JP2004035404A

JP2004035404A - 光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法と延伸装置

Info

Publication number: JP2004035404A
Application number: JP2003338352A
Authority: JP
Inventors: Yukio Komura; 香村　幸夫; Masahide Kuwabara; 桑原　正英; Tetsuo Wada; 和田　哲郎
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】　光ファイバー用ガラス母材の電気炉延伸工程において、延伸用母材と引張り用部材との接合の際の軸合わせの問題を解決すること。又この接合部の溶着後、直ちに延伸が開始ができるようにすること。
【解決手段】　電気炉の炉心管と延伸用ガラス母材の把持具との間及び該炉心管と引張り用部材の把持具との間に、前記母材及び部材の炉心側遊端部を調心する調心機構を設け、この調心機構で前記遊端部を調心した後、前記両把持具で前記母材及び部材の把持具側を本固定し、続いて両遊端部先端を付き合わせ、電気炉内部の最高温度部で溶着接合し、次に前記最高温度部をガラス母材側の延伸部に移動し、ガラス母材の延伸を開始する。
【選択図】　　　　図１

Description

　本発明は、光ファイバ用ガラス母材を所定の外径になるように電気炉で延伸する電気炉延伸法とその装置に関するものである。
　なお、本明細書において、光ファイバ用ガラス母材には、通常の延伸用ガラス母材の他にこのガラス母材を延伸したガラス延伸母材、いわゆるプリフォームも含むものとする。

　通常、光ファイバは、ＶＡＤ法や外付けＣＶＤ法などによって光ファイバ用多孔質ガラス母材を合成した後、該光ファイバ用多孔質ガラス母材を脱水焼結して光ファイバ用の透明ガラス母材とし、これを線引きに適した外径に延伸して光ファイバ用延伸母材（これをプリフォームという）とし、しかる後にこのプリフォームを線引きすることにより製造されている。

　従来、光ファイバ用ガラス母材の延伸は、酸水素火炎を熱源としたバーナによるバーナ延伸法によって行われてきた。
　このバーナ延伸法は、延伸母材の外径の制御が比較的容易であるが、延伸速度が遅く通常８〜１０ｍｍ／ｍｉｎである。

　近年の技術の発達により、前記ＶＡＤ法や外付けＣＶＤ法などによって合成される光ファイバ用多孔質ガラス母材の外径は、従来に比して格段に太くなってきている。この傾向に伴って、延伸前の外径がある一定値以上である光ファイバ用ガラス母材に対しては、前記酸水素火炎を熱源としたバーナによるバーナ延伸法では熱量的に問題がある。
　このため、延伸前の外径が一定値以上の光ファイバ用ガラス母材に対しては、熱量の大きい加熱炉、具体的には電気ヒータを用いた電気炉による加熱延伸法（以下電気炉延伸法という）が採用される。

　また、電気炉延伸法は、熱量が大きいため延伸速度を速くすることができる。例えば、バーナ延伸法の延伸速度が８〜１０ｍｍ／ｍｉｎであるのに対して、電気炉延伸法では延伸速度が３０ｍｍ／ｍｉｎ以上である。
　このため、外径の小さい延伸母材（プリフォーム）であっても、このプリフォームから更に小さい外径のプリフォームを製造する場合でも、生産性の観点から電気炉延伸法が有利である。
　なお、この電気炉延伸法は、加熱範囲が広いため、上下方向に長い縦型に限られる。

　この電気炉延伸法では、延伸前に光ファイバ用ガラス母材又はガラス延伸母材（プリフォーム）の端部に引き出し用の支持棒（引張り用ガラス部材）を接続する必要がある。従来この接続は、別工程の火炎延伸で行われる場合が一般的であるが、この接続は同一の電気炉延伸工程で行うのが好ましい。

　しかしながら、この接続を同一の電気炉延伸工程で行う場合には、この接続が難しいという問題がある。即ちガラス母材端部の軸芯と引き出し用の支持棒（引張り用のガラス部）端部の軸芯を一致させる必要があるが、両者の芯がずれて接続されやすい。軸芯がずれて接続されると、接続部断面の応力分布が不均一となり延伸母材に曲がりが生じたり、また、接続部が破断する等のトラブルが生じやすい。

