棒状ワーク先端の球状成型加工装置および球状成型加工方法
【課題】 棒状ワーク先端の球状加工を自動化し、加工品質の均一化、加工処理数の安定化と大量生産化、および安全性の向上を図った棒状ワーク先端の球状成型加工装置および球状成型加工方法を提供すること。
【解決手段】 ガラスファイバ先端の球状成型加工装置は、３つのガラスファイバ２１をそれぞれ保持可能な４つのファイバ保持部２２〜２５と、ガラスファイバ２１先端を加熱して球状に成型加工するガスバーナと、各ファイバ保持部を、ガラスファイバ２１を同保持部に保持させる第１位置、保持されたガラスファイバ２１先端をガスバーナにより加熱する第２位置、同先端が球状に成型加工されたガラスファイバ２１を冷却する第３位置、および、加工済みのガラスファイバ２１をファイバ保持部から外して収納する第４位置の４つの位置に順に移動させる回転台２７と、回転台２７を駆動するモータとを備える。
【解決手段】 ガラスファイバ先端の球状成型加工装置は、３つのガラスファイバ２１をそれぞれ保持可能な４つのファイバ保持部２２〜２５と、ガラスファイバ２１先端を加熱して球状に成型加工するガスバーナと、各ファイバ保持部を、ガラスファイバ２１を同保持部に保持させる第１位置、保持されたガラスファイバ２１先端をガスバーナにより加熱する第２位置、同先端が球状に成型加工されたガラスファイバ２１を冷却する第３位置、および、加工済みのガラスファイバ２１をファイバ保持部から外して収納する第４位置の４つの位置に順に移動させる回転台２７と、回転台２７を駆動するモータとを備える。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円柱形のガラスファイバ、金属製或いはプラスチック製丸棒等の棒状ワークの先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工装置および加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、半径方向に中心から周辺にかけて放物線状の屈折率分布を持つ屈折率分布型ロッドレンズが、複写機、ＬＥＤプリンタ、画像読取り装置等の各種ＯＡ機器や光通信システム等の光学系に広く使用されている。このような屈折率分布型ロッドレンズにおける屈折率分布を形成する方法として、イオン交換法が知られている。このイオン交換法では、図１０に示すように、均質な高屈折率ガラスからなる円柱形のガラスファイバ１１を溶融塩１２中に浸漬し、ガラスを高屈折率化している元素と溶融塩中のアルカリ金属イオン等とを交換し、ガラスファイバ１１周縁部を低屈折率化し、屈折率分布を形成する。このとき、高温の溶融塩１２中にガラスファイバ１１を保持するために、ガラスファイバ１１の先端をファイバ径より径の大きい球状（球状部１１ａ）に加工する。そして、このガラスファイバ１１の軸部を同軸部よりやや大きい径の孔をもつ金属板１３等に通してその球状部１１ａを金属板１３等に係止させることで、ガラスファイバ１１が溶融塩１２中に吊り下げられる。
【０００３】このようなガラスファイバ１１先端の球状部１１ａは、従来次のような方法で作られていた。まず、酸素・アセチレンガスバーナを固定台に一定角度で固定し、酸素、アセチレンのガス量を調節して一定形状の炎を形成する。作業者がガラスファイバを持ってその先端を炎に当て、ガラスファイバを回転させながらその先端を加熱溶融させることで、その先端を直径約３ｍｍの球状に成型加工する。続いて、ガラスファイバ先端の形状（球状）を保持するために、ガラスファイバを回転させながら炎から遠ざけ、ガラスファイバを大気中でしばらく冷却する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来のガラスファイバ先端の成型方法では、次のような問題点がある。
【０００５】（１）ガラスファイバ先端を球状に成型加工する作業を作業者が手作業で行なうので、その先端の加工形状が作業者によって異なり、加工品質にバラツキが生じる。（２）加工時間は作業者の熟練度に依存し作業者毎に異なるため、単位時間当たりの加工処理数の管理とその数を増やすのが難しい。（３）作業者がガラスファイバ先端を溶接用酸素アセチレンバーナの炎に当てて加工する際に、作業者の手が炎に近づくので、作業安全性が低い。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、棒状ワーク先端の球状加工を自動化し、加工品質の均一化、加工処理数の安定化と大量生産化、および安全性の向上を図った棒状ワーク先端の球状成型加工装置および加工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、棒状ワーク先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工装置であって、少なくとも１つの棒状ワークを保持可能なワーク保持手段と、前記棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する加熱手段と、前記ワーク保持手段を、前記棒状ワークを同保持手段に保持させる第１位置、同保持手段により保持された前記棒状ワーク先端を前記加熱手段により加熱する第２位置、同先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する第３位置、および、加工済みの棒状ワークを前記保持手段から外して収納する第４位置の４つの位置に順に移動させる移動手段と、該移動手段を駆動する駆動手段とを備えることを要旨とする。
【０００８】この構成によれば、ワーク保持手段が第１位置にあるとき、同保持手段に棒状ワークを保持させる。この後、駆動手段により移動手段を駆動してワーク保持手段を第２位置に移動させ、棒状ワーク先端を加熱手段により加熱してその先端を球状に成型加工する。この後、駆動手段により移動手段を駆動してワーク保持手段を第３位置に移動させ、先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する。この後駆動手段により移動手段を駆動してワーク保持手段を第４位置に移動させ、加工済みの棒状ワークを同保持手段から外して収納する。このように、移動手段を駆動手段により駆動してワーク保持手段を第１位置から第４位置まで順に移動させることで、棒状ワーク先端の球状加工を自動で行うことができる。これにより、（１）棒状ワーク先端の球状加工の自動化が可能になる。（２）上記従来技術のように加工品質にバラツキが生じるのを抑制でき、加工品質の均一化を図れる。（３）第１位置にてワーク保持手段に棒状ワークを保持させてから、第４位置にて加工済みの棒状ワークをワーク保持手段から外すまでの時間、すなわち加工時間が一定する。このため、単位時間当たりの加工処理数の管理とその数を増やすのが容易になる。（４）第２位置では、ワーク保持手段により保持された棒状ワーク先端を加熱手段により加熱してその先端を球状に成型加工するので、作業安全性が高くなる。
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記移動手段は、前記駆動手段により一定角度ずつ間欠的に回転して前記ワーク保持手段を前記４つの位置に順に移動させる回転台であることを要旨とする。
【００１０】この構成によれば、移動手段を、駆動手段により一定角度ずつ間欠的に回転してワーク保持手段を４つの位置に順に移動させる回転台とすることで、回転台の周囲に加熱手段等の各種設備を配置できるので、装置全体の小型化を図ることができ、装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００１１】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記回転台には、前記ワーク保持手段が一定角度毎に設けられていることを要旨とする。
【００１２】この構成によれば、回転台にワーク保持手段が一定角度毎に設けられているので、回転台が１回転する間に、各ワーク保持手段が棒状ワークの保持から加工済み棒状ワークの搬出までの１サイクルを完了することができる。例えば、一定角度を９０度とし、回転台に４つのワーク保持手段を設ける場合には、移動台が１回転する間に、各ワーク保持手段が前記１サイクルの作業を完了することになる。これにより、移動台が１回転する間での加工処理数、すなわち単位時間当たりの加工処理数をさらに増やすことができる。
【００１３】請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記ワーク保持手段は、複数の前記棒状ワークを保持する複数のワーク保持治具を備え、該各ワーク保持治具は、前記第１位置では水平姿勢をとり、前記棒状ワークを保持穴で受けて保持するとともに、前記第２位置では前記棒状ワーク先端を上方へ向ける垂直姿勢をとるように回動可能に設けられていることを要旨とする。
【００１４】この構成によれば、ワーク保持手段に設けた複数のワーク保持治具は、第１位置では水平姿勢をとるので、複数の棒状ワークを水平に並べて対応する各ワーク保持治具の保持穴に向けて押すことにより、複数の棒状ワークを対応する各ワーク保持治具に容易に保持させることができる。また、ワーク保持治具は、第２位置では保持した棒状ワーク先端を上方へ向けるので、その先端を加熱手段により加熱しやすくなる。
【００１５】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記複数のワーク保持治具は、前記第２位置で前記複数の棒状ワーク先端を前記加熱手段により加熱する際に、各々が保持している棒状ワークを軸回りに回転させることを要旨とする。
【００１６】この構成によれば、ワーク保持治具は、第２位置で各棒状ワーク先端を加熱手段により加熱する際に、各棒状ワークを軸回りに回転させるので、各棒状ワーク先端が加熱手段により均一に加熱され、加工品質がさらに向上する。
【００１７】請求項６に係る発明は、請求項４又は５に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記第１位置には、前記複数の棒状ワークを対応する前記各ワーク保持治具の保持穴と一致するように整列させる整列台と、前記複数の棒状ワークをその先端位置が揃うように前記各保持穴に向けて押すワーク送り板とが設けられていることを要旨とする。
【００１８】この構成によれば、第１位置にて、整列台により複数の棒状ワークを対応する各ワーク保持治具の保持穴と一致するように整列させ、ワーク送り板により複数の棒状ワークをその先端位置が揃うように各保持穴に向けて押す。このため、第１位置において複数本の棒状ワークを対応する各ワーク保持治具に自動で保持させることができる。また、複数のワーク保持治具は、複数の棒状ワークをその先端位置が揃うように保持するので、第２位置にて各棒状ワーク先端を加熱手段により加熱する際における加熱手段の位置決めが容易になる。
【００１９】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記整列台は、前記複数の棒状ワークが対応する前記各ワーク保持治具の保持穴に向けて投入される方向に所定間隔で基板に複数個設けられており、これらの整列台のうち、前記ワーク送り板が前記複数の棒状ワークを前記複数のワーク保持治具の保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避可能に構成されていることを要旨とする。
【００２０】この構成によれば、複数の整列台のうち、ワーク送り板が複数の棒状ワークを複数のワーク保持治具の保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避する。これにより、ワーク送り板は整列台により移動を妨げられることなく複数の棒状ワークを複数のワーク保持治具による保持位置まで押すことができる。
【００２１】請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記加熱手段は、前記ワーク保持手段が前記第２位置に位置するのに同期して同保持手段に保持された前記棒状ワーク先端を加熱するのに最適な加熱位置に退避位置から移動可能に構成されていることを要旨とする。
【００２２】この構成によれば、加熱手段を、ワーク保持手段が第２位置に位置するのに同期して同保持手段に保持された棒状ワーク先端を加熱するのに最適な加熱位置に移動させるので、加熱手段による棒状ワーク先端の球状成型を自動で行なうことができる。
