JPS5940770B2 - ガラス管又は棒の連続成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は正確にコントロールされた寸法特に外径を有す
るガラス管又は棒の連続成形装置に関する。

従来、一般にガラスの如き温度の下降と共にその機械的
性質が粘性体から固体に連続的に変化する材料を連続的
に管又は棒に成形するときは、熔融ガラスを適当な形状
を賦与した流出口より引き出し、連続的に温度を降下さ
せて所要の寸度の成形体を得る。

一般に棒を成形する場合であればその外径は成形体の引
張速度、引き出し方向の成形体の温度分布、管を成形す
る場合であれば上記要因の他に管内に送入する気体の圧
力が調節される。

従来、一定の寸度を有する成形体を得るためには成形状
態に影響を及ぼす上記その他の要因を可能な限り一定に
保つことが行われ、この目的のために引張速度あるいは
送入気体の圧力をフィードバック制御技術を用いて一定
に保つことが行われている。

また上述の如き制御可能な要因の他に不規則に変動し制
御の困難な要因、例えば成形区間内に流入する気流の熱
対流の如き要因による影響を除去するために成形体の寸
法を連続的に測定し、これにより制御可能な要因、例え
ば上記引張速度あるいは送入気体圧力を調節して所要の
寸度の成形体を得る方法が提案されている。

（例えば特公昭４５−１４９１７号公報参照） しかし乍らか５る方法においては成形体の成形される時
刻から寸法測定の結果が得られる時刻までの時間がかな
りあるため前述の調節動作を自動的に行っても何らかの
要因変動により成形体の寸法がこの測定所要時間より短
く変動したる場合にはその変動を除去し得ない。

一般にガラスの非接触的成形法、即ち成形体が不定形よ
り定形に移行する過程、つまり形状を賦与される過程で
その表面が他の固体壁で支持されないようなガラス管又
は棒の成形法、具体的に云えばダンチー法、ベロー法、
アップドロー法の如き熔融ガラスより管又は棒状にガラ
スを引き出す成形法においては、成形体の形状を規定す
る規定力は成形体とそれを囲む空間の熱的、流体的、力
学的平衡によって生じるものであり、接触的成形法、例
えばプレス成形法、押出成形法等に比較してその制御性
は悪い。

従って成形を左右する要因を可能な限り一定に保っても
なお成形体の寸法変動が残る。

本発明の目的は、ガラス管又は棒の成形過程に生ずる寸
法即ち外径、内径又は肉厚の変動を従来技術の如く連続
成形装置本体の制御により除去するのではなく、変動巾
に相当する寸法を成形装置に近接して設けた寸法修正装
置により修正し、もって高精度の寸法を有する製品を得
ることである。

しかして本発明の前記目的は、熔融ガラスから管又は棒
状ガラスを連続的に引き出し進行させつつ冷却し所定寸
法に成形するガラス管又は棒の連続成形装置において、
前記連続成形装置本体に近接して成形されたガラス管又
は棒寸法を測定する寸法測定装置及びガラス管又は棒の
寸法修正装置を設け、前記寸法測定装置より得られた寸
法側定置と寸法設定値との間の偏差を検出し、前記偏差
を減少させるように寸法修正装置を作動させガラス管又
は棒の寸法を修正することにより達成される。

本発明のより好ましい実施態様においては、前記寸法修
正装置に近接しガラスの進行方向側に第２の寸法測定装
置を設け、寸法修正装置により修正されたガラス管又は
棒の寸法を再度測定し、この測定値に基づいて前記寸法
修正装置の作動を調節する。

添附図面第１図及び第２図は本発明の詳細な説明するも
ので、図においては１はダンナ一式によるガラス管連続
成形装置本体を示し、この装置により成形されたガラス
管２はロール３によって前方へ搬送さ札切断装置４によ
って所定の長さに切断され製品とされる。

成形直後のガラス管２は寸法測定装置５により連続的に
その寸法例えば外径寸法を測定され、測定値を示す信号
が制御装置８に伝えら札制御装置８において寸法の設定
値との間の偏差が検出さへこの偏差に基づく修正操作指
令信号が、寸法測定装置５に連続して配置された寸法修
正装置６に伝えられ、寸法の修正を行なう。

寸法修正装置は連続成形装置本体から生ずるガラス管の
寸法の最大変動中と同等又はこれ以上の寸法修正能力を
有すること及び寸法変動の速度又は周期に時間的に対応
できることが要求される。

第１図に示す如く、修正装置６に近接しガラスの進行方
向側に第２の寸法測定装置７を設けるのが好ましく、修
正処理を受けたガラス管の寸法を再度測定し、この結果
を制御装置８に伝え、修正操作量が偏差に対して適切で
あったか否かを判断させ、不適当な場合には修正指令の
調整を行なうようにする。

修正操作は、設定値に対して正負両方の偏差に対して行
なうことができるが、修正装置のメカニズムを簡略化す
るため修正操作は正負いずれか一力の偏差に対して行な
うように従ってそのためには成形装置本体の成形条件を
変動巾の上限又は下限を越えないように制御するのが好
ましい。

第２図に関して上述のことを更に説明する。

第２図ａは連続成形装置により成形されたガラス管を寸
法測定装置により測定した結果を時間に関してプロット
したグラフを示し、点線は変動巾の上限と下限つまり変
動の最大と最小とを示す。

第２図す及びＣは修正処理を受けたガラス管の寸法を示
す。

第２図すは、変動巾の下限に合うように、第２図Ｃは上
限に合うように、修正操作を行なうように設定を行なっ
た場合を示す。

第２図すの矢印の部分は修正操作量が偏差量に対して過
度であった場合を示す。

このような場合には修正操作量の指令の調整を行なう。

寸法測定装置としてはガラス管が末だ変形可能なほどの
高温で測定できるように非接触の光学的測定装置例えば
レーザー光によりガラス管、棒を光学的に掃引照射し、
これによって生ずる像の陰影パターンを光電管等の受光
装置により検出し、管の外径、内径又は肉厚を測定する
タイプのものが用いられる。