　電気炉による光ファイバ用母材の延伸の際の前記の軸合わせは、通常次のように行われている。
　即ち、加熱された炉体内に片端を把持した２本のガラス部材（延伸用ガラス母材と引張り用ガラス部材）を、それぞれ反対の方向から挿入して突き合わせて両者の突合わせ端面を加熱・溶着した後に、延伸用ガラス母材の把持部を、一定速度で降下させながら引張り用ガラス部材を把持した把持部材を所定の速度で下方に移動させて、延伸用ガラス母材を引張り、所定の外径に延伸する。

　図１１は、従来のこの種の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置の一例を示す概要図である。
図１１において、９１は延伸用ガラス母材（光ファイバ用ガラス母材）、９２はダミ−となる引張り用ガラス部材（引き出し用ガラス部材）である。９３は炉体で、炉体９３内には電気ヒ−タが内蔵された炉心管９４が設置されている。
　延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材９２はそれぞれ一方の端部が、例えば３つ爪のチャックからなる把持部材９５、９６により把持固着される。把持部材９５、９６は、図９においてそれぞれ上下方向に把持部材９５、９６を固定した移動台９７により移動可能となっている。９８は移動第９７をガイドするガイドレ−ルである。

　上記の光ファイバ用母材の延伸装置で光ファイバ用ガラス母材は次のようにして延伸される。
　延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材９２の固着端部をそれぞれ把持部材９５、９６で把持固着する。固着した延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材９２の遊端部の先端の軸合わせを行い両者を炉心管９４内に移動させて突き合わせる。
　炉心管９４を所定の温度に加熱して両者の突合わせ端面を加熱・溶着して一本化した後に、引張り用ガラス部材９２を把持した把持部材９５を下方に移動させて、延伸用ガラス母材９１を引張り所定の外径に延伸している。

　上記、従来の延伸装置で延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材９２を炉心管９４内で両者の突合わせ端面を加熱・溶着する際に、両者の軸合わせを行っている。
　この軸合わせ（調心）は、延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材９２の固定端部を把持部材９５、９６、例えば３つ爪のチャックのガタの範囲内で手動で微動させて遊端部先端の軸心を調心して固着する。固着した遊端部先端を炉心管９４内で突合わせ、炉心管９４に設けられた観察窓９４Ａから目視して軸合わせ具合を確認している。

　従来のこの調心方法は、調心作業に時間がかかり軸合わせ精度も良くないという問題があった。例えば従来では、水平面内で±１〜２ｍｍ（ガラス部材直径の５〜１０％）の軸ズレが生じている。
　この軸合わせ精度が悪いと延伸時に延伸用ガラス母材９１と引張り用ガラス部材９２の接続部断面の応力分布が不均一になり延伸母材に曲がりが生じたり、また、接続部が破断する等のトラブルが生じやすい。

　本発明の目的の一つは、前記の光ファイバ用ガラス母材と引張り用ガラス部材の接続を電気炉延伸工程で行う場合に、前記の問題を解決することである。
　即ち、本発明の目的は、前記の課題を解決し、炉心管内で突き合わせ接続するガラス母材と引張り用ガラス部材の遊端部先端の軸合わせ（調心）が容易に、かつ簡単に行うことのできる光ファイバ用ガラス母材の延伸装置及び電気炉延伸法、具体的にはその延伸装置に光ファイバ用ガラス母材を固着し、電気炉内で両者を接続してから延伸を開始する電気炉延伸法を提供することである。

　また、上記調心後の電気炉延伸法による延伸工程において、光ファイバ用ガラス母材を延伸する場合、延伸母材（プリフォーム）に曲がりやうねりが生じたり、また外径にバラツキがあり、外径が規定値からはずれることが多いため、このプリフォームの外径精度の向上が求められている。
　更には、生産性の観点から、延伸速度の向上も要請されている。
　本発明の他の目的は、光ファイバ用プリフォームの前記の外径精度を向上し、且つ延伸速度の速い電気炉延伸法とその製造装置を提供することである。

　本発明の第１の観点によれば、電気により発熱する電気炉体で囲われた炉心管と、前記炉心管の両側に対向して配置され、延伸用ガラス母材及び引張り用ガラス部材を把持する把持具と、前記炉心管のそれぞれの端部と前記把持具との間に、前記把持具で把持される前記延伸用ガラス母材及び前記引張り用ガラス部材の遊端を調心する少なくとも一対の調心把持具を備えた調心機構とを具備する、光ファイバ用ガラス母材の延伸装置が提供される。

