CN113443828A - 光纤的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够通过判定引导辊的劣化而减少拉丝中的光纤的断线的光纤的制造方法。一种通过光纤的制造装置制造光纤的方法，该光纤的制造装置依次具有：拉丝炉(11)，其对光纤母材(G)进行加热；包覆装置(以UV树脂涂敷装置17a、UV硬化炉17b例示)，其对拉丝出的玻璃纤维(G1)包覆树脂；正下方辊(18)，其对包覆后的光纤(G2)的行进路线的方向进行变更；多个引导辊(19a～19i)，它们分别对从正下方辊送出的光纤进行引导；以及拾取装置(20)，其拾取被引导辊引导的光纤。具有：对引导辊的劣化进行检查的工序；以及拉丝出规定直径的玻璃纤维的工序。进行检查的工序包含有在拾取装置的近前处对张力进行测定的工序。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤的制造方法。
背景技术
在通常的光纤的制造(拉丝)方法中，对光纤用的玻璃母材(以下，称为光纤母材)的前端部分进行加热而使其软化，对该软化的部分施加张力而使其伸长，由此得到细径的玻璃纤维。接着，经过冷却工序、树脂的包覆工序等，得到玻璃纤维被包覆层覆盖的光纤，该光纤在被正下方辊、引导辊引导之后，由拾取装置在其路径线的下游侧进行拾取而卷绕于线轴等。
此时，优选实时地直接测定玻璃纤维的张力(拉丝张力)，但如对比文件1所示，有时对在树脂包覆后的光纤产生的张力(包覆后张力)进行监视，根据预先测定出的包覆后张力与拉丝张力的关系式求出拉丝张力。
专利文献1：日本特开2013－028508号公报
发明内容
但是，正下方辊、引导辊等各种辊有时由于轴承的劣化等而辊的旋转阻力发生变化。在处于正下方辊与拾取装置之间的引导辊的数量多的情况下，各辊的旋转阻力会累积叠加，因此在由于劣化等而辊的旋转阻力变高的情况下，在进入拾取装置之前的光纤产生的张力也变高。因此，假设在光纤中存在低强度的部分时，在正下方辊与拾取装置之间断线的概率变高。
当断线在拾取装置的近前侧发生的情况下，有时需要从对光纤母材的前端部分进行加热而使其熔融，使该熔融的玻璃的块(落种)落下(还称为引出)这里开始进行返工。另外，在发生了断线的情况下，如果在拉丝炉的内部处玻璃纤维堵塞，则有时复原需要大幅的时间。
为了减少拾取装置的近前处的光纤的断线，只要测定正下方辊、引导辊等在拾取装置的近前处使用的各种辊是否劣化即可。即，希望在拾取装置的近前处对由于经由多个引导辊而产生的张力进行测定。但是，在对包覆后张力进行监视的辊的后级还存在辊的情况下，无法根据包覆后张力的测定结果，判断各种辊是否劣化进而断线的概率是否变高。
本发明就是鉴于上述实际情况提出的，目的在于提供一种能够通过判定引导辊的劣化而减少拉丝中的光纤的断线的光纤的制造方法。
本发明的一个方式涉及的光纤的制造方法是通过光纤的制造装置制造光纤的方法，该光纤的制造装置依次具有：拉丝炉，其对光纤母材进行加热；包覆装置，其对拉丝出的玻璃纤维包覆树脂；正下方辊，其对该包覆后的光纤的行进路线的方向进行变更；多个引导辊，它们分别对从该正下方辊送出的光纤进行引导；以及拾取装置，其拾取被该引导辊引导的光纤，该光纤的制造方法具有：对所述引导辊的劣化进行检查的工序；以及拉丝出规定直径的玻璃纤维的工序，所述进行检查的工序包含有在所述拾取装置的近前处对张力进行测定的工序。
发明的效果
根据上述，能够减少拉丝中的光纤的断线。
附图说明
图1是本发明的一个方式涉及的光纤的制造装置的概略图。
图2是图1的控制装置的结构图。
具体实施方式
[本发明的实施方式的说明]
首先，举出本发明的实施方式的内容而进行说明。