【００２３】請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記第４位置には、加工済みの棒状ワークを、球状に成型加工された同ワーク先端の球状部を引っ掛けて前記ワーク保持手段から引き出す引き出し治具が設けられていることを要旨とする。
【００２４】この構成によれば、第４位置において、引き出し治具により加工済みの棒状ワーク先端の球状部を引っ掛けて棒状ワークをワーク保持手段から自動で引き出すことができる。これにより、棒状ワークの保持から加工済みの棒状ワークの取り出しまでを自動で行うことができる。
【００２５】請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記第４位置には、前記引き出し治具により引き出された加工済みの前記棒状ワークを収納トレイへ送る案内手段とが設けられており、該案内手段は、前記引き出された加工済みの棒状ワークを受けて搬送するコンベアと、該コンベアにより搬送される前記棒状ワークを傾斜を利用して斜め下方へ案内する上側傾斜板、該上側傾斜板により案内される前記棒状ワークを受け、その棒状ワークが所定量になるとその重量で回転する回転トレイとを備え、該回転トレイの回転により同回転トレイに溜まった棒状ワークが前記収納トレイ内へ送られるように構成されていることを要旨とする。
【００２６】この構成によれば、第４位置において、引き出し治具により引き出された加工済みの棒状ワークを案内手段により収納トレイに順次自動で収納させることができる。また、加工済みの棒状ワークを収納トレイに収納させるのに、コンベアを除き、案内手段には電気等の一切のエネルギを使う必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【００２７】請求項１１に係る発明は、棒状ワーク先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工方法であって、少なくとも１つの棒状ワークを保持可能なワーク保持手段を第１位置に移動させて前記ワーク保持手段に棒状ワークを保持させる工程と、前記ワーク保持手段を前記第１位置から第２位置に移動させ、この第２位置で前記ワーク保持手段に保持された棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する加熱工程と、前記ワーク保持手段を前記第２位置から第３位置へ移動させ、この第３位置で先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する冷却工程と、前記ワーク保持手段を前記第３位置から第４位置へ移動させ、この第４位置で加工済みの棒状ワークを同保持手段から外して収納する収納工程とを備えることを要旨とする。
【００２８】この構成によれば、ワーク保持手段を第１位置に移動させて同保持手段に棒状ワークを保持させる。この後、ワーク保持手段を第２位置に移動させ、棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する。この後、ワーク保持手段を第３位置に移動させ、先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する。この後、ワーク保持手段を第４位置に移動させ、加工済みの棒状ワークを同保持手段から外して搬出する。このように、ワーク保持手段を第１位置から第４位置まで順に移動させることで、棒状ワーク先端の球状加工を自動で行うことができる。これにより、（１）棒状ワーク先端の球状加工の自動化が可能になる。（２）上記従来技術のように加工品質にバラツキが生じるのを抑制でき、加工品質の均一化を図れる。（３）第１位置にてワーク保持手段に棒状ワークを保持させてから、第４位置にて加工済みの棒状ワークをワーク保持手段から外すまでの時間、すなわち加工時間が一定する。このため、単位時間当たりの加工処理数の管理とその数を増やすのが容易になる。（４）第２位置では、ワーク保持手段により保持された棒状ワーク先端を加熱してその先端を球状に成型加工するので、作業安全性が高くなる。
【００２９】請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工方法において、前記ワーク保持手段を一定角度ずつ間欠的に回転させて前記ワーク保持手段を前記４つの位置に順に移動させることを要旨とする。
【００３０】この構成によれば、ワーク保持手段を一定角度ずつ間欠的に回転させて同保持手段を４つの位置に順に移動させることで、ワーク保持手段の回転方向に沿って各種設備を配置できるので、装置全体の小型化を図ることができ、装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００３１】請求項１３に係る発明は、請求項１１又は１２に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工方法において、前記ワーク保持手段に前記棒状ワークを保持させる工程では、複数の前記棒状ワークを該各ワークの先端位置が揃うように前記ワーク保持手段に保持させることを要旨とする。
【００３２】この構成によれば、複数の棒状ワークを該各ワークの先端位置が揃うようにワーク保持手段に保持させるので、第２位置にて各棒状ワーク先端を加熱手段により加熱する際における加熱手段の位置決めが容易になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用したガラスファイバ先端の球状成型加工装置および球状成型加工方法の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
【００３４】図１は一実施形態に係るガラスファイバ先端の球状成型加工装置２０の概略構成を示しており、図２R>２は同装置を図１の下方から見た側面図である。図１および図２に示すように、球状成型加工装置２０は、棒状ワークとしてのガラスファイバ２１を保持可能なワーク保持手段としての４つのファイバ保持部２２，２３，２４，２５と、ガラスファイバ２１先端を加熱して球状に成型加工する加熱手段としての酸素・アセチレンガスバーナ２６とを備える。また、ガラスファイバ２１は、図１０１０に示すガラスファイバ１１と同様の均質な高屈折率ガラスからなる円柱形のもので、所定の長さに切断されている。
【００３５】また、球状成型加工装置２０は、ファイバ保持部２２〜２５をそれぞれ４つの位置に順に移動させる移動手段としての回転台２７（インデックステーブル）と、回転台２７を駆動する駆動手段としてのモータＭとを備える。このモータＭおよび同モータＭを駆動制御する制御部がボックス２８内に収納されている。また、図２における符号２９はそのモータＭの出力軸に連結された回転軸である。この回転軸２９がモータＭにより回転すると、回転台２７が図１の矢印で示す方向に回転するようになっている。
【００３６】４つのファイバ保持部２２〜２５は、回転台２７上の周方向に９０度ずれた位置に設けられている（図１参照）。各ファイバ保持部２２〜２５は、それぞれ３つのファイバ保持治具３０を有している。各ファイバ保持部２２〜２５の３つのファイバ保持治具３０は、それぞれ水平姿勢をとる水平位置と垂直姿勢をとる垂直位置との間で、一体となって回転できるように回転台２７に設けられている。各ファイバ保持部２２〜２５の３つのファイバ保持治具３０をそれぞれ水平位置と垂直位置との間で回転させるためのモータＭ１〜Ｍ４が、回転台２７に設けられている。なお、図１では、ファイバ保持部２２，２３がそれぞれ水平位置にあることを示しており、また、ファイバ保持部２４，２５がそれぞれ垂直位置にあることを示している。
【００３７】回転台２７は、モータＭにより駆動されて９０度ずつ間欠的に回転するようになっている。この回転台２７の間欠的な回転により、各ファイバ保持部２２〜２５が、次に説明する第１位置、第２位置、第３位置および第４位置の４つの位置に順に移動する。その第１位置は、図１においてファイバ保持部２２がある位置で、３本のガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０にそれぞれ保持させる位置である。その第２位置は、図１においてファイバ保持部２５がある位置で、３つのファイバ保持治具３０によりそれぞれ保持された３本のガラスファイバ２１先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６で加熱して球状に成型加工する位置である。その第３位置は、図１においてファイバ保持部２４がある位置で、先端が球状に成型加工された３本のガラスファイバ２１を冷却する位置である。そして、その第４位置は、図１においてファイバ保持部２３がある位置で、加工済みの３本のガラスファイバ２１を外して収納する位置である。
【００３８】こうして回転台２７が９０度ずつ間欠的に回転する際に、ファイバ保持部２２〜２５はモータＭ１〜Ｍ４にそれぞれ駆動されることにより、水平位置と垂直位置との間で回転する。すなわち、各ファイバ保持部２２〜２５は、第１位置から第２位置に移動するまでの間に水平位置から垂直位置に回転し、第２位置から第３位置に移動するまでの間では垂直位置に維持される。そして、各ファイバ保持部２２〜２５は、第３位置から第４位置に移動するまでの間に垂直位置から水平位置に回転するようになっている。
【００３９】酸素・アセチレンガスバーナ２６は、各ファイバ保持部２２〜２５に保持されたガラスファイバ２１と同数設けられている。本例では、３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６が設けられている。これら３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６は、各ファイバ保持部２２〜２５が上記第２位置に順に位置するのに同期して３つのガラスファイバ２１先端を加熱するのに最適な加熱位置（図２に示す位置）に退避位置から移動するように、ボックス２８内の制御部によりそれぞれ駆動制御される。そのために、酸素・アセチレンガスバーナ２６は、図２に示す枠３１に上下移動可能に設けられている。
【００４０】図１および図３に示すように、上述した第１位置には、水平位置にある３つのファイバ保持治具３０、例えば図１に示すファイバ保持部２２の３つのファイバ保持治具３０にガラスファイバ２１をそれぞれ自動で保持させるための機構が設けられている。この機構は、３つのガラスファイバ２１を対応する３つのファイバ保持治具３０の各保持穴と一致するように整列させる３つの整列台３２，３３，３４と、ステージ３５と、ワーク送り板３６とを備える。
【００４１】３つの整列台３２〜３４は、３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０の各保持穴に向けて投入する方向（図１，図３の矢印方向）にほぼ等間隔で配置され、その投入方向に直交する方向にそれぞれ延びている。また、各整列台３２〜３４は、各整列台の下面に作用する圧縮空気圧を制御することにより、図４に示す上昇位置と図６の整列台３２が位置している下降位置との間で上下動可能にステージ３５に設けられている。また、各整列台３２〜３４の上面には、３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０の各保持穴と一致するように整列させるための３つのＶ溝３７がそれぞれ設けられている。そして、ワーク送り板３６は、図示を省略したモータによりステージ３５上を各ファイバ保持治具３０の軸方向に往復動可能である。ワーク送り板３６がそのモータにより図３および図５の矢印方向に駆動されると、ワーク送り板３６が３つのガラスファイバ２１をその先端位置が揃うように各ファイバ保持治具３０の保持穴に向けて押すようになっている。
【００４２】また、３つの整列台３２〜３４のうち、ワーク送り板３６が３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０の各保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板３６の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避可能に構成されている。すなわち、ワーク送り板３６が整列台３２に近づくにつれて整列台３２が図５に示す上昇位置から図６に示す下降位置に退避することで、整列台３２の移動を妨げないようになっている。そして、ワーク送り板３６が３本のガラスファイバ２１をさらに押すのに整列台３２が邪魔になる場合には、整列台３２も上昇位置から下降位置へ退避してワーク送り板３６の移動を妨げないようになっている。