　本発明の第２の観点によれば、電気により発熱する電気炉体で囲われた炉心管の両側に対向して配置された延伸用ガラス母材及び引張り用ガラス部材を把持する把持具を用いて、前記延伸用ガラス母材と前記引張り用ガラス部材のそれぞれの固定端部を仮固定し、前記延伸用ガラス母材と前記引張り用ガラス部材の遊端部先端を前記炉心管の両側で対向させた状態で、少なくとも一対の調心把持具を備えた調心機構により前記延伸用ガラス母材と前記引張り用ガラス部材の遊端部先端を所定の軸心に調心した後、前記延伸用ガラス母材と前記引張り用ガラス部材のそれぞれの固定端部を本固定した後、前記両遊端部先端を付き合わせ電気炉内で融着することを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法が提供される。

　好ましくは、前記電気炉体の内部の最高温度部で、前記光ファイバ用ガラス母材端部と前記引張り用ガラス部材端部の付き合わせ部を加熱溶着した後、前記最高温度部を前記加熱溶着部から前記延伸用ガラス母材側の延伸部に移動し、続いて前記延伸用ガラス母材の延伸を行う。

　さらに好ましくは、前記延伸用ガラス母材端部の外径を前記引張り用ガラス部材端部の外径よりも小さくする。

　以上述べたように、本発明によれば、光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸工程において、延伸用ガラス母材と引張り用（引き出し用）ガラス部材を接合する場合、その両者の軸合わせが精度よく、容易にかつ簡単に行うことができる。その結果、延伸時に、両者の接続部断面の応力分布が均一になり、延伸母材の曲がりを防止できる。又、両者の接続部近傍が斜めになることがなくなり、破断が回避される。
　また、本発明によれば、電気炉延伸工程において、前記の両者の溶着接合の後、直ちにガラス母材の延伸が開始できるため、作業能率の点で有効である。
　更に、本発明によれば、制御により延伸開始時より徐々に延伸速度を向上することができると共に、この制御に延伸部メニスカス部の所定の位置の外径値を用いるため、延伸母材の外径精度と延伸速度を向上することが出来る。

　以下前記の各発明について、その作用、具体的構成等について詳細に説明する。
　本発明の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置によれば、一対の調心把持具を備えた調心機構が炉心管のそれぞれの端部と両ガラス部材把持具との間に設けられているので、両ガラス部材の遊端の軸合わせを容易にかつ簡単に行うことができる。

　本発明の延伸装置に光ファイバ用母材を固着する方法によれば、ガラス部材把持具でもって仮固定された両ガラス部材の遊端部先端を一対の調心把持具を備えた調心機構により調心するので、その軸合わせが短時間で容易にかつ簡単に行うことができる。
　上記のように両ガラス部材の遊端部先端が軸合わせされた後に、両ガラス部材の固定端部を本固定するので、炉心管内に移動される両ガラス部材の遊端部先端の軸心が一致した状態で突き合わせ接続できる。その結果両者の接続部断面の応力分布が均一になり、両者の接続部近傍が斜めになることがなくなり、破断が回避される。

　以下に、本発明の実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置およびその延伸装置に光ファイバ用ガラス母材を固着する方法について、図１ないし図３を参照して、より具体的に説明する。
　図１において、１は延伸用ガラス母材（光ファイバ用ガラス母材）、２はダミ−となる引張り用ガラス部材（引き出し用ガラス部材）である。３は炉体で、炉体３内には電気ヒ−タが内蔵された炉心管４が設置されている。４Ａは炉心管４内を観察するための観察窓である。
　炉心管４の上部には延伸用ガラス母材１の上部の固定端部１Ａを把持固着する把持部材５が設けられている。炉心管４の下部には引張り用ガラス部材２の下部の固定端部２Ａを把持固着する把持部材６が設けられている。
　把持部材５、６は、把持部材５、６を固定した移動台７によりそれぞれ上下方向に移動可能となっている。８は移動台７をガイドするガイドレ−ルである。