本发明涉及的光纤的制造方法，(1)是通过光纤的制造装置制造光纤的方法，该光纤的制造装置依次具有：拉丝炉，其对光纤母材进行加热；包覆装置，其对拉丝出的玻璃纤维包覆树脂；正下方辊，其对该包覆后的光纤的行进路线的方向进行变更；多个引导辊，它们分别对从该正下方辊送出的光纤进行引导；以及拾取装置，其拾取被该引导辊引导的光纤，该制造方法具有：对所述引导辊的劣化进行检查的工序；以及拉丝出规定直径的玻璃纤维的工序，所述进行检查的工序包含有在所述拾取装置的近前处对张力进行测定的工序。
通过在拾取装置的近前处对张力进行测定而检查引导辊的劣化，因此能够在光纤的断线的频率变高之前进行更换劣化的引导辊等的处理。因而，能够减少拉丝中的光纤的断线。此外，“张力”是指在树脂包覆后的光纤产生的张力(包覆后张力)，另外，“近前处”是指在考虑了光纤的行进方向时的前方侧。
(2)在本发明的光纤的制造方法的一个方式中，所述进行检查的工序还包含基于测定出的所述张力对所述引导辊的劣化进行判定的工序。
由于对引导辊的劣化进行判定，因此能够在光纤的断线的频率变高之前，进行更换劣化的引导辊等的处理。因而，能够减少拉丝中的光纤的断线。
(3)在本发明的光纤的制造方法的一个方式中，对所述张力进行测定的工序是，对施加至所述多个引导辊中的至少1个的引导辊轴的力进行测定的工序。
对施加至位于正下方辊与拾取装置之间的引导辊轴的力进行测定，对引导辊的劣化进行判定，因此，与上述相同地，能够在光纤的断线的频率变高之前进行更换劣化的引导辊等的处理。因而，能够减少拉丝中的光纤的断线。
(4)在本发明的光纤的制造方法的一个方式中，对所述张力进行测定的工序是，通过至少对所述多个引导辊中的一个引导辊的前方或后方的光纤的固有振动进行测定而求出光纤的张力的工序。
能够通过激光式测定器等以非接触的方式根据光纤的固有振动而求出光纤的张力，因此能够省略用于测定的引导辊。
(5)在本发明的光纤的制造方法的一个方式中，对施加至所述引导辊轴的力进行测定的工序是，对施加至位于所述拾取装置紧前处的引导辊的引导辊轴的力进行测定的工序。
如果对施加至位于拾取装置紧前处的引导辊轴的力进行测定，则无论哪个引导辊劣化，都能够判定有无劣化。另外，由于能够测定最终的张力，因此还能够对断线的概率是否变高进行判断。
(6)在本发明的光纤的制造方法的一个方式中，对所述固有振动进行测定的工序是，对位于所述拾取装置紧前处的引导辊的后方的光纤的固有振动进行测定的工序。
如果对位于拾取装置紧前处的引导辊的后方的光纤的固有振动进行测定，则无论哪个引导辊劣化，都能够判定有无劣化。另外，由于能够测定最终的张力，因此还能够对断线的概率是否变高进行判断。
(7)在本发明的光纤的制造方法的一个方式中，从所述正下方辊至所述拾取装置的行进路线的长度大于或等于5m。
包覆光纤的树脂在刚出UV硬化炉的期间处于温度高的状态，因此，如果在该状态下被拾取装置拾取，则有时树脂会发生变形，玻璃纤维与包覆层之间发生剥离。在本发明中，从正下方辊至拾取装置的行进路线的长度设定得长而大于或等于5m，因此能够充分冷却被包覆的光纤。
(8)在本发明的光纤的制造方法的一个方式中，所述多个引导辊的个数小于或等于20个。
通过使用多个引导辊来增加转弯数，从而能够提供紧凑的制造装置。另外，由于其数量小于或等于20个，因此能够抑制张力变得过高。
(9)在本发明的光纤的制造方法的一个方式中，在所述拉丝的工序中进行检查所述引导辊的劣化的工序。
通过即使在拉丝中也对引导辊的劣化进行测定，从而能够在光纤的断线的频率变高之前，进行将劣化的引导辊从路径线卸下并更换等的处理。因而，能够减少拉丝中的光纤的断线。
[本发明的实施方式的详细内容]
下面，参照随附的图，对本发明涉及的光纤的制造方法的具体例进行说明。图1是本发明的一个方式涉及的光纤的制造装置的概略图。
