanism 53 and extinguishes the burner 50. The effect is as follows: If the flow rates of the fuel gas G1 and/or oxygen gas G2 deviate from the desired range, the flame temperature will fluctuate beyond the allowable range. If glass vibrators are manufactured under these conditions, the shape will not be reproducible, resulting in a large number of defective products. This type of situation can be prevented.
また図3のフローと平行して、チラー設備42は、熱媒の温度が所望の範囲内に維持されているかを監視する。そして熱媒の温度が所望の範囲内から逸脱した場合には、チラー設備42は、異常発生を報知するための異常信号を制御部70に送信する。制御部70は、異常信号を受信することに応じて、可動機構53を上昇させるとともに、バーナ50を消火する。効果を説明する。熱媒の温度が所望の範囲を逸脱すると、火炎で加熱された成形型20からのプレート10への排熱量が許容範囲を超えて変動してしまう。この状態でガラス振動子を製造すると、形状が再現しなくなり大量の不良品を発生させてしまう。このような事態を防止することが可能となる。 In parallel with the flow of Figure 3, the chiller equipment 42 monitors whether the temperature of the heat medium is being maintained within the desired range. If the temperature of the heat medium deviates from the desired range, the chiller equipment 42 sends an abnormality signal to the control unit 70 to notify the occurrence of an abnormality. In response to receiving the abnormality signal, the control unit 70 raises the movable mechanism 53 and extinguishes the burner 50. Explain the effect: If the temperature of the heat medium deviates from the desired range, the amount of heat exhausted from the flame-heated molding die 20 to the plate 10 will fluctuate beyond the allowable range. If glass vibrators are manufactured under these conditions, the shape will not be reproducible, resulting in a large number of defective products. It is possible to prevent such situations.
(効果)
穴部20hの中心軸CAに対して高い対称性を備えた振動子を作製するためには、中心軸CAに対して円対称に加熱する必要がある。そのため、バーナの火炎中心軸FAと穴部20hの中心軸CAとを一致させる軸合わせ作業が必要となる。従来の軸合わせ作業では、溶融シリカ製の振動子(Bird-bath Resonator; BR)を作製し、完成した振動子の対称性を確認していた。そして確認した対称性に基づいて電動ステージ45のxy平面方向位置を微調整していた。このような作業を、対称性の高い振動子が作製できるまで繰り返すため、膨大な手間および時間がかかっていた。一方、本明細書の技術では、穴部20hの中心軸CAを中心として回転対称に配置されている測定点61m~63mで、火炎の温度を測定する構成を備えている。そして測定点61m~63mの間の測定温度の温度差が小さくなるように、電動ステージ45のxy平面方向の位置を制御する。これにより、バーナ50の火炎中心軸FAと穴部20hの中心軸CAとの軸合わせ作業を、自動で行うことができる。軸合わせ作業の手間および時間を抑制することができるため、振動子の作製時間の短縮が可能となる。
(effect)
To fabricate a resonator with high symmetry with respect to the central axis CA of the hole 20h, it is necessary to heat the resonator with circular symmetry about the central axis CA. Therefore, an axial alignment process is required to align the burner flame central axis FA with the central axis CA of the hole 20h. Conventional axial alignment processes involve fabricating a resonator (Bird-bath Resonator; BR) made of fused silica and confirming the symmetry of the completed resonator. The position of the motorized stage 45 in the x-y plane is then fine-tuned based on the confirmed symmetry. This process is repeated until a highly symmetrical resonator is fabricated, requiring a great deal of time and effort. In contrast, the technology described herein is configured to measure the flame temperature at measurement points 61m to 63m, which are rotationally symmetrically positioned around the central axis CA of the hole 20h. The position of the motorized stage 45 in the x-y plane is then controlled to minimize the temperature difference between the measurement points 61m to 63m. This allows automatic alignment of the flame central axis FA of the burner 50 with the central axis CA of the hole 20h. This reduces the effort and time required for the alignment, thereby shortening the time required to manufacture the vibrator.