　延伸用ガラス母材１を把持固着する把持部材５は、例えば図２に示すように平行に配置されたカギ状の２つのガラス部材支持爪５Ａを有し、かつ２つのガラス部材支持爪５Ａの間隙の上方にはこの支持爪５Ａの間隙に把持される延伸用ガラス部材１の固定端部１Ａの上部を固定する先端球状のガラス部材固定部材５Ｂが設けられている。ガラス部材固定部材５Ｂは油圧駆動により上下移動可能となっている。なお、ガラス部材固定部材５Ｂは油圧駆動に限るものではなく他の駆動源、例えば電動モ−タ、手動ねじ、空気圧駆動等適宜のものが用いられる。
　なお、この把持部材５の形状は、図２に限るものではなく、他の形状としてもよい。
　引張り用ガラス部材２の固定端部２Ａを把持固着する把持部材６は、例えば３つ爪の周知の連動チャックとなっている。

　本発明の実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置にはまた、炉心管４と把持部材５の間に延伸用ガラス部材１の下部の遊端部１Ｂ先端を軸合わせ調心する調心機構９が設けられている。
　調心機構９は、例えば図３に示すように一対の自己調心機能を有する調心把持具９Ａと、調心把持具９Ａを支持する支持棒９Ｂと、調心把持具９Ａおよび支持棒９Ｂを一体に左右方向に移動させる油圧駆動による移動機構を有した架台９Ｃを備えている。なお、架台９Ｃに設けられた移動機構は油圧駆動に限るものではなく他の駆動源、例えば電動モ−タ、手動ねじ、空気圧駆動等適宜のものが用いられる。図中、９Ｄはガイドレ−ルである。
　一対の調心把持具９Ａは、その対向面中央に延伸用ガラス母材１の軸方向にＶ溝９Ｅが設けられている。

　本発明の実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置にはさらに、炉体３と引張り用ガラス部材２を把持固着する把持部材６の間に引張り用ガラス部材２の上部の遊端部２Ｂ先端を軸合わせする図３に示す調心機構９が設けられている。
　引張り用ガラス部材２の遊端部２Ｂ先端を軸合わせ調心する調心機構９の構成は延伸用ガラス母材１の遊端部１Ｂ先端を軸合わせ調心する調心機構９と同様の構成であるので詳細は省略する。
　なお、調心機構９は、図３に示す形状に限るものではなく、他の形状としてもよい。

　上記のように構成された光ファイバ用ガラス母材の延伸装置にガラス母材を固着する方法は次のようにして行われる。
　先ず、延伸用ガラス母材１の上部の円盤状の固定端部１Ａを把持部材５に配置されたカギ状の２つのガラス部材支持爪５Ａ間に装着して仮固定する。
　次いで、延伸用ガラス母材１の下部の遊端部１Ｂ先端を一対の自己調心機能を有する調心機構９で把持して遊端部１Ｂ先端の軸心を調心する。
　すなわち、遊端部１Ｂ先端はフリ−な状態になっているので、延伸用ガラス部材１の軸方向にＶ溝９Ｅが設けられている一対の調心把持具９Ａにより押さえられると遊端部１Ｂの軸心は２つのＶ溝９Ｅに内接する円の中心にセットされることになる。この際、２つのＶ溝９Ｅに内接する円の中心を、例えば炉心管４の軸心に予め合わせておくことにより遊端部１Ｂの軸心を炉心管４の軸心に合わせることができる。

　上記のようにして、延伸用ガラス母材１の下部の遊端部１Ｂ先端を調心機構９で把持して遊端部１Ｂ先端の軸心を調心した後に、延伸用ガラス母材１の上部の円盤状の固定端部１Ａを把持部材５で改めて把持固着する。固定端部１Ａの把持固着は２つの支持爪５Ａの間隙に把持される延伸用ガラス母材１の固定端部１Ａの上部を先端球状のガラス部材固定部材５Ｂで押圧することにより行われる。
　すなわち、延伸用ガラス母材１は２つの支持爪５Ａと１つのガラス部材固定部材５Ｂにより遊端部１Ｂ先端が調心機構９で軸心が調心された状態で把持固着される。
　その後に調心機構９の一対の調心把持具９Ａを軸心から後退させて遊端部１Ｂ先端を炉心管４内の所定の位置にセットする。