【００４３】また、図７および図８に示すように、上述した第４位置には、加工済みの３本のガラスファイバ２１を、３つのファイバ保持治具３０から引き出すための引き出し治具４０と、引き出された加工済みのガラスファイバ２１を収納トレイ４１へ案内する案内手段としての案内機構４２とが設けられている。
【００４４】引き出し治具４０は、ボックス２８内の制御部により駆動制御されるモータ（図示省略）により駆動されることで、図１に示す上下のガイドレール５２，５３により案内されて同図の左右方向に移動可能になっている。引き出し治具４０を図１の左方に移動させ、同治具に設けた３つのクランプ４０ａを開閉させることで、加工済みの３本のガラスファイバ２１の球状部（図９R>９に示す球状部２１ａ）をそれらのクランプ４０ａで引っ掛けるようになっている。これら３つのクランプ４０ａの開閉は、上記制御部により制御されるようになっている。この後、引き出し治具４０がモータにより駆動されて図１の右方に移動すると、３つのクランプ４０ａにより引っ掛けられた３つのガラスファイバ２１が３つのファイバ保持治具３０から引き出されるようになっている。こうして引き出された加工済みの３つのガラスファイバ２１は、引き出し治具４０の３つのクランプ４０ａを制御部により開くと、同クランプ４０ａからそれぞれ外れて下方へ落下するようになっている。
【００４５】案内機構４２は、コンベア４３と、上側傾斜板４４と、回転トレイ４５と、下側傾斜板４６とを備えている。コンベア４３は、引き出し治具４０の３つのクランプ４０ａから外れて落下する３つのガラスファイバ２１を受けて図７の矢印方向に搬送する。上側傾斜板４４は、コンベア４３により搬送されるガラスファイバ２１を傾斜を利用して斜め下方へ案内する。回転トレイ４５は、上側傾斜板４４により案内されるガラスファイバ２１を受ける。回転トレイ４５上に所定量のガラスファイバ２１が溜まり、同トレイに作用する時計方向への回転モーメントが重り４７による反時計方向への回転モーメントより大きくなると、回転トレイ４５が時計方向へ回転するようになっている。この回転により、回転トレイ４５上に溜まったガラスファイバ２１が下側傾斜板４６上に送られる。そして、上側傾斜板４４と一体に形成された下側傾斜板４６は、回転トレイ４５から送られるガラスファイバ２１を傾斜を利用して斜め下方にある収納トレイ４１へ送るようになっている。
【００４６】また、図２に示すように、回転軸２９の上部には、第２位置にて酸素・アセチレンガスバーナ２６によりガラスファイバ２１先端を加熱する際の熱を上方を逃がす遮熱板５０が９０度間隔で４つ設けられている。
【００４７】そして、ボックス２８内に設けた上記制御部は、第２位置にて３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６により３つのガラスファイバ２１先端をそれぞれ加熱する際に、各ファイバ保持部２２〜２５のうち第２位置にあるファイバ保持部の３つのファイバ保持治具３０を軸回りに回転させるようになっている。
【００４８】次に、ガラスファイバ２１先端を球状に成型加工するガラスファイバ先端の球状成型加工方法について説明する。なお、以下の説明において、４つのファイバ保持部２２〜２５のうち、ファイバ保持部２２のみについて説明し、他のファイバ保持部２３，２４および２５についてはファイバ保持部２２と同じであるので説明を省略する。
【００４９】ガラスファイバ先端の球状成型加工方法は、以下の工程からなる。
（工程１）３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６のボンベ（図示省略）をそれぞれ開き、トーチを点火して炎の調整をする。
【００５０】（工程２）整列台３２〜３５の３つのＶ溝３７（図４参照）に３つのガラスファイバ２１を載せる。
（工程３）この状態で装置の運転を開始すると、ボックス２８内の上記制御部がワーク送り板３６用のモータを駆動制御し、ワーク送り板３６を図３および図５の矢印方向に移動させる。これにより、ワーク送り板３６が３つのガラスファイバ２１を第１位置にあるファイバ保持部２２の３つのファイバ保持治具３０の保持穴に向けて押して保持穴に挿入する。このとき、３つのガラスファイバ２１は、ワーク送り板３６により押されることで各々の先端位置が揃った状態で３つのファイバ保持治具３０の保持穴に挿入される。
【００５１】（工程４）この後、制御部は、３つのファイバ保持治具３０のチャックを開閉するアクチュエータ（図示省略）を駆動制御して、各保持治具のチャックを閉める。これにより、３つのガラスファイバ２１がそれぞれファイバ保持治具３０により保持される。
【００５２】（工程５）この後、上記制御部は、モータＭを駆動制御して回転台２７を時計方向に９０度回転させるとともに、この回転によりファイバ保持部２２が第２位置に移動するまでの間に、モータＭ１を駆動制御してファイバ保持部２２を水平位置から垂直位置へ回転させる。また、制御部は、ファイバ保持部２２が第２位置に移動するまでの間に、同ファイバ保持部２２の３つのファイバ保持治具３０をそれぞれ軸回りに回転させる。
【００５３】（工程６）この後、或いはファイバ保持部２２が第２位置に移動するまでの間に、制御部は、図示を省略した酸素・アセチレンガスバーナ２６用のモータを駆動して、３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６を、退避位置から図２に示す加熱位置までそれぞれ移動（下降）させる。これにより、３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６が３つのガラスファイバ２１先端をそれぞれ加熱溶融し、これらの先端を球状に加工する。この工程が加熱工程に相当する。
【００５４】（工程７）その球状加工が終了すると、制御部は、３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６を加熱位置から退避位置へ上昇させるとともに、モータＭを駆動制御して回転台２７を時計方向に９０度回転させる。これにより、加工済みのガラスファイバ２１を保持したファイバ保持部２２が第２位置から第３位置に移動する。この第３位置では、加工済みの３つのガラスファイバ２１をしばらく大気中で冷却させる。この工程が冷却工程に相当する。
【００５５】（工程８）この後、制御部は、モータＭを駆動制御して回転台２７を時計方向に９０度回転させるとともに、この回転によりファイバ保持部２２が第３位置から第４位置に移動するまでの間に、モータＭ１を駆動制御してファイバ保持部２２を垂直位置から水平位置へ回転させる。
【００５６】（工程９）この後、制御部は、上記アクチュエータを駆動制御して３つのファイバ保持治具３０のチャックをそれぞれ開いて緩める。これとともに、制御部は、引き出し治具４０用のモータ（図示省略）を駆動制御することで、引き出し治具４０を図１および図７の左方へ移動させ、引き出し治具４０の３つのクランプ４０ａにより加工済みの３つのガラスファイバ２１先端の球状部を引っ掛ける。この後、制御部は、引き出し治具４０用のモータ（図示省略）を駆動制御して引き出し治具４０を図１および図７の右方へ移動させる。これにより、加工済みの３つのガラスファイバ２１が引き出し治具４０により３つのファイバ保持治具３０からそれぞれ引き出される。
【００５７】（工程１０）引き出された３つのガラスファイバ２１がコンベア４３上に位置したところで、制御部が引き出し治具４０の３つのクランプ４０ａを開く。これにより、３つのガラスファイバ２１がコンベア４３上に落下する。
【００５８】コンベア４３上に落下した３つのガラスファイバ２１は、コンベア４３により図７の矢印方向に搬送され、上側傾斜板４４により斜め下方へ案内されて回転トレイ４５上に溜まる。回転トレイ４５上に所定量のガラスファイバ２１が溜まり、同トレイに作用する時計方向への回転モーメントが重り４７による反時計方向への回転モーメントより大きくなると、回転トレイ４５が時計方向へ回転する。この回転により、回転トレイ４５上に溜まったガラスファイバ２１が下側傾斜板４６上に送られ、下側傾斜板４６により収納トレイ４１へ送られる。なお、上記工程９，１０が収納工程に相当する。
【００５９】以上ファイバ保持部２２について説明した動作を、他の３つのファイバ保持部２３についても繰り返し行なうことにより、回転台２７が１回転する間に１２本のガラスファイバ２１先端の球状加工がなされ、加工済みの１２本のガラスファイバ２１が収納トレイ４１に収納される。
【００６０】以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（イ）第１位置にあるファイバ保持部、例えばファイバ保持部２２の３つのファイバ保持治具３０により３つのガラスファイバ２１を保持させる。この後、モータＭにより回転台２７を回転させてファイバ保持部２２を第２位置に移動させ、この第２位置で３つのガラスファイバ２１先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱してその先端を球状に成型加工する。この後、モータＭにより回転台２７を回転させてファイバ保持部２２を第３位置に移動させ、この第３位置で先端が球状に成型加工された３つのガラスファイバ２１を冷却する。この後、モータＭにより回転台２７をさらに回転させてファイバ保持部２２を第４位置に移動させ、この第４位置で加工済みのガラスファイバ２１をファイバ保持部２２から外して収納トレイ４１に収納する。
【００６１】このように、回転台２７をモータＭにより駆動して４つのファイバ保持部２２〜２５を第１位置から第４位置まで順に移動させることで、ガラスファイバ２１先端の球状加工を自動で行うことができる。これにより、（１）ガラスファイバ２１先端の球状加工の自動化が可能になる。（２）上記従来技術のように加工品質にバラツキが生じるのを抑制でき、加工品質の均一化を図れる。（３）第１位置にてファイバ保持部にガラスファイバ２１を保持（しっかりくわえ）させてから、第４位置にて加工済みのガラスファイバ２１をファイバ保持部から外すまでの時間、すなわち加工時間が一定する。このため、単位時間当たりの加工処理数の管理とその数を増やすのが容易になる。（４）第２位置では、ファイバ保持部により保持されたガラスファイバ２１先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱してその先端を球状に成型加工するので、作業安全性が高くなる。
【００６２】したがって、ガラスファイバ２１先端の球状加工を自動化することができるとともに、加工品質の均一化、加工処理数の安定化と大量生産化、および安全性の向上を図ることができる。
【００６３】（ロ）回転台２７をモータＭにより９０度（一定角度）ずつ間欠的に回転して各ファイバ保持部２２〜２５を第１〜第４位置の４つの位置に順に移動させるので、回転台２７の周囲に酸素・アセチレンガスバーナ２６等の各種設備を配置できる。このため、装置全体の小型化を図ることができ、装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００６４】（ハ）回転台２７に４つのファイバ保持部２２〜２５が９０度毎に設けられているので、回転台２７が１回転する間に、各ファイバ保持部２２〜２５がガラスファイバ２１の保持から加工済みガラスファイバ２１の搬出までの１サイクルを完了することができる。これにより、回転台２７が１回転する間での加工処理数、すなわち単位時間当たりの加工処理数をさらに増やすことができる。
【００６５】（ニ）各ファイバ保持部２２〜２５に設けた３つのファイバ保持治具３０は、第１位置では水平姿勢をとるので、３つのガラスファイバ２１を水平に並べて対応する各ファイバ保持部の保持穴に向けて押すことにより、３つのガラスファイバ２１を対応する各ファイバ保持治具３０に容易に保持させることができる。また、各ファイバ保持部２２〜２５の３つのファイバ保持治具３０は、第２位置では保持したたガラスファイバ２１先端を上方へ向けるので、その先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱しやすくなる。
【００６６】（ホ）各ファイバ保持部２２〜２５のファイバ保持治具３０は、第２位置で各ガラスファイバ２１先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱する際に、各ガラスファイバ２１を軸回りに回転させるので、各ガラスファイバ２１先端が同バーナにより均一に加熱され、加工品質がさらに向上する。