振動子を大量生産する場合、バーナ50の先端50sの火口形状が高温環境で変化し、火炎中心軸FAの位置や温度分布が経時変化してしまう場合がある。従来は、軸合わせ作業が完了した後に振動子を連続作製するため、振動子の作製数が増加するに従い振動子形状の対称性が失われてしまい、形状寸法の再現性が得られなくなってしまうことがあった。一方、本明細書の技術では、石英板30の加熱工程(ステップS70)の前に、軸合わせ作業(ステップS60)を毎回実行している。これにより、先端50sの火口形状の経時変化に応じて、軸合わせを微調整することが可能となる。形状寸法の再現性を高めることが可能となる。 When vibrators are mass-produced, the nozzle shape of the tip 50s of the burner 50 can change in a high-temperature environment, causing the position of the flame center axis FA and temperature distribution to change over time. Conventionally, vibrators are continuously manufactured after the axial alignment process is completed. As the number of vibrators manufactured increases, the symmetry of the vibrator shape is lost, making it difficult to achieve reproducibility of the shape and dimensions. In contrast, with the technology described herein, the axial alignment process (step S60) is performed every time before the quartz plate 30 heating process (step S70). This makes it possible to fine-tune the axial alignment in response to changes in the nozzle shape of the tip 50s over time. This makes it possible to improve the reproducibility of the shape and dimensions.
成形型20を載置した金属製のプレート10の温度は、室温に左右される。従って、火炎で加熱された成形型20からのプレート10への熱伝達(排熱)が昼夜、季節で変動する。そのため従来は、振動子の形状寸法の再現性を高めることが困難であった。一方、本明細書の技術では、チラー設備42によって恒温化されたヒートシンク40を備えている。そしてプレート10の下面10rに、ヒートシンク40を接触させている。これにより、火炎で加熱された成形型20からのプレート10への熱伝達(排熱)の再現性を高めることができる。年間を通して、高対称な振動子の形状寸法を再現性良く製造することが可能となる。 The temperature of the metal plate 10 on which the forming mold 20 is placed is affected by room temperature. Therefore, heat transfer (exhaust heat) from the flame-heated forming mold 20 to the plate 10 varies depending on the time of day and the season. This has traditionally made it difficult to improve the reproducibility of the shape and dimensions of vibrators. However, the technology described herein is equipped with a heat sink 40 that is kept at a constant temperature by a chiller system 42. The heat sink 40 is then placed in contact with the underside 10r of the plate 10. This improves the reproducibility of heat transfer (exhaust heat) from the flame-heated forming mold 20 to the plate 10. It is now possible to manufacture highly symmetrical vibrators with good reproducibility throughout the year.
図6に、実施例2の溶融成形装置201の断面概略図を示す。図7に、実施例2の溶融成形装置201の上面図を示す。図6は、図7のVI-VI線における断面図に対応している。実施例2は、熱電対61~63が成形型20の上面20sに露出しないように配置されている点が、実施例1と異なっている。実施例1の溶融成形装置1と共通する部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。また実施例2に特有の部位には、200番台の符号を付すことで区別している。 Figure 6 shows a schematic cross-sectional view of the melt-molding apparatus 201 of Example 2. Figure 7 shows a top view of the melt-molding apparatus 201 of Example 2. Figure 6 corresponds to the cross-sectional view taken along line VI-VI in Figure 7. Example 2 differs from Example 1 in that the thermocouples 61-63 are positioned so that they are not exposed on the upper surface 20s of the mold 20. Components that are common to the melt-molding apparatus 1 of Example 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted. Additionally, components unique to Example 2 are distinguished by being given reference numerals in the 200s.