　ついで、引張り用ガラス部材２を把持部材６で把持固着する。引張り用ガラス部材２の下部の固定端部２Ａを把持部材５に所定のガタが有する状態に仮固着する。この状態で引張り用ガラス部材２の上部の遊端部２Ｂ先端を一対の自己調心機能を有する調心機構９で把持して遊端部２Ｂ先端の軸心を調心する。
　遊端部２Ｂ先端の軸心の調心方法は延伸用ガラス母材１の遊端部１Ｂ先端の調心と同様につき詳細な説明を省略する。
　引張り用ガラス部材２の上部の遊端部２Ｂ先端の軸心を調心した後に、引張り用ガラス部材２の下部の固定端部２Ａを把持部材６で改めて本格的に把持固着する。

　この際、引張り用ガラス部材２は遊端部２Ｂ先端が調心機構９で軸心が調心された状態で把持固着される。
　その後に調心機構９の一対の調心把持具９Ａを軸心から後退させて遊端部２Ｂ先端を炉心管４内の所定の位置にセットして、延伸用ガラス母材１の遊端部１Ｂ先端と引張り用ガラス部材２の遊端部２Ｂ先端とを突き合わせる。
　両遊端部１Ｂ、２Ｂはそれぞれ炉心管４の軸心の調心されているので、両者の軸心は一致した状態で突き合わされることになる。

　その後は、従来と同様に炉心管４を所定の温度に加熱して両者の突合わせ端面を加熱・溶着して一本化した後に、延伸用ガラス母材を把持した把持部材を一定速度で降下させながら、引張り用ガラス部材２を把持した把持部材６を所定の速度で下方に移動させて、延伸用ガラス母材１を引張り所定の外径に延伸する。

　次に、電気炉延伸工程で光ファイバ用ガラス母材端部と引張り用ガラス部材端部を付き合わせて加熱溶着して接合する場合、先ず電気炉の最高温度部をこの接合部に移して加熱溶着した後、この最高温度部を加熱溶着部からガラス母材側の延伸部に移動し、続いてガラス母材の延伸を行う電気炉延伸方法について述べる。

　図４は、本発明の実施の形態の電気炉延伸装置の概要とこの装置によりガラス母材を延伸する状況を示す説明図である。
　図において、３０は炉体、３１は炉心管、３２はヒータ、３３は断熱材、３４、３５は窓、３６は外径計測器、３７は温度計測器、３８は延伸ロッドの外径計測器、３９ａ、３９ｂは把持部である。
　また、２０は延伸用のガラス母材、２１は延伸部（外径変化部）、２２は延伸ロッド、２３は引張り用（引き出し用）ガラス部材、２４は接合部である。本発明は、このような装置を用いて延伸される。
　また、図５は、電気炉延伸装置の内部を示すもので、光ファイバ用ガラス母材２０端部と引張り用ガラス部材２３端部の接合前の状況を示す。ガラス母材端部には、予めダミー材２５が取りつけられている。
　また、図７は、電気炉内の最高温度部を両部材の接続部Ｐ１から、ガラス母材側の延伸部Ｐ２に移動して延伸する説明図である。なお、この距離Ｌは、例えば１０〜４０ｍｍ程度である。
　このような方法を採用することによって、同一工程内でガラス母材と引張り用のガラス部材（ダミーとなる引き出し用のガラス部材）の接合の後、直ちに延伸作業が可能となり、延伸作業の能率が向上する。

　さらに好ましく実施の形態について述べる。この実施の形態は、ガラス母材端部と引張り用のガラス部材端部を接合する場合の両者端部の形状に関するものであり、図６（ａ）に示すごとく、光ファイバ用ガラス母材２０端部のダミー材２５の外径ｄ₁ を引張り用ガラス部材２３の端部の外径ｄ₂ よりも小さくするものである。
　このようにすることによって、好ましい確実な接合が得られる。引張り用ガラス部材端部の外径は、光ファイバ用ガラス母材端部ダミー材の外径の２〜３倍とするのが好ましい。
　なお、図６（ｂ）は、ガラス母材端部の外径が、引張り用ガラス部材端部の外径より大きく、不具合な接合の例である。

　さらに本発明の実施の形態について述べる。本実施の形態は、電気炉内部の最高温度部で、光ファイバ用ガラス母材の延伸を行う場合に、ガラス母材延伸部の温度と外径及び延伸速度を計測して、これらの制御を行いながら、延伸開始時より、次第に延伸速度を向上させることを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法である。
　さらに好ましくは、前記ガラス母材延伸部の延伸メニスカス角度が４°以下で測定したときの外径値を延伸速度にフィードバックして延伸の制御を行うことを特徴とする。

