JP2003212583A - ガラス母材の延伸方法 - Google Patents

ガラス母材の延伸方法

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JP2003212583A
JP2003212583A JP2002009734A JP2002009734A JP2003212583A JP 2003212583 A JP2003212583 A JP 2003212583A JP 2002009734 A JP2002009734 A JP 2002009734A JP 2002009734 A JP2002009734 A JP 2002009734A JP 2003212583 A JP2003212583 A JP 2003212583A
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Japan
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outer diameter
gripping means
speed
glass base
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Pending
Application number
JP2002009734A
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English (en)
Inventor
Kentaro Takeda
健太郎 武田
Yuichi Oga
裕一 大賀
Motonori Nakamura
元宣 中村
Toshihiro Oishi
敏弘 大石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01225Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • C03B37/0124Means for reducing the diameter of rods or tubes by drawing, e.g. for preform draw-down
    • C03B37/01242Controlling or regulating the down-draw process

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度よく目標外径の延伸母材が得られるガラ
ス母材の延伸方法を提供すること。 【解決手段】 ガラス母材を加熱炉内に設置し、下端側
から加熱ゾーンを通過させて加熱溶融させて延伸する方
法において、ガラス母材のテーパ部に2か所の外径測定
位置を設け、上側の測定位置における外径D2 及び下側
の測定位置における外径D1 とそれらの設定値D20及び
D10との偏差ΔD2 及びΔD1 、上部把持手段の送り速
度VA 及び下部把持手段の引き取り速度VC とそれぞれ
の速度の初期値VA0及びVC0との偏差ΔVA 及びΔVC
に基づいてVA 及びVC を制御することを特徴とするガ
ラス母材の延伸方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ母材な
どのガラス母材を加熱溶融させて延伸するガラス母材の
延伸方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ母材などのガラス母材は、外
付け法(OVD法)や気相軸付け法(VAD)法などに
よって製造される多孔質ガラス母材を、加熱炉中で加熱
し脱水、透明ガラス化することによって製造されてい
る。透明ガラス化した母材は、必要により火炎研磨やエ
ッチング処理等により表面加工やコア/クラッド比の調
整などを行った後、所望の外径に延伸して次工程、例え
ば光ファイバの線引き工程に供される。
【0003】透明ガラス化した母材の延伸の一般的なプ
ロセスを図2を参照して説明する。ガラス母材1(延伸
前の母材1aと延伸後の母材1b及び延伸開始位置P1
と延伸終了位置P2 の間のテーパ部1cで表示)の上下
端部に把持用のダミーロッド(上部ダミーロッド2及び
下部ダミーロッド3)を溶着し、把持手段である上部チ
ャック4と下部チャック5で把持して電気炉6内に装入
する。電気炉6のヒータ7によりガラス母材1の下端部
を加熱溶融させ、上部チャック4と下部チャック5との
下方への送り速度を調整して一定の引張り力を加えて所
望の外径となるように延伸する。
【0004】このような延伸工程においては、均一な外
径の延伸母材を得ることが重要な課題の一つであり、一
般的にはガラス母材下部に形成されるテーパ部(ネック
ダウン部)の一定位置で外径を測定し、その結果に基づ
いて目標外径となるようにガラス母材の供給又は引き取
り速度(上部チャックと下部チャックの下方への送り速
度)を調整する方法が行われている。この方法の改良技
術として種々の方法が検討されており、例えば、特開平
5−147971号公報には、テーパ部の開始直後の外
径とテーパ部の終了直前の外径とを測定し、テーパ部の
開始直後の外径の測定値からテーパ部の終了直前の外径
の目標値をあらかじめ算出しておき、この目標値と前記
テーパ部の終了直前の外径の実測値とから両者の偏差を
算出し、この偏差値に応じて前記ガラス母材の供給及び
/又は引き取り速度を制御する方法が提案されている。
【0005】また、特開2001−10839号公報に
は、ガラス母材の外径を、該ガラス母材の延伸軸に沿っ
て異なった複数の位置において測定する測定手段を備え