如图1所示，光纤制造装置10在最上游位置具有对光纤母材G进行加热而使其软化的拉丝炉11。
拉丝炉11具有：圆筒状的炉心管12，其向内侧供给光纤母材G；发热体13，其将该炉心管12包围；以及气体供给部14，其向炉心管12内供给例如氩气。由此，将炉内气氛设定为Ar、He、N2、或者它们的混合气体气氛。此外，拉丝炉11可以是电阻炉，也可以是感应炉。
光纤母材G的上部被母材进给单元F把持，光纤母材G由母材进给单元F输送至炉心管12内。如果光纤母材G的下端部分被发热体13加热而被向下方拉丝，则形成光纤G2的构成部件即玻璃纤维G1。
光纤制造装置10在拉丝炉11的下游侧具有冷却单元15。向冷却单元15供给有例如氮气的冷却气体，从光纤母材G拉丝得到的玻璃纤维G1由冷却单元15进行冷却。
光纤制造装置10在冷却单元15的下游侧具有外径测定单元16。外径测定单元16构成为例如能够使用激光对玻璃纤维G1的外径进行测定，由冷却单元15冷却后的玻璃纤维G1通过外径测定单元16对其外径进行测定而输送至下方。此外，外径测定单元16只要能够以非接触的方式对玻璃纤维G1的外径进行测定，则也可以是激光以外的测定方式。
光纤制造装置10在外径测定单元16的下游侧具有UV树脂涂敷装置17a、UV硬化炉17b。此外，UV树脂涂敷装置17a以及UV硬化炉17b相当于本发明的包覆装置。通过UV树脂涂敷装置17a向测定了外径的玻璃纤维G1涂敷例如紫外线硬化型树脂即聚氨酯丙烯酸树脂，该聚氨酯丙烯酸树脂在UV硬化炉17b中被照射紫外线而硬化。由此，成为在玻璃纤维G1的周围形成有树脂层的光纤G2。
光纤制造装置10在UV硬化炉17b的下游侧具有正下方辊18以及例如9个引导辊19a～19i。正下方辊18配置于拉丝炉11的正下方，将光纤G2的行进方向从垂直方向向例如水平方向变更。
通过正下方辊18而变更了行进方向的光纤G2分别被引导辊19a～19i引导，通过位于最下游的引导辊19i而将行进方向从水平方向向例如斜上方变更。
光纤制造装置10在引导辊19i的下游侧还具有拾取装置20、引导辊21、调节辊22以及卷绕装置23。光纤G2通过拾取装置20的绞盘以规定的速度被拾取，经由调节辊22而卷绕于卷绕装置23的线轴B。
此外，拾取装置20相当于本发明的拾取装置。拾取装置是最初牵引在玻璃纤维G1的周围形成有树脂层的光纤G2的装置。
包覆光纤G2的树脂在刚出UV硬化炉17b的期间处于温度高的状态，因此如果在该状态下被拾取装置20拾取，则有时树脂会发生变形。为了防止这种情况，优选对光纤G2的树脂层进行冷却，优选将从正下方辊18至拾取装置20的行进路线的长度设定为大于或等于5m。另一方面，为了使光纤制造装置10紧凑，优选使用多个引导辊19a～19i来增加转弯数，但如果过多，则各引导辊的旋转阻力累积叠加，拾取装置20的近前处的张力会变高。在图1中示出了9个引导辊19a～19i，优选由小于或等于20个引导辊构成。另外，制造线速下的各引导辊19a～19i每一个的旋转阻力优选设定为小于或等于30g。
对引导辊19a～19i进行检查的工序例如在拉丝出玻璃纤维G1的工序之前进行。此外，拉丝的工序是表示对成为合格品的光纤进行卷绕的状态。为了实施进行检查的工序，如图1所示，在例如位于拾取装置20紧前处的引导辊19i，设置有对施加至引导辊19i的引导辊轴的力进行测定的张力测定装置30i。施加至该引导辊轴的力表示对该引导辊作用的光纤的张力。张力测定装置30i例如是吨位计(测载元件)，设置于引导辊19i的旋转轴。张力测定装置30i的检测结果被输入至控制装置40。此外，张力测定装置30i可以对例如引导辊19i的后方的光纤的固有振动进行测定，由此求出光纤的张力。