　このような延伸の制御を行うことによって、延伸母材の曲がりを防止し、又外径のバラツキや精度を向上することができる。また、延伸速度を向上し、生産性に寄与することができる。

　本発明でいう延伸速度は、延伸後のロッドができる速さを指している。また、延伸開始時の延伸速度は、例えば２０〜４０ｍｍ／ｍｉｎとし、次第に速度を速くして４０〜７０ｍｍ／ｍｉｎで延伸するようにする。このようにするのは、生産性の向上のためである。
　本発明においては、延伸速度を徐々に速くするため、炉の温度も含めて制御する必要がある。
　延伸開始時の延伸速度が遅いのは、延伸開始時はメニスカス部が出来ていないので外径測定データ値がなく、速度を速くするとトラブルの原因となるため、最初の延伸速度は遅くする必要がある。

　一方、本発明において、メニスカス部ができて、この部分の外径値が測定可能となれば、延伸メニスカス部の外径測定値を延伸速度にフィードバックして延伸の制御が可能となるため、延伸速度を速くすることができる。
　図８は、延伸初期のメニスカス部がまだ出来ないガラス母材の形状を示している。

　また、図９は、暫く経過して延伸メニスカス部分ができ、ガラス母材の形状が変化した状況を示す。
　図９において、母材２０の延伸部２１での外径計測部２１Ａは、延伸メニスカス部２１ａでのメニスカス角度θが４°以下の位置である。また外径計測部Ｂは、メニスカス角度が４°を越える位置（２１Ａの上部）である。外径制御に当たっては、外径計測部２１Ａのメニスカス角度が２〜４°の位置の外径測定値が好ましい。
　なお、メニスカス（meniscus) 部２１ａとは、加熱による溶融と下部からの引っ張りによる延伸によって傾斜状に変形し、断面が半月または凸状になっている部分である。また、メニスカス角度θとは、図９に図解したように、上記メニスカス部２１ａの傾斜部分の接線と光ファイバ用ガラス母材の加熱前の平行部分の長手方向の延長線とのなす角度をいう。
　計測部２１Ｂは、母材に近すぎるため、まだ外径が細くなっておらずメニスカス角度も大きく測定位置が上であり、制御しにくい。
　また、計測部２１Ａより大きく下になると、フィードバックが遅れるので装置も大きくなる。また、非制御部が大きいので無駄も大きくなる。そこで、メニスカス角度が２〜４°での外径値を制御に使用するのが好ましい。

　図１０は、本発明に実施の形態に関する主要な制御系統の説明図である。
　本発明の実施の形態は、ガラス母材延伸部の温度と外径、特に延伸メニスカス角度が４°以下での温度と外径及び延伸ロッドの延伸速度を計測して、これらの制御を行いながら、延伸開始時より、次第に延伸速度を向上させ、定常状態で延伸するものであるが、これらの制御を行うには、外径測定器３６、温度測定器３７、延伸ロッドの延伸外径測定器３８、速度計４２、で得た各情報を制御装置４０に入力し、モータ４１で延伸速度を制御するとともに、電気ヒータの温度も制御するものである。

　これを更に詳しく説明すると、制御装置４０は、例えばコンピュータで構成されており、下記に述べる各種の制御演算を行う。
　本実施例においては、制御装置４０は、特にガラス母材延伸部（外径変化部分）、特にメニスカス部２１ａでのメニスカス角度が所定の範囲、好適には、２〜４°の範囲になる位置の温度と外径及び延伸速度を計測して制御を行うことにより、延伸開始時より、所定の延伸速度まで、連続的に延伸速度を高めていく。
　制御装置４０は、光ファイバ用ガラス母材の延伸部の温度と外径、特に延伸メニスカス角度が４°以下での加熱温度と外径及び延伸ロッドの延伸速度を計測して、これらの制御を行いながら、延伸開始時より、次第に延伸速度を向上し、定常状態で延伸するものであるが、これらの制御を行うため、延伸部の外径を測定してメニスカス角度を計測する外径測定器３６、延伸部の温度を測定する温度測定器３７、延伸ロッドの直径を測定する第２の外径測定器３８、および、モータ４１の回転数を検出して下部把持部３９ａの下降速度を検出する延伸速度検出用タコメータなどの速度計４２、で得た各情報を制御装置４０に入力し、下部把持部３９ａを引っ張って下降させる移動手段としてのモータ４１で延伸速度を制御するとともに、電気炉３０内の電気ヒータ３２の温度も制御する。
　制御装置４０は、上述した制御の他、本来的な制御処理として、第２の外径測定器３８の外径測定値を入力して、延伸後の光ファイバ用ガラス延伸母材２２の直径が所定の外径になるように、モータ４１を制御して延伸速度を制御するとともに、温度測定器３７の測定温度を参照して電気炉３０内の電気ヒータ３２の温度制御を行う。