【００６７】（ヘ）第１位置にて、３つの整列台３２〜３４により３つのガラスファイバ２１を対応する３つのファイバ保持治具３０の保持穴と一致するように整列させ、ワーク送り板３６により３つのガラスファイバ２１をその先端位置が揃うように各保持穴に向けて押す。このため、第１位置において３つのガラスファイバ２１を対応する各ファイバ保持治具３０に自動で保持させることができる。また、各ファイバ保持部２２〜２５の３つのファイバ保持治具３０は、３つのガラスファイバ２１をその先端位置が揃うように保持するので、第２位置にて各ガラスファイバ２１先端を３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱する際におけるこれらのバーナの位置決めが容易になる。
【００６８】（ト）３つの整列台３２〜３４のうち、ワーク送り板３６が３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０の保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板３６の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避する。これにより、ワーク送り板３６は整列台３２〜３４により移動を妨げられることなく３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０による保持位置まで押すことができる。
【００６９】（チ）３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６を、ファイバ保持部２２〜２５のいずれかが第２位置に位置するのに同期して同保持部に保持された３つのガラスファイバ２１先端を加熱するのに最適な加熱位置に移動させるので、同バーナによるガラスファイバ先端の球状成型を自動で行なうことができる。
【００７０】（リ）第４位置において、引き出し治具４０により加工済みのガラスファイバ２１先端の球状部２１ａを引っ掛けてガラスファイバ２１をファイバ保持部２２〜２６から自動で引き出すことができる。これにより、ガラスファイバ２１の保持から加工済みのガラスファイバ２１の取り出しまでを自動で行うことができる。
【００７１】（ヌ）第４位置において、引き出し治具４０により引き出された加工済みのガラスファイバ２１を案内機構４２により収納トレイ４１に順次自動で収納させることができる。また、加工済みのガラスファイバ２１を収納トレイ４１に収納させるのに、コンベア４３を除き、案内機構４２には電気等の一切のエネルギを使う必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【００７２】（ヲ）回転軸２９の上部には、第２位置にて酸素・アセチレンガスバーナ２６によりガラスファイバ２１先端を加熱する際の熱を上方を逃がす遮熱板５０が９０度間隔で４つ設けられているので、その熱が装置に及ぼす悪影響を遮熱板５０により抑制することができる。
【００７３】[ 変形例]・上記一実施形態では、回転台２７を９０度ずつ間欠的に回転して各ファイバ保持部２２〜２５を第１〜第４位置の４つの位置に順に移動させるようにしているが、本発明はこれに限定されない。ファイバ保持部を前記４つの位置に順に移動させる移動手段として、回転台２７に代えて、所定量ずつ間欠的に直進してファイバ保持部を４つの位置に順に移動させて、途中で方向を変えて元の位置に戻るような移動台を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００７４】・上記一実施形態では、回転台２７には４つのファイバ保持部２２〜２５が９０度間隔で設けられているが、回転台２７には、１つ、或いは「４」以外の複数のファイバ保持部を設ける場合にも本発明は適用可能である。例えば、回転台２７に、８つのファイバ保持部を４５度間隔で設ける場合には、回転台２７を４５度ずつ間欠的に回転することになる。
【００７５】・上記一実施形態では、各ファイバ保持部２２〜２５には３つのファイバ保持治具３０をそれぞれ設けてあるが、各ファイバ保持部に設けるワーク保持治具の数は「３」に限定されない。
【００７６】・上記一実施形態では、加熱手段として酸素・アセチレンガスバーナ２６を用いているが、加熱手段を図９に示す構成のものにしてもよい。この加熱手段は、近赤外ランプ６０を用い、同ランプ６０により近赤外光６０ａを板状カーボン６１に照射し、この照射により赤熱した板状カーボン６１にガラスファイバ２１先端を近づけることで、同先端に球状部２１ａを加工するようにしてもよい。また、板状カーボン６１に変えて伝熱性酸化物を用いてもよい。
【００７７】・上記一実施形態では、円柱形のガラスファイバ２１先端を球状に加工する加工装置および加工方法について説明したが、本発明は、金属製或いはプラスチック製丸棒等の棒状ワーク先端を球状に加工する加工装置および加工方法にも適用可能である。
【００７８】・上記一実施形態において、第１位置にあるファイバ保持部のファイバ保持治具３０に、上記ガラスファイバ２１に代えて、先端に球状部２１ａのあるガラスファイバ、すなわち上記イオン交換後のロッドレンズを保持させるようにしてもよい。この場合、第２位置においては、酸素・アセチレンガスバーナ２６等の加熱手段に代えて、球状部２１ａを切断するための切断機を配置するようにしてもよい。このような構成により、ロッドレンズの保持（取付け）、球状部の切断、冷却、取り外しおよび収納を全て自動で行なうことができるロッドレンズ先端の球状部切断装置および切断方法を実現することができる。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１および請求項１１に係る発明によれば、棒状ワーク先端の球状加工を自動化することができるとともに、加工品質の均一化、加工処理数の安定化と大量生産化、および安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施形態に係るガラスファイバ先端の球状成型加工装置の概略構成を示す平面図。
【図２】 同装置を図１の下方から見た側面図。
【図３】 図１の一部拡大図。
【図４】 図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【図５】 図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図。
【図６】 図５と同様の断面図で、ガラスファイバをワーク保持治具に投入する際の様子を示す説明図。
【図７】 図１の一部拡大図。
【図８】 図７のＺ方向から見た側面図。
【図９】 加熱手段として近赤外ランプを用ってガラスファイバ先端を成型する様子を示す説明図。
【図１０】 均質な高屈折率ガラスからなる円柱形のガラスファイバ１１を溶融塩中に浸漬して行なうイオン交換法の説明図。
【符号の説明】
２０…ガラスファイバ先端の球状成型加工装置、２１…棒状ワークとしてのガラスファイバ、２２〜２５…ワーク保持手段としてのファイバ保持部、２６…加熱手段としてのガスバーナ、２７…移動手段としての回転台、３０…ワーク保持治具としてのファイバ保持治具、３２〜３４…整列台、３５…基板としてのステージ、３６…ワーク送り板、４０…引き出し治具、４１…収納トレイ、４２…案内機構、４３…コンベア、４４…上側傾斜板、４５…回転トレイ、Ｍ…駆動手段としてのモータ。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円柱形のガラスファイバ、金属製或いはプラスチック製丸棒等の棒状ワークの先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工装置および加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、半径方向に中心から周辺にかけて放物線状の屈折率分布を持つ屈折率分布型ロッドレンズが、複写機、ＬＥＤプリンタ、画像読取り装置等の各種ＯＡ機器や光通信システム等の光学系に広く使用されている。このような屈折率分布型ロッドレンズにおける屈折率分布を形成する方法として、イオン交換法が知られている。このイオン交換法では、図１０に示すように、均質な高屈折率ガラスからなる円柱形のガラスファイバ１１を溶融塩１２中に浸漬し、ガラスを高屈折率化している元素と溶融塩中のアルカリ金属イオン等とを交換し、ガラスファイバ１１周縁部を低屈折率化し、屈折率分布を形成する。このとき、高温の溶融塩１２中にガラスファイバ１１を保持するために、ガラスファイバ１１の先端をファイバ径より径の大きい球状（球状部１１ａ）に加工する。そして、このガラスファイバ１１の軸部を同軸部よりやや大きい径の孔をもつ金属板１３等に通してその球状部１１ａを金属板１３等に係止させることで、ガラスファイバ１１が溶融塩１２中に吊り下げられる。
【０００３】このようなガラスファイバ１１先端の球状部１１ａは、従来次のような方法で作られていた。まず、酸素・アセチレンガスバーナを固定台に一定角度で固定し、酸素、アセチレンのガス量を調節して一定形状の炎を形成する。作業者がガラスファイバを持ってその先端を炎に当て、ガラスファイバを回転させながらその先端を加熱溶融させることで、その先端を直径約３ｍｍの球状に成型加工する。続いて、ガラスファイバ先端の形状（球状）を保持するために、ガラスファイバを回転させながら炎から遠ざけ、ガラスファイバを大気中でしばらく冷却する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来のガラスファイバ先端の成型方法では、次のような問題点がある。
【０００５】（１）ガラスファイバ先端を球状に成型加工する作業を作業者が手作業で行なうので、その先端の加工形状が作業者によって異なり、加工品質にバラツキが生じる。（２）加工時間は作業者の熟練度に依存し作業者毎に異なるため、単位時間当たりの加工処理数の管理とその数を増やすのが難しい。（３）作業者がガラスファイバ先端を溶接用酸素アセチレンバーナの炎に当てて加工する際に、作業者の手が炎に近づくので、作業安全性が低い。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、棒状ワーク先端の球状加工を自動化し、加工品質の均一化、加工処理数の安定化と大量生産化、および安全性の向上を図った棒状ワーク先端の球状成型加工装置および加工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、棒状ワーク先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工装置であって、少なくとも１つの棒状ワークを保持可能なワーク保持手段と、前記棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する加熱手段と、前記ワーク保持手段を、前記棒状ワークを同保持手段に保持させる第１位置、同保持手段により保持された前記棒状ワーク先端を前記加熱手段により加熱する第２位置、同先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する第３位置、および、加工済みの棒状ワークを前記保持手段から外して収納する第４位置の４つの位置に順に移動させる移動手段と、該移動手段を駆動する駆動手段とを備えることを要旨とする。
【０００８】この構成によれば、ワーク保持手段が第１位置にあるとき、同保持手段に棒状ワークを保持させる。この後、駆動手段により移動手段を駆動してワーク保持手段を第２位置に移動させ、棒状ワーク先端を加熱手段により加熱してその先端を球状に成型加工する。この後、駆動手段により移動手段を駆動してワーク保持手段を第３位置に移動させ、先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する。この後駆動手段により移動手段を駆動してワーク保持手段を第４位置に移動させ、加工済みの棒状ワークを同保持手段から外して収納する。このように、移動手段を駆動手段により駆動してワーク保持手段を第１位置から第４位置まで順に移動させることで、棒状ワーク先端の球状加工を自動で行うことができる。これにより、（１）棒状ワーク先端の球状加工の自動化が可能になる。（２）上記従来技術のように加工品質にバラツキが生じるのを抑制でき、加工品質の均一化を図れる。（３）第１位置にてワーク保持手段に棒状ワークを保持させてから、第４位置にて加工済みの棒状ワークをワーク保持手段から外すまでの時間、すなわち加工時間が一定する。このため、単位時間当たりの加工処理数の管理とその数を増やすのが容易になる。（４）第２位置では、ワーク保持手段により保持された棒状ワーク先端を加熱手段により加熱してその先端を球状に成型加工するので、作業安全性が高くなる。