图2是图1的控制装置的结构图。控制装置40例如由输入部41、控制部42构成。控制部42例如由1个或多个CPU(Central Processing Unit)等构成，将例如储存于ROM的各种程序、数据下载至RAM，执行该下载的RAM内的程序。由此，能够控制光纤制造装置10的动作。
在输入部41中，能够预先输入规定的阈值等。如上所述，假设设置20个引导辊，在每一个的旋转阻力为30g的情况下，对于拾取装置20近前处的张力，要加上旋转阻力的总和600g。因此，在输入部41中，将规定的阈值例如输入为700g。
控制部42具有比较部43、判定部44。比较部43对规定的阈值、和由张力测定装置30i检测出的对引导辊19i的引导辊轴施加的光纤G2的张力进行比较。判定部44在检测出的光纤G2的张力超过规定的阈值的情况下，判定为位于比测定位置靠上游侧的位置的引导辊19a～19i劣化。
在判定为引导辊19a～19i劣化的情况下，控制部42例如通过灯的点亮、蜂鸣器的响动而告知作业者进行引导辊19a～19i的更换。作业者将各引导辊19a～19i从路径线(path line)暂时卸下等而对各引导辊19a～19i进行更换。还可以取代更换各引导辊19a～19i自身而对用于将各引导辊19a～19i可自由旋转地支撑的轴承进行更换。
这样，通过测定对位于正下方辊18与拾取装置20之间的引导辊19i的引导辊轴施加的力，从而能够在光纤G2的断线的频率变高之前判定引导辊19a～19i是否劣化。而且，在判定为引导辊19a～19i劣化的情况下，能够在更换引导辊19a～19i或者引导辊19a～19i的轴承等之后开始拉丝的工序。因而，能够减少在拉丝中发生的光纤G2的断线。
另外，如果对施加至位于拾取装置20紧前处的引导辊19i的引导辊轴的力进行测定，则无论哪个引导辊劣化，都能够判定出有无劣化。
但是，在上述实施方式中，举出对施加至位于拾取装置20紧前处的引导辊19i的引导辊轴的力进行测定的例子进行了说明。但是，本发明并不限定于该例。例如，也可以将张力测定装置设置于引导辊19h，对施加至该引导辊19h的引导辊轴的力进行测定，该引导辊19h位于从位于拾取装置20紧前处的引导辊19i数起前1个处。在这种情况下，也能够判定引导辊19a～19h有无劣化。但是，由于无法判定最后的引导辊19i有无劣化，因此优选对施加至引导辊19i的引导辊轴的力进行测定。
另外，还可以对施加至多个引导辊中的至少2个的引导辊轴的力进行测定，基于根据其力的差求出的张力的增加量，也能够判定引导辊的劣化。通过该方式，能够判定该2个引导辊、以及它们之间的引导辊有无劣化。
当然，如果对施加至各引导辊轴的力进行测定，则能够调查各引导辊的劣化，因此其为更优选的方式，但存在设备成本增加、维护的问题。
此外，也可以取代对施加至引导辊轴的力进行测定，通过例如手持式的张力计、非接触式的张力计对拾取装置20的近前处、各引导辊前后的张力进行测定，判定引导辊的劣化。
另外，在上述实施方式中，在开始拉丝的工序之前对施加至引导辊19i的引导辊轴的力进行了监视(进行检查的工序)。但是，也可以在拉丝中实时地对施加至引导辊19i的引导辊轴的力进行监视。即使在拉丝中，也能够在光纤的断线的频率变高之前进行将劣化的引导辊从路径线卸下并更换等的处理。因而，能够减少拉丝中的光纤的断线。
(实施例)
对施加至引导辊19i的引导辊轴的力(测定值)进行测定，求出了该力与光纤G2的断线频率的关系。此外，断线频率定义为光纤G2在每1000km拉丝长度中断线的次数。
其结果，在测定值为700g的情况下，断线频率为2次。另外，在测定值为600g的情况下，断线频率为1.3次，在测定值为500g的情况下，断线频率为0.6次。并且，在测定值为400g的情况下，断线频率为0.3次，在测定值为300g的情况下，断线频率为0.05次，在测定值为200g的情况下，断线频率为0.02次。即，可知如果使得施加至引导辊19a～19i的引导辊轴的力不超过500g，则光纤G2的断线频率小于1次。