　本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態のように、ガラス母材延伸部（外径変化部分）、特にメニスカス部２１ａでのメニスカス角度が４°以下の位置の温度と外径及び延伸速度を計測して制御を行うことにより、延伸開始時より、次第に延伸速度を向上する制御機能を該延伸装置に具備する電気炉延伸装置について述べる。この作用及び効果は、前述のとおりである。

　　＜実施例＞
　以下、上述した本発明の実施の形態についての実施例について、説明する。
〔実施例１〕
　図１〜図３に示す光ファイバ用ガラス母材の延伸装置で実施した。
　なお、これに使用したガラス母材は、外径７０ｍｍ×長さ１０００ｍｍであり、引張り用ガラス部材側の母材端部ダミー材の外径が１５ｍｍとなっている。また、引張り用ガラス部材端部の外径は、２０ｍｍである。
　実施の結果、炉心管４内での両遊端部１Ｂ、２Ｂの軸心のズレは水平面内で±０．１〜０．２ｍｍ（ガラス部材直径の０．５〜１％）の範囲に収まり、従来の１０分の１程度に精度が向上した。
　また、上述した実施の形態に基づいて、ガラス母材を延伸したが、光ファイバ用ガラス延伸母材には曲がりが発生することがなかった。また、延伸時に接続部近傍が破断することもなかった。

〔実施例２〕
　外径が６５ｍｍの延伸用ガラス母材を使用した。なお、この先端に図６（ａ）に示すダミー材２５（上部外径３５ｍｍ、下部外径１０ｍｍ、高さ３０ｍｍ）を接合したものである。また、外径３８ｍｍの引張り用（引き出し用）ガラス部材を使用した。
　この両者の端部の溶着接続後、電気炉内の最高温度部を接続部からガラス母材の延伸部に移して、延伸速度を３８ｍｍ／ｍｉｎとして延伸した。
　その結果、延伸母材には曲がりはなく、外径精度は全長１３００ｍｍにおいて、３４ｍｍ±０．５ｍｍとすることが出来た。

〔実施例３〕
　外径が７０ｍｍの延伸用ガラス母材を使用した。なお、この先端に図６（ａ）に示すダミー材２５（上部外径４０ｍｍ、下部外径１０ｍｍ、高さ３０ｍｍ）を接合したものである。また、外径３８ｍｍの引張り用（引き出し用）ガラス部材を使用した。

　この両者の端部の溶着接続後、電気炉内の最高温度部を接続部からガラス母材の延伸部に移して、延伸開始速度を３０ｍｍ／ｍｉｎとし、徐々に延伸速度を上げ、定常状態での延伸速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとした。
　この場合、ガラス母材延伸部の温度と外径及び延伸速度を計測して、これらの制御を行いながら延伸した。なお、延伸メニスカス部の角度が３°での外径計測値を用いて制御した。
　その結果、延伸母材には曲がりはなく、外径精度は全長において、３６ｍｍ±０．５ｍｍとすることが出来た。

本発明の実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置の一例を示す概要図である。図１の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置に設けられたガラス部材を把持固着する把持部材の一例を示す説明図である。図１の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置に設けられたガラス部材の遊端部先端を調心する調心機構の一例を示す説明図である。本発明の実施の形態の電気炉延伸装置の概要とその装置でガラス母材が延伸されている状況を示す説明図である。本発明の実施の形態の電気炉延伸装置の内部をを示す説明図であり、本図において、ガラス母材の端部にダミー材が取りつけられており、ガラス母材端部と引張り用ガラス部材端部との接続前の状況を示す。引張り用ガラス部材の端部にガラス母材端部のダミー材が接続された状態を示す説明図であり、（ａ）は良好な接続状態、（ｂ）は不良な接続状態を示す図である。本発明の実施の形態における最初の最大加熱部を接続部Ｐ₁ とし、次に最大加熱部を母材の延伸部Ｐ₂ に移す説明図であり、図解において、Ｐ₁ Ｐ₂ 間は、１０〜４０ｍｍ程度であることを図解している。本発明の実施の形態における延伸開始時のガラス母材の変形状態を示す。本発明の実施の形態における延伸開始時から延伸メニスカス部が形成されたときのガラス母材延伸部の形状を示す。図中計測部Ａはメニスカス角度４°の位置である。本発明の実施の形態に関する主要な制御系統の説明図である。従来の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置の一例を示す概要図である。