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記移動手段は、前記駆動手段により一定角度ずつ間欠的に回転して前記ワーク保持手段を前記４つの位置に順に移動させる回転台であることを要旨とする。
【００１０】この構成によれば、移動手段を、駆動手段により一定角度ずつ間欠的に回転してワーク保持手段を４つの位置に順に移動させる回転台とすることで、回転台の周囲に加熱手段等の各種設備を配置できるので、装置全体の小型化を図ることができ、装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００１１】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記回転台には、前記ワーク保持手段が一定角度毎に設けられていることを要旨とする。
【００１２】この構成によれば、回転台にワーク保持手段が一定角度毎に設けられているので、回転台が１回転する間に、各ワーク保持手段が棒状ワークの保持から加工済み棒状ワークの搬出までの１サイクルを完了することができる。例えば、一定角度を９０度とし、回転台に４つのワーク保持手段を設ける場合には、移動台が１回転する間に、各ワーク保持手段が前記１サイクルの作業を完了することになる。これにより、移動台が１回転する間での加工処理数、すなわち単位時間当たりの加工処理数をさらに増やすことができる。
【００１３】請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記ワーク保持手段は、複数の前記棒状ワークを保持する複数のワーク保持治具を備え、該各ワーク保持治具は、前記第１位置では水平姿勢をとり、前記棒状ワークを保持穴で受けて保持するとともに、前記第２位置では前記棒状ワーク先端を上方へ向ける垂直姿勢をとるように回動可能に設けられていることを要旨とする。
【００１４】この構成によれば、ワーク保持手段に設けた複数のワーク保持治具は、第１位置では水平姿勢をとるので、複数の棒状ワークを水平に並べて対応する各ワーク保持治具の保持穴に向けて押すことにより、複数の棒状ワークを対応する各ワーク保持治具に容易に保持させることができる。また、ワーク保持治具は、第２位置では保持した棒状ワーク先端を上方へ向けるので、その先端を加熱手段により加熱しやすくなる。
【００１５】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記複数のワーク保持治具は、前記第２位置で前記複数の棒状ワーク先端を前記加熱手段により加熱する際に、各々が保持している棒状ワークを軸回りに回転させることを要旨とする。
【００１６】この構成によれば、ワーク保持治具は、第２位置で各棒状ワーク先端を加熱手段により加熱する際に、各棒状ワークを軸回りに回転させるので、各棒状ワーク先端が加熱手段により均一に加熱され、加工品質がさらに向上する。
【００１７】請求項６に係る発明は、請求項４又は５に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記第１位置には、前記複数の棒状ワークを対応する前記各ワーク保持治具の保持穴と一致するように整列させる整列台と、前記複数の棒状ワークをその先端位置が揃うように前記各保持穴に向けて押すワーク送り板とが設けられていることを要旨とする。
【００１８】この構成によれば、第１位置にて、整列台により複数の棒状ワークを対応する各ワーク保持治具の保持穴と一致するように整列させ、ワーク送り板により複数の棒状ワークをその先端位置が揃うように各保持穴に向けて押す。このため、第１位置において複数本の棒状ワークを対応する各ワーク保持治具に自動で保持させることができる。また、複数のワーク保持治具は、複数の棒状ワークをその先端位置が揃うように保持するので、第２位置にて各棒状ワーク先端を加熱手段により加熱する際における加熱手段の位置決めが容易になる。
【００１９】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記整列台は、前記複数の棒状ワークが対応する前記各ワーク保持治具の保持穴に向けて投入される方向に所定間隔で基板に複数個設けられており、これらの整列台のうち、前記ワーク送り板が前記複数の棒状ワークを前記複数のワーク保持治具の保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避可能に構成されていることを要旨とする。
【００２０】この構成によれば、複数の整列台のうち、ワーク送り板が複数の棒状ワークを複数のワーク保持治具の保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避する。これにより、ワーク送り板は整列台により移動を妨げられることなく複数の棒状ワークを複数のワーク保持治具による保持位置まで押すことができる。
【００２１】請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記加熱手段は、前記ワーク保持手段が前記第２位置に位置するのに同期して同保持手段に保持された前記棒状ワーク先端を加熱するのに最適な加熱位置に退避位置から移動可能に構成されていることを要旨とする。
【００２２】この構成によれば、加熱手段を、ワーク保持手段が第２位置に位置するのに同期して同保持手段に保持された棒状ワーク先端を加熱するのに最適な加熱位置に移動させるので、加熱手段による棒状ワーク先端の球状成型を自動で行なうことができる。
【００２３】請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記第４位置には、加工済みの棒状ワークを、球状に成型加工された同ワーク先端の球状部を引っ掛けて前記ワーク保持手段から引き出す引き出し治具が設けられていることを要旨とする。
【００２４】この構成によれば、第４位置において、引き出し治具により加工済みの棒状ワーク先端の球状部を引っ掛けて棒状ワークをワーク保持手段から自動で引き出すことができる。これにより、棒状ワークの保持から加工済みの棒状ワークの取り出しまでを自動で行うことができる。
【００２５】請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置において、前記第４位置には、前記引き出し治具により引き出された加工済みの前記棒状ワークを収納トレイへ送る案内手段とが設けられており、該案内手段は、前記引き出された加工済みの棒状ワークを受けて搬送するコンベアと、該コンベアにより搬送される前記棒状ワークを傾斜を利用して斜め下方へ案内する上側傾斜板、該上側傾斜板により案内される前記棒状ワークを受け、その棒状ワークが所定量になるとその重量で回転する回転トレイとを備え、該回転トレイの回転により同回転トレイに溜まった棒状ワークが前記収納トレイ内へ送られるように構成されていることを要旨とする。
【００２６】この構成によれば、第４位置において、引き出し治具により引き出された加工済みの棒状ワークを案内手段により収納トレイに順次自動で収納させることができる。また、加工済みの棒状ワークを収納トレイに収納させるのに、コンベアを除き、案内手段には電気等の一切のエネルギを使う必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【００２７】請求項１１に係る発明は、棒状ワーク先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工方法であって、少なくとも１つの棒状ワークを保持可能なワーク保持手段を第１位置に移動させて前記ワーク保持手段に棒状ワークを保持させる工程と、前記ワーク保持手段を前記第１位置から第２位置に移動させ、この第２位置で前記ワーク保持手段に保持された棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する加熱工程と、前記ワーク保持手段を前記第２位置から第３位置へ移動させ、この第３位置で先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する冷却工程と、前記ワーク保持手段を前記第３位置から第４位置へ移動させ、この第４位置で加工済みの棒状ワークを同保持手段から外して収納する収納工程とを備えることを要旨とする。
【００２８】この構成によれば、ワーク保持手段を第１位置に移動させて同保持手段に棒状ワークを保持させる。この後、ワーク保持手段を第２位置に移動させ、棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する。この後、ワーク保持手段を第３位置に移動させ、先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する。この後、ワーク保持手段を第４位置に移動させ、加工済みの棒状ワークを同保持手段から外して搬出する。このように、ワーク保持手段を第１位置から第４位置まで順に移動させることで、棒状ワーク先端の球状加工を自動で行うことができる。これにより、（１）棒状ワーク先端の球状加工の自動化が可能になる。（２）上記従来技術のように加工品質にバラツキが生じるのを抑制でき、加工品質の均一化を図れる。（３）第１位置にてワーク保持手段に棒状ワークを保持させてから、第４位置にて加工済みの棒状ワークをワーク保持手段から外すまでの時間、すなわち加工時間が一定する。このため、単位時間当たりの加工処理数の管理とその数を増やすのが容易になる。（４）第２位置では、ワーク保持手段により保持された棒状ワーク先端を加熱してその先端を球状に成型加工するので、作業安全性が高くなる。
【００２９】請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工方法において、前記ワーク保持手段を一定角度ずつ間欠的に回転させて前記ワーク保持手段を前記４つの位置に順に移動させることを要旨とする。
【００３０】この構成によれば、ワーク保持手段を一定角度ずつ間欠的に回転させて同保持手段を４つの位置に順に移動させることで、ワーク保持手段の回転方向に沿って各種設備を配置できるので、装置全体の小型化を図ることができ、装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００３１】請求項１３に係る発明は、請求項１１又は１２に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工方法において、前記ワーク保持手段に前記棒状ワークを保持させる工程では、複数の前記棒状ワークを該各ワークの先端位置が揃うように前記ワーク保持手段に保持させることを要旨とする。
【００３２】この構成によれば、複数の棒状ワークを該各ワークの先端位置が揃うようにワーク保持手段に保持させるので、第２位置にて各棒状ワーク先端を加熱手段により加熱する際における加熱手段の位置決めが容易になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用したガラスファイバ先端の球状成型加工装置および球状成型加工方法の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
【００３４】図１は一実施形態に係るガラスファイバ先端の球状成型加工装置２０の概略構成を示しており、図２R>２は同装置を図１の下方から見た側面図である。図１および図２に示すように、球状成型加工装置２０は、棒状ワークとしてのガラスファイバ２１を保持可能なワーク保持手段としての４つのファイバ保持部２２，２３，２４，２５と、ガラスファイバ２１先端を加熱して球状に成型加工する加熱手段としての酸素・アセチレンガスバーナ２６とを備える。また、ガラスファイバ２１は、図１０１０に示すガラスファイバ１１と同様の均質な高屈折率ガラスからなる円柱形のもので、所定の長さに切断されている。
【００３５】また、球状成型加工装置２０は、ファイバ保持部２２〜２５をそれぞれ４つの位置に順に移動させる移動手段としての回転台２７（インデックステーブル）と、回転台２７を駆動する駆動手段としてのモータＭとを備える。このモータＭおよび同モータＭを駆動制御する制御部がボックス２８内に収納されている。また、図２における符号２９はそのモータＭの出力軸に連結された回転軸である。この回転軸２９がモータＭにより回転すると、回転台２７が図１の矢印で示す方向に回転するようになっている。