たガラス母材延伸装置が提案されている。そしてこの装
置による延伸方法の1態様として外径が変化している位
置と外径変化が終了した後の母材の外径によりガラス母
材の引き取り速度を制御し、外径変化が起きる前の母材
の外径によりガラス母材の送り速度を制御する方法が記
載れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法によっても未だ十分な延伸精度が得られていない
のが現状である。本発明はこのような従来技術における
問題点を解決し、精度よく目標外径の延伸母材が得られ
るガラス母材の延伸方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するための方法であって、上部を上部把持手段により、
下部を下部把持手段により把持したガラス母材を加熱炉
内に設置し、該ガラス母材の下端側から加熱ゾーンを通
過させて加熱溶融させ、上部把持手段の送り速度と下部
把持手段の引き取り速度を調整して延伸する方法におい
て、延伸前のガラス母材と延伸後のガラス母材の間に形
成されるテーパ部の2か所に外径測定位置を設け、上側
の測定位置における外径D2 及び下側の測定位置におけ
る外径D1 を測定してそれぞれの位置における外径の設
定値D20及びD10との偏差ΔD2及びΔD1 を求め、上
部把持手段の送り速度VA 及び下部把持手段の引き取り
速度VC とそれぞれの速度の初期値VA0及びVC0との偏
差ΔVA 及びΔVC を求め、次の(イ)〜(ハ)のいず
れかの方法により上部把持手段の送り速度VA 及び下部
把持手段の引き取り速度VC を制御することを特徴とす
るガラス母材の延伸方法である。 (イ)ΔD2 の値に基づいて上部把持手段の送り速度V
A を制御するとともに、ΔD1 及びΔVA の値に基づい
て下部把持手段の引き取り速度VC を制御する。 (ロ)ΔD2 及びΔVC の値に基づいて上部把持手段の
送り速度VA を制御するとともに、ΔD1 の値に基づい
て下部把持手段の引き取り速度VC を制御する。 (ハ)ΔD2 及びΔVC の値に基づいて上部把持手段の
送り速度VA を制御するとともに、ΔD1 及びΔVA の
値に基づいて下部把持手段の引き取り速度VC を制御す
る。
【0008】本発明の好ましい態様として、前記2か所
の外径測定位置のうち、上側の測定位置はガラスの粘度
が最も低い位置を中心として上下100mmの範囲内に
設定し、下側の測定位置は延伸終了位置から上に300
mmまでの範囲に設定することを特徴とする前記(1)
のガラス母材の延伸方法がある。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の方
法を詳細に説明する。図1は本発明を説明するための延
伸中のガラス母材の状態を模式的に示す説明図である。
本発明の方法においては、図1に示すようにガラス母材
1の延伸開始位置P1と延伸終了位置P2 の間のテーパ
部の2か所に外径測定位置を設定し、外径D2(上側)
及びD1 (下側)を測定する。そしてそれぞれの測定位
置における外径の設定値(目標値)D20及びD10と比較
してその偏差ΔD2 及びΔD1 を求め、これらの値を上
部把持手段8の送り速度VA 及び下部把持手段9の引き
取り速度VC を制御するパラメータとして使用する。
【0010】すなわち、基本的な制御式は次のようにな
る。
【数1】VA =VA0+a・ΔD2 ・・・(1) VC =VC0+b・ΔD1 ・・・(2) ΔD2 =D20−D2 ΔD1 =D10−D1 (VA0及びVC0はそれぞれVA 及びVC の初期値であ
り、a及びbは実験的に求めた係数である。)
【0011】上記の式(1) 及び(2) により制御する際
に、例えば外径測定値D2 及びD1 が両方共に設定値D
20及びD10より細かった場合、VA は早くVC は遅くす
る方向に制御される。すなわち、VA 及びVC の両方が
同時に外径を太くする方向に制御されるため、応答は早
いが外径が太くなりすぎて設定値を超えてしまうという
現象を生じる。そして今度はVA 及びVC の両方が同時
に外径を細くする方向に制御され、以下同様な挙動を繰
り返す(ハンチング)ことになり精度のよい外径制御が
難しい。
【0012】そのため本発明では、上記の式(1) 及び
(2) によりVA 及びVC を制御するに当たり、少なくと
も一方については他方の速度の変動量(初期値VA0及び
VC0との偏差ΔVA 及びΔVC )の要素を取り入れて制
御することとした。すなわち、VA 及びVC の少なくと
も一方については次の(3) 又は(4) 式により制御するこ
ととした。
【数2】 VA =VA0+a・ΔD2 −α・ΔVC ・・・(3) VC =VC0+b・ΔD1 −β・ΔVA ・・・(4) ΔVC =VC0−VC ΔVA =VA0−VA (α及びβは実験的に求めた係数である。)
【0013】すなわち、式(3) により制御する場合に
は、例えばD2 が設定値よりも細い場合、(a・ΔD2
)の値は正となりVA を早くする方向に作用するが、
ここでVC が同じ方向に変化している場合には(α・Δ
VC )が正となり、VA の変化が急になりすぎないよう
に制御するようにした。このように他方の把持手段の送
り速度又は引き取り速度の変動量を加味したVA 又はV
C の制御は、両方を同時に行ってもよいが、通常はどち
らか一方の制御に取り入れるだけで十分な効果が得ら
れ、制御操作も容易である。
【0014】P1 とP2 との間のテーパ部( 図2のテー
パ部1cに相当)における外径D1及びD2 の測定位置
は、任意に設定すればよいが、下方のD1 の測定位置は