符号の説明

　１、９１　延伸用ガラス母材（光ファイバ用ガラス母材）
　１Ａ　延伸用ガラス母材の上部の固定端部
　１Ｂ　延伸用ガラス母材の下部の遊端部
　２、９２　引張り用ガラス部材（引き出し用ガラス母部材）
　２Ａ　引張り用ガラス部材の下部の固定端部
　２Ｂ　引張り用ガラス部材の上部の遊端部
　３、９３　炉体
　４、９４　炉心管
　４Ａ、９４Ａ　観察窓
　５、９５　延伸用ガラス母材の把持部材
　６、９６　引張り用ガラス部材の把持部材
　７、９７　移動台
　８、９８　ガイドレール
　９　調心機構
　９Ａ　調心把持具
　９Ｂ　支持棒
　９Ｃ　架台
　９Ｄ　ガイドレール
　９Ｅ　Ｖ溝
　２０　光ファイバ用ガラス母材
　２１　延伸部（外径変化部）
　２１ａ　延伸部のうちメニスカス角度が４°以下の部分
　２１Ａ　外径計測部
　２１Ｂ　２１Ａの上部
　　θ　延伸メニスカス角度
　２２　延伸母材
　２３　引張り用（引き出し用）ガラス部材
　２４　接合部
　２５　ガラス母材端部のダミー材
　Ｐ₁ 　接続時の加熱箇所
　Ｐ₂ 　延伸開始時の加熱箇所
　３０　電気炉炉体
　３１　炉心管
　３２　電気ヒータ
　３３　断熱材
　３４、３５　窓
　３６　外径測定器
　３７　温度測定器
　３８　延伸母材の外径測定器
　３９ａ　ガラス母材の把持部
　３９ｂ　引張り用ガラス部材の把持部
　４０　制御装置
　４１　モータ
　４２　速度計

Claims

　電気により発熱する電気炉体で囲われた炉心管と、
　前記炉心管の両側に対向して配置され、延伸用ガラス母材及び引張り用ガラス部材を把持する把持具と、
　前記炉心管のそれぞれの端部と前記把持具との間に、前記把持具で把持される前記延伸用ガラス母材及び前記引張り用ガラス部材の遊端を調心する少なくとも一対の調心把持具を備えた調心機構と
　を具備する、光ファイバ用ガラス母材の延伸装置。
　電気により発熱する電気炉体で囲われた炉心管の両側に対向して配置された延伸用ガラス母材及び引張り用ガラス部材を把持する把持具を用いて、前記延伸用ガラス母材と前記引張り用ガラス部材のそれぞれの固定端部を仮固定し、
　前記延伸用ガラス母材と前記引張り用ガラス部材の遊端部先端を前記炉心管の両側で対向させた状態で、少なくとも一対の調心把持具を備えた調心機構により前記延伸用ガラス母材と前記引張り用ガラス部材の遊端部先端を所定の軸心に調心した後、
　前記延伸用ガラス母材と前記引張り用ガラス部材のそれぞれの固定端部を本固定した後、
　前記両遊端部先端を付き合わせ電気炉内で融着する
　ことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法。
　前記電気炉体の内部の最高温度部で、前記光ファイバ用ガラス母材端部と前記引張り用ガラス部材端部の付き合わせ部を加熱溶着した後、
　前記最高温度部を前記加熱溶着部から前記延伸用ガラス母材側の延伸部に移動し、
　続いて前記延伸用ガラス母材の延伸を行う
　、請求項２記載の光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法。
　前記延伸用ガラス母材端部の外径を前記引張り用ガラス部材端部の外径よりも小さくする、
　請求項３に記載の光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法。