【００３６】４つのファイバ保持部２２〜２５は、回転台２７上の周方向に９０度ずれた位置に設けられている（図１参照）。各ファイバ保持部２２〜２５は、それぞれ３つのファイバ保持治具３０を有している。各ファイバ保持部２２〜２５の３つのファイバ保持治具３０は、それぞれ水平姿勢をとる水平位置と垂直姿勢をとる垂直位置との間で、一体となって回転できるように回転台２７に設けられている。各ファイバ保持部２２〜２５の３つのファイバ保持治具３０をそれぞれ水平位置と垂直位置との間で回転させるためのモータＭ１〜Ｍ４が、回転台２７に設けられている。なお、図１では、ファイバ保持部２２，２３がそれぞれ水平位置にあることを示しており、また、ファイバ保持部２４，２５がそれぞれ垂直位置にあることを示している。
【００３７】回転台２７は、モータＭにより駆動されて９０度ずつ間欠的に回転するようになっている。この回転台２７の間欠的な回転により、各ファイバ保持部２２〜２５が、次に説明する第１位置、第２位置、第３位置および第４位置の４つの位置に順に移動する。その第１位置は、図１においてファイバ保持部２２がある位置で、３本のガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０にそれぞれ保持させる位置である。その第２位置は、図１においてファイバ保持部２５がある位置で、３つのファイバ保持治具３０によりそれぞれ保持された３本のガラスファイバ２１先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６で加熱して球状に成型加工する位置である。その第３位置は、図１においてファイバ保持部２４がある位置で、先端が球状に成型加工された３本のガラスファイバ２１を冷却する位置である。そして、その第４位置は、図１においてファイバ保持部２３がある位置で、加工済みの３本のガラスファイバ２１を外して収納する位置である。
【００３８】こうして回転台２７が９０度ずつ間欠的に回転する際に、ファイバ保持部２２〜２５はモータＭ１〜Ｍ４にそれぞれ駆動されることにより、水平位置と垂直位置との間で回転する。すなわち、各ファイバ保持部２２〜２５は、第１位置から第２位置に移動するまでの間に水平位置から垂直位置に回転し、第２位置から第３位置に移動するまでの間では垂直位置に維持される。そして、各ファイバ保持部２２〜２５は、第３位置から第４位置に移動するまでの間に垂直位置から水平位置に回転するようになっている。
【００３９】酸素・アセチレンガスバーナ２６は、各ファイバ保持部２２〜２５に保持されたガラスファイバ２１と同数設けられている。本例では、３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６が設けられている。これら３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６は、各ファイバ保持部２２〜２５が上記第２位置に順に位置するのに同期して３つのガラスファイバ２１先端を加熱するのに最適な加熱位置（図２に示す位置）に退避位置から移動するように、ボックス２８内の制御部によりそれぞれ駆動制御される。そのために、酸素・アセチレンガスバーナ２６は、図２に示す枠３１に上下移動可能に設けられている。
【００４０】図１および図３に示すように、上述した第１位置には、水平位置にある３つのファイバ保持治具３０、例えば図１に示すファイバ保持部２２の３つのファイバ保持治具３０にガラスファイバ２１をそれぞれ自動で保持させるための機構が設けられている。この機構は、３つのガラスファイバ２１を対応する３つのファイバ保持治具３０の各保持穴と一致するように整列させる３つの整列台３２，３３，３４と、ステージ３５と、ワーク送り板３６とを備える。
【００４１】３つの整列台３２〜３４は、３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０の各保持穴に向けて投入する方向（図１，図３の矢印方向）にほぼ等間隔で配置され、その投入方向に直交する方向にそれぞれ延びている。また、各整列台３２〜３４は、各整列台の下面に作用する圧縮空気圧を制御することにより、図４に示す上昇位置と図６の整列台３２が位置している下降位置との間で上下動可能にステージ３５に設けられている。また、各整列台３２〜３４の上面には、３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０の各保持穴と一致するように整列させるための３つのＶ溝３７がそれぞれ設けられている。そして、ワーク送り板３６は、図示を省略したモータによりステージ３５上を各ファイバ保持治具３０の軸方向に往復動可能である。ワーク送り板３６がそのモータにより図３および図５の矢印方向に駆動されると、ワーク送り板３６が３つのガラスファイバ２１をその先端位置が揃うように各ファイバ保持治具３０の保持穴に向けて押すようになっている。
【００４２】また、３つの整列台３２〜３４のうち、ワーク送り板３６が３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０の各保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板３６の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避可能に構成されている。すなわち、ワーク送り板３６が整列台３２に近づくにつれて整列台３２が図５に示す上昇位置から図６に示す下降位置に退避することで、整列台３２の移動を妨げないようになっている。そして、ワーク送り板３６が３本のガラスファイバ２１をさらに押すのに整列台３２が邪魔になる場合には、整列台３２も上昇位置から下降位置へ退避してワーク送り板３６の移動を妨げないようになっている。
【００４３】また、図７および図８に示すように、上述した第４位置には、加工済みの３本のガラスファイバ２１を、３つのファイバ保持治具３０から引き出すための引き出し治具４０と、引き出された加工済みのガラスファイバ２１を収納トレイ４１へ案内する案内手段としての案内機構４２とが設けられている。
【００４４】引き出し治具４０は、ボックス２８内の制御部により駆動制御されるモータ（図示省略）により駆動されることで、図１に示す上下のガイドレール５２，５３により案内されて同図の左右方向に移動可能になっている。引き出し治具４０を図１の左方に移動させ、同治具に設けた３つのクランプ４０ａを開閉させることで、加工済みの３本のガラスファイバ２１の球状部（図９R>９に示す球状部２１ａ）をそれらのクランプ４０ａで引っ掛けるようになっている。これら３つのクランプ４０ａの開閉は、上記制御部により制御されるようになっている。この後、引き出し治具４０がモータにより駆動されて図１の右方に移動すると、３つのクランプ４０ａにより引っ掛けられた３つのガラスファイバ２１が３つのファイバ保持治具３０から引き出されるようになっている。こうして引き出された加工済みの３つのガラスファイバ２１は、引き出し治具４０の３つのクランプ４０ａを制御部により開くと、同クランプ４０ａからそれぞれ外れて下方へ落下するようになっている。
【００４５】案内機構４２は、コンベア４３と、上側傾斜板４４と、回転トレイ４５と、下側傾斜板４６とを備えている。コンベア４３は、引き出し治具４０の３つのクランプ４０ａから外れて落下する３つのガラスファイバ２１を受けて図７の矢印方向に搬送する。上側傾斜板４４は、コンベア４３により搬送されるガラスファイバ２１を傾斜を利用して斜め下方へ案内する。回転トレイ４５は、上側傾斜板４４により案内されるガラスファイバ２１を受ける。回転トレイ４５上に所定量のガラスファイバ２１が溜まり、同トレイに作用する時計方向への回転モーメントが重り４７による反時計方向への回転モーメントより大きくなると、回転トレイ４５が時計方向へ回転するようになっている。この回転により、回転トレイ４５上に溜まったガラスファイバ２１が下側傾斜板４６上に送られる。そして、上側傾斜板４４と一体に形成された下側傾斜板４６は、回転トレイ４５から送られるガラスファイバ２１を傾斜を利用して斜め下方にある収納トレイ４１へ送るようになっている。
【００４６】また、図２に示すように、回転軸２９の上部には、第２位置にて酸素・アセチレンガスバーナ２６によりガラスファイバ２１先端を加熱する際の熱を上方を逃がす遮熱板５０が９０度間隔で４つ設けられている。
【００４７】そして、ボックス２８内に設けた上記制御部は、第２位置にて３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６により３つのガラスファイバ２１先端をそれぞれ加熱する際に、各ファイバ保持部２２〜２５のうち第２位置にあるファイバ保持部の３つのファイバ保持治具３０を軸回りに回転させるようになっている。
【００４８】次に、ガラスファイバ２１先端を球状に成型加工するガラスファイバ先端の球状成型加工方法について説明する。なお、以下の説明において、４つのファイバ保持部２２〜２５のうち、ファイバ保持部２２のみについて説明し、他のファイバ保持部２３，２４および２５についてはファイバ保持部２２と同じであるので説明を省略する。
【００４９】ガラスファイバ先端の球状成型加工方法は、以下の工程からなる。
（工程１）３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６のボンベ（図示省略）をそれぞれ開き、トーチを点火して炎の調整をする。
【００５０】（工程２）整列台３２〜３５の３つのＶ溝３７（図４参照）に３つのガラスファイバ２１を載せる。
（工程３）この状態で装置の運転を開始すると、ボックス２８内の上記制御部がワーク送り板３６用のモータを駆動制御し、ワーク送り板３６を図３および図５の矢印方向に移動させる。これにより、ワーク送り板３６が３つのガラスファイバ２１を第１位置にあるファイバ保持部２２の３つのファイバ保持治具３０の保持穴に向けて押して保持穴に挿入する。このとき、３つのガラスファイバ２１は、ワーク送り板３６により押されることで各々の先端位置が揃った状態で３つのファイバ保持治具３０の保持穴に挿入される。
【００５１】（工程４）この後、制御部は、３つのファイバ保持治具３０のチャックを開閉するアクチュエータ（図示省略）を駆動制御して、各保持治具のチャックを閉める。これにより、３つのガラスファイバ２１がそれぞれファイバ保持治具３０により保持される。
【００５２】（工程５）この後、上記制御部は、モータＭを駆動制御して回転台２７を時計方向に９０度回転させるとともに、この回転によりファイバ保持部２２が第２位置に移動するまでの間に、モータＭ１を駆動制御してファイバ保持部２２を水平位置から垂直位置へ回転させる。また、制御部は、ファイバ保持部２２が第２位置に移動するまでの間に、同ファイバ保持部２２の３つのファイバ保持治具３０をそれぞれ軸回りに回転させる。
【００５３】（工程６）この後、或いはファイバ保持部２２が第２位置に移動するまでの間に、制御部は、図示を省略した酸素・アセチレンガスバーナ２６用のモータを駆動して、３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６を、退避位置から図２に示す加熱位置までそれぞれ移動（下降）させる。これにより、３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６が３つのガラスファイバ２１先端をそれぞれ加熱溶融し、これらの先端を球状に加工する。この工程が加熱工程に相当する。
【００５４】（工程７）その球状加工が終了すると、制御部は、３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６を加熱位置から退避位置へ上昇させるとともに、モータＭを駆動制御して回転台２７を時計方向に９０度回転させる。これにより、加工済みのガラスファイバ２１を保持したファイバ保持部２２が第２位置から第３位置に移動する。この第３位置では、加工済みの３つのガラスファイバ２１をしばらく大気中で冷却させる。この工程が冷却工程に相当する。
【００５５】（工程８）この後、制御部は、モータＭを駆動制御して回転台２７を時計方向に９０度回転させるとともに、この回転によりファイバ保持部２２が第３位置から第４位置に移動するまでの間に、モータＭ１を駆動制御してファイバ保持部２２を垂直位置から水平位置へ回転させる。
【００５６】（工程９）この後、制御部は、上記アクチュエータを駆動制御して３つのファイバ保持治具３０のチャックをそれぞれ開いて緩める。これとともに、制御部は、引き出し治具４０用のモータ（図示省略）を駆動制御することで、引き出し治具４０を図１および図７の左方へ移動させ、引き出し治具４０の３つのクランプ４０ａにより加工済みの３つのガラスファイバ２１先端の球状部を引っ掛ける。この後、制御部は、引き出し治具４０用のモータ（図示省略）を駆動制御して引き出し治具４０を図１および図７の右方へ移動させる。これにより、加工済みの３つのガラスファイバ２１が引き出し治具４０により３つのファイバ保持治具３０からそれぞれ引き出される。