成形型20には、トンネル221~223が形成されている。トンネル221~223の長手方向軸は、上面20sと平行である。トンネル221~223は、中心軸CAから半径方向へ放射状に形成されている。トンネル221~223は、中心軸CAに対して120°の回転対称で配置されている。トンネル221~223の内周側の先端は、中心軸CAを中心とした円周CR上に位置している。成形型20の外周側面には、トンネル221~223の入口221a~223aが形成されている。 Tunnels 221-223 are formed in the forming die 20. The longitudinal axes of the tunnels 221-223 are parallel to the top surface 20s. The tunnels 221-223 are formed radially from the central axis CA. The tunnels 221-223 are arranged with 120° rotational symmetry about the central axis CA. The inner peripheral tips of the tunnels 221-223 are located on a circumference CR centered on the central axis CA. Entrances 221a-223a of the tunnels 221-223 are formed on the outer peripheral side surface of the forming die 20.
トンネル221~223の内部には、入口221a~223aから熱電対61~63が挿入されている。熱電対61~63の先端には、測定点61m~63mが位置している。熱電対61~63は、測定点61m~63mにおける成形型20の温度を測定する。測定点61m~63mは、中心軸CAを中心として、120°の回転対称に配置されている。 Thermocouples 61-63 are inserted into tunnels 221-223 from entrances 221a-223a. Measurement points 61m-63m are located at the tips of thermocouples 61-63. Thermocouples 61-63 measure the temperature of the forming mold 20 at measurement points 61m-63m. Measurement points 61m-63m are arranged with 120° rotational symmetry around central axis CA.
(効果)
トンネル221~223内に熱電対61~63を挿入する構成を備えることにより、成形型20の上面20sに熱電対61~63を配置するための溝を形成する必要がない。溝を備える場合に比して、成形型20の上面20sと石英板30との接触面積を大きくすることができるため、穴部20hを負圧にした場合の吸着性を安定させることが可能となる。また石英板30から成形型20への熱伝達(排熱)の対称性が溝によって阻害されなくなるため、高対称な振動子を再現性良く製造することが可能となる。
(effect)
By providing a configuration in which thermocouples 61-63 are inserted into tunnels 221-223, there is no need to form grooves in the upper surface 20s of mold 20 for arranging thermocouples 61-63. Compared to when grooves are provided, the contact area between upper surface 20s of mold 20 and quartz plate 30 can be increased, making it possible to stabilize suction when hole 20h is under negative pressure. Furthermore, because the symmetry of heat transfer (heat exhaust) from quartz plate 30 to mold 20 is no longer hindered by grooves, it becomes possible to manufacture highly symmetrical vibrators with good reproducibility.
図8に、実施例3の溶融成形装置301の上面図を示す。実施例3は、熱電対61~63に代えて、放射温度計361~363を用いる点が、実施例1とは異なっている。実施例1の溶融成形装置1と共通する部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。また実施例3に特有の部位には、300番台の符号を付すことで区別している。 Figure 8 shows a top view of the melt molding apparatus 301 of Example 3. Example 3 differs from Example 1 in that radiation thermometers 361-363 are used instead of thermocouples 61-63. Components that are common to the melt molding apparatus 1 of Example 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted. Additionally, components unique to Example 3 are distinguished by being given reference numerals in the 300 range.
放射温度計361~363は、非接触式の温度センサである。放射温度計361~363は、測定点61m~63mの各々に対応した位置であって上面20sよりも上方側の位置に、不図示の固定機構によって配置されている。放射温度計361~363の各々の焦点は、測定点61m~63mに合わせられている。放射温度計361~363は透明な石英板30を透過し、成形型20の上面20sに焦点が合わせられている。これにより、測定点61m~63mにおける上面20sの温度を非接触で測定することができる。間接的に石英板30の温度を測定することが可能となる。 Radiation thermometers 361-363 are non-contact temperature sensors. Radiation thermometers 361-363 are positioned by a fixing mechanism (not shown) at positions corresponding to measurement points 61m-63m, respectively, and above the upper surface 20s. The focal points of radiation thermometers 361-363 are aligned with measurement points 61m-63m. Radiation thermometers 361-363 pass through the transparent quartz plate 30 and are focused on the upper surface 20s of the mold 20. This allows the temperature of the upper surface 20s at measurement points 61m-63m to be measured non-contact. This makes it possible to indirectly measure the temperature of the quartz plate 30.