延伸終了位置P2 の近傍とし、好ましくはP2 から上方
へ300mmまでの間の位置とする。上方のD2 の測定
位置はD1 の測定位置の上方で、ガラスの粘度が最も低
い位置(図1のP3 )の近傍とし、特にP3 の上下10
0mmの範囲内に設定するのが好ましい。例えば、D1
の測定位置を延伸終了位置P2 の5〜10mm上とし、
D2 の測定位置はそれより100mm程度上とするのが
好都合である。通常の場合、P3 は外見上のテーパの傾
きが最も大きい位置で、ヒータの中心付近となる。D2
の測定位置はP3 に近いほどチャック速度変化の応答が
早く、P3 から離れすぎると制御が間に合わなくなる。
また、D1 はP2 に近いほど仕上がり径に対する相関が
強くなる。
【0015】前記制御式(1) 〜(4) において外径の設定
値D10及びD20、上部把持手段の送り速度及び下部把持
手段の引き取り速度の初期値VA0及びVC0は、延伸前の
ガラス母材の外径及び延伸母材の目標外径、ガラス母材
の組成などに基づいて予め設定される。係数a、b、
α、βはいずれも近似した条件において実験的に求めた
ものを使用する。
【0016】
【実施例】図1、2の方式によりガラス母材の延伸を行
った。外径90mm、長さ方向の外径変動幅が約5mm
のガラス母材1を延伸し、目標外径45mmとして延伸
母材を作製した。ヒータ7の温度を1900℃とし、延
伸速度はVA0=5mm/分、VC0=20mm/分とし
た。このときテーパ部1cの長さはP1 〜P3 間が15
0mm、P3 〜P2 間が350mmであった。
【0017】D1 の測定位置をP2 から250mm上の
位置とし、D2 の測定位置はさらにその上100mmの
位置とした。D1 及びD2 の設定値をそれぞれ52mm
及び46.5mmとし、係数a、b、α、βの値はそれ
ぞれ30、200、0.25、4とし、前記式(1) と
(3) 、(2) と(3) 又は(3) と(4) の組合せによりVA 及
びVC を制御して延伸を行った。その結果、得られた延
伸母材の外径はそれぞれ46±0.5mm、45±0.
25mm及び45±0.2mmであり、外径変動の少な
い延伸母材を得ることができた。
【0018】
【発明の効果】本発明の延伸方法を採用することによ
り、延伸中のガラス母材の2か所において外径を測定す
るだけで、延伸母材の外径への制御のタイムラグを小さ
くし、応答性よくかつ精度よく外径制御を行うことが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための延伸中のガラス母材の
状態を模式的に示す説明図。
【図2】ガラス母材の延伸の一般的なプロセス(本発明
のプロセスを含む)の概要を示す説明図。
【符号の説明】
1 ガラス母材 1a 延伸前の母材 1b 延伸
後の母材 1c テーパ部 2 上部ダミーロッド 3 下部
ダミーロッド 4 上部チャック 5 下部チャック 6 電気炉
7 ヒータ 8 上部把持手段 9 下部把持手段
フロントページの続き (72)発明者 中村 元宣 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 大石 敏弘 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Fターム(参考) 4G021 BA00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部を上部把持手段により、下部を下部
    把持手段により把持したガラス母材を加熱炉内に設置
    し、該ガラス母材の下端側から加熱ゾーンを通過させて
    加熱溶融させ、上部把持手段の送り速度と下部把持手段
    の引き取り速度を調整して延伸する方法において、延伸
    前のガラス母材と延伸後のガラス母材の間に形成される
    テーパ部の2か所に外径測定位置を設け、上側の測定位
    置における外径D2 及び下側の測定位置における外径D
    1 を測定してそれぞれの位置における外径の設定値D20
    及びD10との偏差ΔD2 及びΔD1 を求め、上部把持手
    段の送り速度VA 及び下部把持手段の引き取り速度VC
    とそれぞれの速度の初期値VA0及びVC0との偏差ΔVA
    及びΔVC を求め、次の(イ)〜(ハ)のいずれかの方
    法により上部把持手段の送り速度VA 及び下部把持手段
    の引き取り速度VCを制御することを特徴とするガラス
    母材の延伸方法。 (イ)ΔD2 の値に基づいて上部把持手段の送り速度V
    A を制御するとともに、ΔD1 及びΔVA の値に基づい
    て下部把持手段の引き取り速度VC を制御する。 (ロ)ΔD2 及びΔVC の値に基づいて上部把持手段の
    送り速度VA を制御するとともに、ΔD1 の値に基づい
    て下部把持手段の引き取り速度VC を制御する。 (ハ)ΔD2 及びΔVC の値に基づいて上部把持手段の
    送り速度VA を制御するとともに、ΔD1 及びΔVA の
    値に基づいて下部把持手段の引き取り速度VC を制御す
    る。
  2. 【請求項2】 前記2か所の外径測定位置のうち、上側
    の測定位置はガラスの粘度が最も低い位置を中心として
    上下100mmの範囲内に設定し、下側の測定位置は延
    伸終了位置から上に300mmまでの範囲に設定するこ
    とを特徴とする請求項1に記載のガラス母材の延伸方
    法。
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