【００５７】（工程１０）引き出された３つのガラスファイバ２１がコンベア４３上に位置したところで、制御部が引き出し治具４０の３つのクランプ４０ａを開く。これにより、３つのガラスファイバ２１がコンベア４３上に落下する。
【００５８】コンベア４３上に落下した３つのガラスファイバ２１は、コンベア４３により図７の矢印方向に搬送され、上側傾斜板４４により斜め下方へ案内されて回転トレイ４５上に溜まる。回転トレイ４５上に所定量のガラスファイバ２１が溜まり、同トレイに作用する時計方向への回転モーメントが重り４７による反時計方向への回転モーメントより大きくなると、回転トレイ４５が時計方向へ回転する。この回転により、回転トレイ４５上に溜まったガラスファイバ２１が下側傾斜板４６上に送られ、下側傾斜板４６により収納トレイ４１へ送られる。なお、上記工程９，１０が収納工程に相当する。
【００５９】以上ファイバ保持部２２について説明した動作を、他の３つのファイバ保持部２３についても繰り返し行なうことにより、回転台２７が１回転する間に１２本のガラスファイバ２１先端の球状加工がなされ、加工済みの１２本のガラスファイバ２１が収納トレイ４１に収納される。
【００６０】以上のように構成された一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（イ）第１位置にあるファイバ保持部、例えばファイバ保持部２２の３つのファイバ保持治具３０により３つのガラスファイバ２１を保持させる。この後、モータＭにより回転台２７を回転させてファイバ保持部２２を第２位置に移動させ、この第２位置で３つのガラスファイバ２１先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱してその先端を球状に成型加工する。この後、モータＭにより回転台２７を回転させてファイバ保持部２２を第３位置に移動させ、この第３位置で先端が球状に成型加工された３つのガラスファイバ２１を冷却する。この後、モータＭにより回転台２７をさらに回転させてファイバ保持部２２を第４位置に移動させ、この第４位置で加工済みのガラスファイバ２１をファイバ保持部２２から外して収納トレイ４１に収納する。
【００６１】このように、回転台２７をモータＭにより駆動して４つのファイバ保持部２２〜２５を第１位置から第４位置まで順に移動させることで、ガラスファイバ２１先端の球状加工を自動で行うことができる。これにより、（１）ガラスファイバ２１先端の球状加工の自動化が可能になる。（２）上記従来技術のように加工品質にバラツキが生じるのを抑制でき、加工品質の均一化を図れる。（３）第１位置にてファイバ保持部にガラスファイバ２１を保持（しっかりくわえ）させてから、第４位置にて加工済みのガラスファイバ２１をファイバ保持部から外すまでの時間、すなわち加工時間が一定する。このため、単位時間当たりの加工処理数の管理とその数を増やすのが容易になる。（４）第２位置では、ファイバ保持部により保持されたガラスファイバ２１先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱してその先端を球状に成型加工するので、作業安全性が高くなる。
【００６２】したがって、ガラスファイバ２１先端の球状加工を自動化することができるとともに、加工品質の均一化、加工処理数の安定化と大量生産化、および安全性の向上を図ることができる。
【００６３】（ロ）回転台２７をモータＭにより９０度（一定角度）ずつ間欠的に回転して各ファイバ保持部２２〜２５を第１〜第４位置の４つの位置に順に移動させるので、回転台２７の周囲に酸素・アセチレンガスバーナ２６等の各種設備を配置できる。このため、装置全体の小型化を図ることができ、装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００６４】（ハ）回転台２７に４つのファイバ保持部２２〜２５が９０度毎に設けられているので、回転台２７が１回転する間に、各ファイバ保持部２２〜２５がガラスファイバ２１の保持から加工済みガラスファイバ２１の搬出までの１サイクルを完了することができる。これにより、回転台２７が１回転する間での加工処理数、すなわち単位時間当たりの加工処理数をさらに増やすことができる。
【００６５】（ニ）各ファイバ保持部２２〜２５に設けた３つのファイバ保持治具３０は、第１位置では水平姿勢をとるので、３つのガラスファイバ２１を水平に並べて対応する各ファイバ保持部の保持穴に向けて押すことにより、３つのガラスファイバ２１を対応する各ファイバ保持治具３０に容易に保持させることができる。また、各ファイバ保持部２２〜２５の３つのファイバ保持治具３０は、第２位置では保持したたガラスファイバ２１先端を上方へ向けるので、その先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱しやすくなる。
【００６６】（ホ）各ファイバ保持部２２〜２５のファイバ保持治具３０は、第２位置で各ガラスファイバ２１先端を酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱する際に、各ガラスファイバ２１を軸回りに回転させるので、各ガラスファイバ２１先端が同バーナにより均一に加熱され、加工品質がさらに向上する。
【００６７】（ヘ）第１位置にて、３つの整列台３２〜３４により３つのガラスファイバ２１を対応する３つのファイバ保持治具３０の保持穴と一致するように整列させ、ワーク送り板３６により３つのガラスファイバ２１をその先端位置が揃うように各保持穴に向けて押す。このため、第１位置において３つのガラスファイバ２１を対応する各ファイバ保持治具３０に自動で保持させることができる。また、各ファイバ保持部２２〜２５の３つのファイバ保持治具３０は、３つのガラスファイバ２１をその先端位置が揃うように保持するので、第２位置にて各ガラスファイバ２１先端を３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６により加熱する際におけるこれらのバーナの位置決めが容易になる。
【００６８】（ト）３つの整列台３２〜３４のうち、ワーク送り板３６が３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０の保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板３６の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避する。これにより、ワーク送り板３６は整列台３２〜３４により移動を妨げられることなく３つのガラスファイバ２１を３つのファイバ保持治具３０による保持位置まで押すことができる。
【００６９】（チ）３つの酸素・アセチレンガスバーナ２６を、ファイバ保持部２２〜２５のいずれかが第２位置に位置するのに同期して同保持部に保持された３つのガラスファイバ２１先端を加熱するのに最適な加熱位置に移動させるので、同バーナによるガラスファイバ先端の球状成型を自動で行なうことができる。
【００７０】（リ）第４位置において、引き出し治具４０により加工済みのガラスファイバ２１先端の球状部２１ａを引っ掛けてガラスファイバ２１をファイバ保持部２２〜２６から自動で引き出すことができる。これにより、ガラスファイバ２１の保持から加工済みのガラスファイバ２１の取り出しまでを自動で行うことができる。
【００７１】（ヌ）第４位置において、引き出し治具４０により引き出された加工済みのガラスファイバ２１を案内機構４２により収納トレイ４１に順次自動で収納させることができる。また、加工済みのガラスファイバ２１を収納トレイ４１に収納させるのに、コンベア４３を除き、案内機構４２には電気等の一切のエネルギを使う必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【００７２】（ヲ）回転軸２９の上部には、第２位置にて酸素・アセチレンガスバーナ２６によりガラスファイバ２１先端を加熱する際の熱を上方を逃がす遮熱板５０が９０度間隔で４つ設けられているので、その熱が装置に及ぼす悪影響を遮熱板５０により抑制することができる。
【００７３】[ 変形例]・上記一実施形態では、回転台２７を９０度ずつ間欠的に回転して各ファイバ保持部２２〜２５を第１〜第４位置の４つの位置に順に移動させるようにしているが、本発明はこれに限定されない。ファイバ保持部を前記４つの位置に順に移動させる移動手段として、回転台２７に代えて、所定量ずつ間欠的に直進してファイバ保持部を４つの位置に順に移動させて、途中で方向を変えて元の位置に戻るような移動台を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００７４】・上記一実施形態では、回転台２７には４つのファイバ保持部２２〜２５が９０度間隔で設けられているが、回転台２７には、１つ、或いは「４」以外の複数のファイバ保持部を設ける場合にも本発明は適用可能である。例えば、回転台２７に、８つのファイバ保持部を４５度間隔で設ける場合には、回転台２７を４５度ずつ間欠的に回転することになる。
【００７５】・上記一実施形態では、各ファイバ保持部２２〜２５には３つのファイバ保持治具３０をそれぞれ設けてあるが、各ファイバ保持部に設けるワーク保持治具の数は「３」に限定されない。
【００７６】・上記一実施形態では、加熱手段として酸素・アセチレンガスバーナ２６を用いているが、加熱手段を図９に示す構成のものにしてもよい。この加熱手段は、近赤外ランプ６０を用い、同ランプ６０により近赤外光６０ａを板状カーボン６１に照射し、この照射により赤熱した板状カーボン６１にガラスファイバ２１先端を近づけることで、同先端に球状部２１ａを加工するようにしてもよい。また、板状カーボン６１に変えて伝熱性酸化物を用いてもよい。
【００７７】・上記一実施形態では、円柱形のガラスファイバ２１先端を球状に加工する加工装置および加工方法について説明したが、本発明は、金属製或いはプラスチック製丸棒等の棒状ワーク先端を球状に加工する加工装置および加工方法にも適用可能である。
【００７８】・上記一実施形態において、第１位置にあるファイバ保持部のファイバ保持治具３０に、上記ガラスファイバ２１に代えて、先端に球状部２１ａのあるガラスファイバ、すなわち上記イオン交換後のロッドレンズを保持させるようにしてもよい。この場合、第２位置においては、酸素・アセチレンガスバーナ２６等の加熱手段に代えて、球状部２１ａを切断するための切断機を配置するようにしてもよい。このような構成により、ロッドレンズの保持（取付け）、球状部の切断、冷却、取り外しおよび収納を全て自動で行なうことができるロッドレンズ先端の球状部切断装置および切断方法を実現することができる。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１および請求項１１に係る発明によれば、棒状ワーク先端の球状加工を自動化することができるとともに、加工品質の均一化、加工処理数の安定化と大量生産化、および安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施形態に係るガラスファイバ先端の球状成型加工装置の概略構成を示す平面図。
【図２】 同装置を図１の下方から見た側面図。
【図３】 図１の一部拡大図。
【図４】 図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【図５】 図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図。
【図６】 図５と同様の断面図で、ガラスファイバをワーク保持治具に投入する際の様子を示す説明図。
【図７】 図１の一部拡大図。
【図８】 図７のＺ方向から見た側面図。
【図９】 加熱手段として近赤外ランプを用ってガラスファイバ先端を成型する様子を示す説明図。
【図１０】 均質な高屈折率ガラスからなる円柱形のガラスファイバ１１を溶融塩中に浸漬して行なうイオン交換法の説明図。
【符号の説明】