(効果)
熱電対を配置するための溝やトンネルを、成形型20が備える必要がない。成形型20の製造時のコストや時間を低減することが可能となる。また石英板30から成形型20への熱伝達(排熱)の対称性が溝やトンネルによって阻害されることがないため、高対称な振動子を再現性良く製造することが可能となる。
(effect)
There is no need for the forming die 20 to have grooves or tunnels for placing thermocouples, which makes it possible to reduce the cost and time required to manufacture the forming die 20. Furthermore, since the symmetry of heat transfer (exhaust heat) from the quartz plate 30 to the forming die 20 is not hindered by grooves or tunnels, it becomes possible to manufacture highly symmetrical vibrators with good reproducibility.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples given above.
(変形例)
実施例3の放射温度計の配置態様や測定態様は、様々であって良い。例えば、放射温度計361の1つのみを備える構成としてもよい。そして測定点61m~63mを含む円周CR上に焦点をスキャンさせることが可能に構成されていてもよい。このようなスキャンは、例えば、中心軸CAを中心とした円周経路CP(図8参照)に沿って放射温度計361を移動させる機構を備えることで実現できる。これにより、放射温度計の数を抑制しながら、測定点の数を増加させることが可能となる。
(Modification)
The radiation thermometer arrangement and measurement mode of the third embodiment may be various. For example, a configuration including only one radiation thermometer 361 may be used. The configuration may be configured to be capable of scanning the focal point on a circumference CR including measurement points 61m to 63m. Such scanning can be achieved, for example, by providing a mechanism for moving the radiation thermometer 361 along a circumferential path CP (see FIG. 8) centered on the central axis CA. This makes it possible to increase the number of measurement points while reducing the number of radiation thermometers.
石英板30の溶融変形の完了を判断する方法は、測定点61m~63mの温度を測定する方法(ステップS80)に限られず、様々であってよい。例えば、加熱工程が開始されてから、予め定められた所定時間が経過することに応じて、溶融変形の完了が判断されてもよい。 The method for determining the completion of melting and deformation of the quartz plate 30 is not limited to measuring the temperature at measurement points 61m to 63m (step S80), and various other methods may be used. For example, the completion of melting and deformation may be determined when a predetermined time has elapsed since the heating process began.
衝立11を備えない形態であってもよい。 It may also be configured without a partition 11.
成形型20の材料はグラファイトに限られない。所定の熱衝撃耐性や熱伝導率を有する材料であれば、窒化ホウ素など、様々な材料を用いることが可能である。 The material of the mold 20 is not limited to graphite. Various materials, such as boron nitride, can be used as long as they have the required thermal shock resistance and thermal conductivity.
振動子の材料は、溶融シリカに限られない。溶融変形する誘電体であれば、何れの材料であってもよい。 The material of the vibrator is not limited to fused silica. Any dielectric material that melts and deforms can be used.
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Furthermore, the technical elements described in this specification or drawings may exhibit technical utility either alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the technologies illustrated in this specification or drawings may achieve multiple objectives simultaneously, and achieving any one of those objectives is itself technically useful.