此外，为了减小施加至引导辊19i的引导辊轴的力，尽量减少引导辊的个数是有效的，优选小于或等于20个。另外，为了减小施加至引导辊19a～19i的引导辊轴的力，可以使用流体轴承。
另外，在上述实施方式中，使用玻璃直径φ125μm的纤维进行测定，但对于φ80μm、φ150μm这样的玻璃直径的纤维，也能应用本发明。即，作用于光纤的应力由“拉丝张力/玻璃纤维截面面积”表示，因此对于直径不同的纤维，以使得其应力变得相同的方式调整与截面面积比成正比的拉丝张力即可。即，如果在φ125μm的情况下使张力小于或等于500g，则在φ100μm的情况下，使张力小于或等于320g即可。
应理解此次公开的实施方式在所有方面是例示，并不是限制性内容。本发明的范围并不是上述的含义，而是通过权利要求书示出，包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。
标号的说明
10…光纤制造装置、11…拉丝炉、12…炉心管、13…发热体、14…气体供给部、15…冷却单元、16…外径测定单元、17a…UV树脂涂敷装置、17b…UV硬化炉、18…正下方辊、19a～19i…引导辊、20…拾取装置、21…引导辊、22…调节辊、23…卷绕装置、30i…张力测定装置、40…控制装置、41…输入部、42…控制部、43…比较部、44…判定部、F…母材进给单元、G…光纤母材、G1…玻璃纤维、G2…光纤、B…线轴。
Claims (9)
1.一种光纤的制造方法，是通过光纤的制造装置制造光纤的方法，该光纤的制造装置依次具有：拉丝炉，其对光纤母材进行加热；包覆装置，其对拉丝出的玻璃纤维包覆树脂；正下方辊，其对该包覆后的光纤的行进路线的方向进行变更；多个引导辊，它们分别对从该正下方辊送出的光纤进行引导；以及拾取装置，其拾取被该引导辊引导的光纤，
该光纤的制造方法具有：对所述引导辊的劣化进行检查的工序；以及拉丝出规定直径的玻璃纤维的工序，
所述进行检查的工序包含有在所述拾取装置的近前处对张力进行测定的工序。
2.根据权利要求1所述的光纤的制造方法，其中，
所述进行检查的工序还包含基于测定出的所述张力对所述引导辊的劣化进行判定的工序。
3.根据权利要求1或2所述的光纤的制造方法，其中，
对所述张力进行测定的工序是，对施加至所述多个引导辊中的至少1个的引导辊轴的力进行测定的工序。
4.根据权利要求1或2所述的光纤的制造方法，其中，
对所述张力进行测定的工序是，通过至少对所述多个引导辊中的一个引导辊的前方或后方的光纤的固有振动进行测定而求出光纤的张力的工序。
5.根据权利要求3所述的光纤的制造方法，其中，
对施加至所述引导辊轴的力进行测定的工序是，对施加至位于所述拾取装置紧前处的引导辊的引导辊轴的力进行测定的工序。
6.根据权利要求4所述的光纤的制造方法，其中，
对所述固有振动进行测定的工序是，对位于所述拾取装置紧前处的引导辊的后方的光纤的固有振动进行测定的工序。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光纤的制造方法，其中，
从所述正下方辊至所述拾取装置的行进路线的长度大于或等于5m。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光纤的制造方法，其中，
所述多个引导辊的个数小于或等于20个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光纤的制造方法，其中，
在所述拉丝的工序中，进行检查所述引导辊的劣化的工序。
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