２０…ガラスファイバ先端の球状成型加工装置、２１…棒状ワークとしてのガラスファイバ、２２〜２５…ワーク保持手段としてのファイバ保持部、２６…加熱手段としてのガスバーナ、２７…移動手段としての回転台、３０…ワーク保持治具としてのファイバ保持治具、３２〜３４…整列台、３５…基板としてのステージ、３６…ワーク送り板、４０…引き出し治具、４１…収納トレイ、４２…案内機構、４３…コンベア、４４…上側傾斜板、４５…回転トレイ、Ｍ…駆動手段としてのモータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 棒状ワーク先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工装置であって、少なくとも１つの棒状ワークを保持可能なワーク保持手段と、前記棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する加熱手段と、前記ワーク保持手段を、前記棒状ワークを同保持手段に保持させる第１位置、同保持手段により保持された前記棒状ワーク先端を前記加熱手段により加熱する第２位置、同先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する第３位置、および、加工済みの棒状ワークを前記ワーク保持手段から外して収納する第４位置の４つの位置に順に移動させる移動手段と、該移動手段を駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項２】 前記移動手段は、前記駆動手段により一定角度ずつ間欠的に回転して前記ワーク保持手段を前記４つの位置に順に移動させる回転台であることを特徴とする請求項１に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項３】 前記回転台には、前記ワーク保持手段が一定角度毎に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項４】 前記ワーク保持手段は、複数の前記棒状ワークを保持する複数のワーク保持治具を備え、該各ワーク保持治具は、前記第１位置では水平姿勢をとり、前記棒状ワークを保持穴で受けて保持するとともに、前記第２位置では前記棒状ワーク先端を上方へ向ける垂直姿勢をとるように回動可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項５】 前記複数のワーク保持治具は、前記第２位置で前記複数の棒状ワーク先端を前記加熱手段により加熱する際に、各々が保持している棒状ワークを軸回りに回転させることを特徴とする請求項４に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項６】 前記第１位置には、前記複数の棒状ワークを対応する前記各ワーク保持治具の保持穴と一致するように整列させる整列台と、前記複数の棒状ワークをその先端位置が揃うように前記各保持穴に向けて押すワーク送り板とが設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項７】 前記整列台は、前記複数の棒状ワークが対応する前記各ワーク保持治具の保持穴に向けて投入される方向に所定間隔で基板に複数個設けられており、これらの整列台のうち、前記ワーク送り板が前記複数の棒状ワークを前記複数のワーク保持治具の保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項８】 前記加熱手段は、前記ワーク保持手段が前記第２位置に位置するのに同期して同保持手段に保持された前記棒状ワーク先端を加熱するのに最適な加熱位置に退避位置から移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項９】 前記第４位置には、加工済みの棒状ワークを、球状に成型加工された同ワーク先端の球状部を引っ掛けて前記ワーク保持手段から引き出す引き出し治具が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項１０】 前記第４位置には、前記引き出し治具により引き出された加工済みの前記棒状ワークを収納トレイへ送る案内手段とが設けられており、該案内手段は、前記引き出された加工済みの棒状ワークを受けて搬送するコンベアと、該コンベアにより搬送される前記棒状ワークを傾斜を利用して斜め下方へ案内する上側傾斜板、該上側傾斜板により案内される前記棒状ワークを受け、その棒状ワークが所定量になるとその重量で回転する回転トレイとを備え、該回転トレイの回転により同回転トレイに溜まった棒状ワークが前記収納トレイ内へ送られるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項１１】 棒状ワーク先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工方法であって、少なくとも１つの棒状ワークを保持可能なワーク保持手段を第１位置に移動させて前記ワーク保持手段に棒状ワークを保持させる工程と、前記ワーク保持手段を前記第１位置から第２位置に移動させ、この第２位置で前記ワーク保持手段に保持された棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する加熱工程と、前記ワーク保持手段を前記第２位置から第３位置へ移動させ、この第３位置で先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する冷却工程と、前記ワーク保持手段を前記第３位置から第４位置へ移動させ、この第４位置で加工済みの棒状ワークを同保持手段から外して収納する収納工程とを備えることを特徴とする棒状ワーク先端の球状成型加工方法。
【請求項１２】 前記ワーク保持手段を一定角度ずつ間欠的に回転させて前記ワーク保持手段を前記４つの位置に順に移動させることを特徴とする請求項１１に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工方法。
【請求項１３】 前記ワーク保持手段に前記棒状ワークを保持させる工程では、複数の前記棒状ワークを該各ワークの先端位置が揃うように前記ワーク保持手段に保持させることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工方法。
【請求項１】 棒状ワーク先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工装置であって、少なくとも１つの棒状ワークを保持可能なワーク保持手段と、前記棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する加熱手段と、前記ワーク保持手段を、前記棒状ワークを同保持手段に保持させる第１位置、同保持手段により保持された前記棒状ワーク先端を前記加熱手段により加熱する第２位置、同先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する第３位置、および、加工済みの棒状ワークを前記ワーク保持手段から外して収納する第４位置の４つの位置に順に移動させる移動手段と、該移動手段を駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項２】 前記移動手段は、前記駆動手段により一定角度ずつ間欠的に回転して前記ワーク保持手段を前記４つの位置に順に移動させる回転台であることを特徴とする請求項１に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項３】 前記回転台には、前記ワーク保持手段が一定角度毎に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項４】 前記ワーク保持手段は、複数の前記棒状ワークを保持する複数のワーク保持治具を備え、該各ワーク保持治具は、前記第１位置では水平姿勢をとり、前記棒状ワークを保持穴で受けて保持するとともに、前記第２位置では前記棒状ワーク先端を上方へ向ける垂直姿勢をとるように回動可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項５】 前記複数のワーク保持治具は、前記第２位置で前記複数の棒状ワーク先端を前記加熱手段により加熱する際に、各々が保持している棒状ワークを軸回りに回転させることを特徴とする請求項４に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項６】 前記第１位置には、前記複数の棒状ワークを対応する前記各ワーク保持治具の保持穴と一致するように整列させる整列台と、前記複数の棒状ワークをその先端位置が揃うように前記各保持穴に向けて押すワーク送り板とが設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項７】 前記整列台は、前記複数の棒状ワークが対応する前記各ワーク保持治具の保持穴に向けて投入される方向に所定間隔で基板に複数個設けられており、これらの整列台のうち、前記ワーク送り板が前記複数の棒状ワークを前記複数のワーク保持治具の保持穴に向けて押す際に、同ワーク送り板の移動領域内にある整列台は、その移動領域外へ退避可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項８】 前記加熱手段は、前記ワーク保持手段が前記第２位置に位置するのに同期して同保持手段に保持された前記棒状ワーク先端を加熱するのに最適な加熱位置に退避位置から移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項９】 前記第４位置には、加工済みの棒状ワークを、球状に成型加工された同ワーク先端の球状部を引っ掛けて前記ワーク保持手段から引き出す引き出し治具が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項１０】 前記第４位置には、前記引き出し治具により引き出された加工済みの前記棒状ワークを収納トレイへ送る案内手段とが設けられており、該案内手段は、前記引き出された加工済みの棒状ワークを受けて搬送するコンベアと、該コンベアにより搬送される前記棒状ワークを傾斜を利用して斜め下方へ案内する上側傾斜板、該上側傾斜板により案内される前記棒状ワークを受け、その棒状ワークが所定量になるとその重量で回転する回転トレイとを備え、該回転トレイの回転により同回転トレイに溜まった棒状ワークが前記収納トレイ内へ送られるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工装置。
【請求項１１】 棒状ワーク先端を球状に成型加工する棒状ワーク先端の球状成型加工方法であって、少なくとも１つの棒状ワークを保持可能なワーク保持手段を第１位置に移動させて前記ワーク保持手段に棒状ワークを保持させる工程と、前記ワーク保持手段を前記第１位置から第２位置に移動させ、この第２位置で前記ワーク保持手段に保持された棒状ワーク先端を加熱して球状に成型加工する加熱工程と、前記ワーク保持手段を前記第２位置から第３位置へ移動させ、この第３位置で先端が球状に成型加工された棒状ワークを冷却する冷却工程と、前記ワーク保持手段を前記第３位置から第４位置へ移動させ、この第４位置で加工済みの棒状ワークを同保持手段から外して収納する収納工程とを備えることを特徴とする棒状ワーク先端の球状成型加工方法。
【請求項１２】 前記ワーク保持手段を一定角度ずつ間欠的に回転させて前記ワーク保持手段を前記４つの位置に順に移動させることを特徴とする請求項１１に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工方法。
【請求項１３】 前記ワーク保持手段に前記棒状ワークを保持させる工程では、複数の前記棒状ワークを該各ワークの先端位置が揃うように前記ワーク保持手段に保持させることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の棒状ワーク先端の球状成型加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００３−３３５５３５（Ｐ２００３−３３５５３５Ａ）
【公開日】平成１５年１１月２５日（２００３．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−１４４３９６（Ｐ２００２−１４４３９６）
【出願日】平成１４年５月２０日（２００２．５．２０）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年１１月２５日（２００３．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年５月２０日（２００２．５．２０）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
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