1:溶融成形装置 10:プレート 20:成形型 20h:穴部 20p:支柱 30:石英板 45:電動ステージ 50:バーナ 61~63:熱電対 61m~63m:測定点 70:制御部 81:負圧発生手段
1: Melt-molding device 10: Plate 20: Mold 20h: Hole 20p: Support 30: Quartz plate 45: Electric stage 50: Burner 61-63: Thermocouples 61m-63m: Measurement points 70: Control unit 81: Negative pressure generating means
Claims (16)
平坦な載置面を備えるステージと、
前記ステージの前記載置面の平面方向の位置を制御する制御部と、
前記載置面上に配置されており、平坦な上面と、前記上面に垂直な中心軸を中心として前記上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型と、
前記中心軸の上方に前記穴部と対向して配置されており、前記穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナと、
前記溶融成形型の温度を測定する温度センサであって、前記中心軸を中心として回転対称に配置されている3か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている、前記温度センサと、
を備え、
前記制御部は、3か所以上の前記測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、前記ステージの前記平面方向の位置を制御する平面位置調整制御を実行することが可能に構成されている、
溶融成形装置。 A melt molding apparatus,
a stage having a flat mounting surface;
a control unit for controlling a position of the stage in a planar direction of the mounting surface;
a melt-forming mold disposed on the mounting surface and including a flat upper surface and a hole formed in a part of the upper surface with a central axis perpendicular to the upper surface as a center;
a burner disposed above the central axis and facing the hole, the burner being configured to generate a flame toward the hole;
a temperature sensor for measuring the temperature of the melt-molding mold, the temperature sensor being configured to be able to measure temperatures at three or more measurement points arranged rotationally symmetrically around the central axis; and
Equipped with
the control unit is configured to be able to perform planar position adjustment control for controlling the position of the stage in the planar direction so as to reduce a temperature difference between the measured temperatures among the three or more measurement points.
Melt molding equipment.
前記制御部は、前記バーナと前記穴部との距離が第1距離である状態で前記平面位置調整制御を実行し、
前記制御部は、前記平面位置調整制御の実行後に、前記バーナと前記穴部との距離が前記第1距離よりも小さい第2距離になるように前記バーナを下降させることが可能に構成されている、請求項1に記載の溶融成形装置。 The burner is configured to be movable in a vertical direction along the central axis,
the control unit executes the planar position adjustment control in a state where a distance between the burner and the hole is a first distance,
The melt molding device according to claim 1, wherein the control unit is configured to be able to lower the burner after executing the planar position adjustment control so that the distance between the burner and the hole becomes a second distance that is smaller than the first distance.
3か所以上の前記測定点の各々に、前記上面に露出するように配置されている、請求項1または2に記載の溶融成形装置。 the temperature sensor is a contact-type temperature sensor,
The melt-molding apparatus according to claim 1 or 2, wherein each of the three or more measurement points is arranged so as to be exposed on the upper surface.
3か所以上の前記測定点の各々に、前記上面に露出しないように配置されている、請求項1または2に記載の溶融成形装置。 the temperature sensor is a contact-type temperature sensor,
The melt-molding apparatus according to claim 1 or 2, wherein each of the three or more measurement points is arranged so as not to be exposed from the upper surface.
3か所以上の前記測定点の各々に対応した位置であって前記上面よりも上方側の位置に配置されている、請求項1または2に記載の溶融成形装置。 the temperature sensor is a non-contact temperature sensor,
The melt-molding device according to claim 1 or 2, wherein the measuring points are disposed at positions corresponding to the three or more measurement points and above the upper surface.
前記中心軸を中心とした円周であって3か所以上の前記測定点を含む前記円周をスキャン可能に構成されている、請求項1または2に記載の溶融成形装置。 the temperature sensor is a non-contact temperature sensor;
The melt-molding device according to claim 1 or 2, configured to be capable of scanning a circumference centered on the central axis and including three or more of the measurement points.
前記壁部の上端は、前記溶融成形型の前記上面よりも上方に位置している、請求項1~6の何れか1項に記載の溶融成形装置。 Further provided is a wall portion surrounding the outer periphery of the melt-forming mold,
7. The melt-forming device according to claim 1, wherein an upper end of the wall portion is located above the upper surface of the melt-forming mold.
請求項1~7の何れか1項に記載の溶融成形装置。 a heat sink disposed between the stage and the melt-molding mold and configured to be able to maintain a constant temperature;
The melt-molding apparatus according to any one of claims 1 to 7.