寸法修正装置としては、進行するガラス管を包囲して設
けられた加熱素子を用いることができ、ガラスを加熱し
粘度を低下させ引張装置より伝達される懸引力（張力）
によりガラス管を伸長し外径、内径又は肉厚を減少させ
る。

加熱素子としては、リングバーナ一群、電熱コイル、誘
導加熱素子等が好適に使用される。

他力、ガラス管の外径を増大させる修正を行なうために
は、ガラス管を軟化点附近において減圧装置内）こ送入
し、はぼ大気圧に保たれた管内との圧力差によりガラス
管を膨張させるようにすることができる。

第３図に関して本発明の詳細な説明をする。

１１はダンナ一式ガラス管成形装置本体を示し、成形直
後のガラス管１２は寸法測定装置１３に入る。

この装置はレーザー光による光学的非接触管径測定装置
であり、投光系１４、受光系１５及び信号処理回路１６
から構成されている。

１７はリングバーナ一群からなる寸法修正装置を示し、
バーナ一群には燃焼ガス源１８及び酸素又は空気源１９
より、遠隔自動調節可能な制御弁２０．２１により混合
機２２を経て燃焼用混合ガスが供給される。

制御弁２２及び２３は計算機例えばプロセスコンピュー
ター１５の指令によりその開度が制御される。

寸法修正装置のガラスの進行方向側には第２の寸法測定
装置２４が配置され、修正操作後の管径の測定値を計算
機２３に転送する。

計算機２３には更に寸法の目標設定器２５が附属してい
る。

計算機２３は次に列記する内容の計算をリアルタイムに
行ない、制御弁２０．２１の開度を制御する。

■）寸法測定機１３からの寸法測定値の採取２）設定値
と測定値との間の偏差の計算 ３）修正操作量の計算 ４）修正操作遅延時間の計算 ５）修正操作の指令 ６）第２の寸法測定装置２４からの寸法測定値の採取 ７）設定値６）の測定値との間の偏差の計算８）修正係
数の計算 ９）修正係数の修正 以上説明した例の場合には、ガラス管に張力が作用して
いるのでリングバーナ一群による加熱操作によりガラス
管の温度が上昇し管径が減少する。

従って偏差の修正操作は負の側にのみ行なわれるので連
続成形装置本体から得られるガラス管の寸法はその変動
の下限が目標寸法以下とならないように操作されること
が必要である。

以上の説明で明らかなように本発明の装置構成は従来の
一般に行なわれている成形条件の定値制御あるいは寸法
の目標値によるフィードバック制御とは異り、いわば「
フィードフォーワード」制御の概念によるものと云うこ
とができ、前者の如き測定の遅れによる制御性の限界が
なく、急速な寸法変動を除去して高精度の成形体を連続
的に得ることを可能とする。

以上ダンチー法によるガラス管又は棒の成形装置につい
て本発明を説明したがベロー法、アップドロー法等他の
方式にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するブロックダイヤグラム
、第２図は本発明の詳細な説明するガラス管の寸法の時
間的変動を示すグラフ、第３図は本発明の具体例を示す
ブロックダイヤグラムを示す。 １．１１・・・・・・ダンナ一式ガラス管連続成形装置
本体、２，１２・・・・・・ガラス管、５，１３・・・
・・・寸法測定装置、６，１７・・・・・・寸法修正装
置、７，２４・・・・・・第２の寸法測定装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熔融ガラスから管又は棒状ガラスを連続的に引き出
   し進行させつつ冷却し所定寸法に成形するガラス管又は
   棒の連続成形装置において、前記連続成形装置本体に近
   接して成形されたガラス管又は棒の寸法を測定する寸法
   測定装置及びガラス管又は棒の寸法を修正する修正装置
   を上記ガラス管又は棒の遂行力向に向って順次設け、前
   記寸法測定装置より得られた寸法測定値と寸法設定値と
   の間の偏差を検出し、前記偏差を減少させるように上記
   寸法測定装置の進行力向前力に設けられた寸法修正装置
   を作動させガラス管又は棒の寸法を修正することを特徴
   とするガラス管又は棒の連続成形装置。 ２ 前記寸法修正装置は、進行するガラス管又は棒を包
   囲しこれを外表面から加熱する加熱素子である特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記加熱素子はリングバーナ一群である特許請求の
   範囲第２項記載の装置。 ４ 熔融ガラスから管又は棒状ガラスを連続的に引き出
   し進行させつつ冷却し所定寸法に成形するガラス管又は
   棒の連続成形装置において、前記連続成形装置本体に近
   接して成形されたガラス管又は棒の寸法を測定する第１
   の寸法測定装置とガラス管又は棒の寸法の修正装置と第
   ２の寸法測定装置とを上記ガラス管又は棒の遂行力向に
   向けて順次設け、第１の寸法測定装置より得られた寸法
   測定値と寸法設定値との間の偏差を減少させるように寸
   法修正装置を作動させた後、第２の寸法測定装置によっ
   て修正されたガラス管又は棒の寸法を再度測定し、この
   測定値に基づいて前記寸法修正装置の作動を調節するよ
   うにしたことを特徴とするガラス管又は棒の連続成形装
   置。 ５ 前記寸法修正装置は、進行するガラス管又は棒を包
   囲しこれを外表面から加熱する加熱素子である特許請求
   の範囲第４項記載の装置。 ６ 前記加熱素子はリングバーナ一群である特許請求の
   範囲第５項記載の装置。