前記ステージの前記載置面の平面方向の位置を制御する制御部と、
前記載置面上に配置されており、平坦な上面と、前記上面に垂直な中心軸を中心として前記上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型と、
前記中心軸の上方に前記穴部と対向して配置されており、前記穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されており、前記中心軸に沿って上下方向に移動可能に構成されているバーナと、
前記溶融成形型の温度を測定する温度センサであって、前記中心軸を中心として回転対称に配置されている3か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている、前記温度センサと、
を備える溶融成形装置を用いた振動子の製造方法であって、
前記上面に、前記穴部を覆うように板状の被加工材料を配置する配置工程と、
前記バーナと前記穴部との距離が第1距離である状態で、前記バーナに火炎を発生させる工程と、
前記第1距離を維持しながら、3か所以上の前記測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、前記ステージの前記平面方向の位置を制御する平面位置調整工程と、
前記温度差が予め定められた特定温度差よりも小さくなることに応じて、前記バーナと前記穴部との距離が前記第1距離よりも小さい第2距離になるように前記バーナを下降させる工程と、
前記第2距離を維持しながら、前記被加工材料の上面を前記火炎で加熱する加熱工程と、
を備える、振動子の製造方法。 a stage having a flat mounting surface;
a control unit for controlling a position of the stage in a planar direction of the mounting surface;
a melt-forming mold disposed on the mounting surface and including a flat upper surface and a hole formed in a part of the upper surface with a central axis perpendicular to the upper surface as a center;
a burner disposed above the central axis and facing the hole, configured to be capable of generating a flame toward the hole, and configured to be movable in a vertical direction along the central axis;
a temperature sensor for measuring the temperature of the melt-molding mold, the temperature sensor being configured to be able to measure temperatures at three or more measurement points arranged rotationally symmetrically around the central axis; and
A method for manufacturing a vibrator using a melt molding apparatus comprising:
a placement step of placing a plate-shaped workpiece on the upper surface so as to cover the hole;
generating a flame in the burner while the distance between the burner and the hole is a first distance;
a planar position adjusting step of controlling a position of the stage in the planar direction while maintaining the first distance so that a temperature difference between the measured temperatures among the three or more measurement points becomes small;
a step of lowering the burner so that the distance between the burner and the hole becomes a second distance that is smaller than the first distance in response to the temperature difference becoming smaller than a predetermined specific temperature difference;
a heating step of heating the upper surface of the workpiece with the flame while maintaining the second distance;
A method for manufacturing a vibrator, comprising:
3か所以上の前記測定点の各々に、前記上面に露出するように配置されている、請求項9~12の何れか1項に記載の振動子の製造方法。 the temperature sensor is a contact-type temperature sensor,
The method for manufacturing a vibrator according to any one of claims 9 to 12, wherein each of the three or more measurement points is arranged so as to be exposed on the upper surface.
3か所以上の前記測定点の各々に、前記上面に露出しないように配置されている、請求項9~12の何れか1項に記載の振動子の製造方法。 the temperature sensor is a contact-type temperature sensor,
13. The method for manufacturing a vibrator according to claim 9, wherein each of the three or more measurement points is arranged so as not to be exposed on the upper surface.
3か所以上の前記測定点の各々に対応した位置であって前記上面よりも上方側の位置に配置されている、請求項9~12の何れか1項に記載の振動子の製造方法。 the temperature sensor is a non-contact temperature sensor,
The method for manufacturing a vibrator according to any one of claims 9 to 12, wherein the measurement points are arranged at positions corresponding to the three or more measurement points and above the upper surface.
前記中心軸を中心とした円周であって3か所以上の前記測定点を含む前記円周をスキャン可能に構成されている、請求項9~12の何れか1項に記載の振動子の製造方法。 the temperature sensor is a non-contact temperature sensor;
The method for manufacturing a vibrator according to any one of claims 9 to 12, wherein the method is configured to be able to scan a circumference centered on the central axis and including three or more of the measurement points.
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