JP2004037947A

JP2004037947A - 熱加工処理装置およびその温度制御プログラム

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Publication number: JP2004037947A
Application number: JP2002196474A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Sekine; 関根　智明
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】被覆体が劣化しない適正な温度範囲内で加熱でき、かつ補強部の加工に要する作業時間を短縮すること。
【解決手段】互いに融着接続された光ファイバの接続部に沿って抗張力体が配置され、前記接続部及び抗張力体の周囲に接着剤を介して被覆体を加熱・収縮させて被覆し、補強部を形成する熱加工処理装置において、前記被覆体を加熱・収縮させるヒータ１１と、ヒータ１１の温度を検出するサーミスタ１２と、前記被覆体を熱収縮する目標温度とサーミスタ１２が検出した検出温度との温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、ヒータ１１への通電量を制御する制御部１３とを備える。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、互いに融着接続された光ファイバの接続部に沿って抗張力体が配置され、前記接続部及び抗張力体の周囲に接着剤を介して被覆体を加熱・収縮させて被覆し、補強部を形成する熱加工処理装置とその温度制御プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光ファイバの融着接続を行う場合、図８及び図９に示すように、被覆１ａを除去した裸ファイバ１ｂの状態で光ファイバ１相互を接続する。このため、融着接続された光ファイバ１は、伝送特性に影響がないように接続部を保護する必要がある。このような保護手段として、光ファイバ１の接続部を接着剤２で覆うとともに、接着剤２に沿って金属棒やガラス繊維等の抗張力体３を配置し、これらの周囲に熱収縮チューブからなる被覆体４を配置する。その後、被覆体４をヒータ５で加熱・収縮して被覆し、補強部として加工する場合がある。
【０００３】
この補強部の加工を行う場合、従来、熱収縮チューブを加熱・収縮させる際、つぎのような２つの方式によってヒータ５の温度制御を行っていた。すなわち、第１の方式は、ヒータ５による加熱を開始し、その後目標温度に達したらヒータ５の電源をオフし、目標温度から所定温度範囲以下になると再び電源をオンにすることで、ヒータ５の温度が目標温度に維持されるように制御する。一方、第２の方式は、ヒータ５が目標温度で発熱する一定の電流（アナログ値）を予め測定しておき、この電流を定常的に流すことでヒータ５の温度が目標温度となるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１の方式では、目標温度まで一気に加熱することから、目標温度からのオーバーシュート量が大きく、被覆体４が耐熱温度以上に過熱されてしまい、被覆体４が劣化する等によって、補強部の信頼性が欠けるという問題があった。
【０００５】
一方、上述した第２の方式は、ヒータ５が目標温度に到達して安定することを条件とするが、この目標温度に達するまでに多大の時間がかかるため、補強部の加工に要する作業時間が長くなるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、被覆体４が劣化しない適正な温度範囲内で加熱でき、かつ補強部の加工に要する作業時間を短縮することができる加工処理装置およびその温度制御プログラム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】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる熱加工処理装置は、互いに融着接続された光ファイバの接続部に沿って抗張力体が配置され、前記接続部及び抗張力体の周囲に接着剤を介して被覆体を加熱・収縮させて被覆し、補強部を形成する熱加工処理装置において、前記被覆体を加熱・収縮させるヒータと、前記ヒータの温度を検出する温度検出手段と、前記被覆体を熱収縮する目標温度と前記温度検出手段が検出した検出温度との温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、前記ヒータへの通電量を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この請求項１の発明によれば、温度制御手段が、被覆体を熱収縮する目標温度と温度検出手段が検出した検出温度との温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、ヒータへの通電量を制御するようにしているので、ヒータの加熱当初における温度上昇を急速に行えるとともに、検出温度が目標温度に近づくにつれ温度上昇を抑え、オーバーシュートを抑え、迅速に安定した目標温度に設定することができる。
【０００９】
また、請求項２の発明にかかる熱加工処理装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記目標温度に加え該目標温度未満の副目標温度を設定し、前記副目標温度までは１００％のデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、前記副目標温度から前記目標温度までの間を、前記温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
この請求項２の発明によれば、前記制御手段が、前記目標温度に加え該目標温度未満の副目標温度を設定し、前記副目標温度までは１００％のデューティ比をもつＰＷＭ信号を強制的に生成し、前記副目標温度から前記目標温度までの間を、前記温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成するようにしているので、一層迅速、かつ安定にヒータを目標温度に設定することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明にかかる熱加工処理装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記目標温度までの間あるいは前記副目標温度から前記目標温度までの間、前記温度差に比例して前記デューティ比が増大するＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明にかかる熱加工処理装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記目標温度までの間あるいは前記副目標温度から前記目標温度までの間、前記温度差に対応して単調増加する値をもつＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明にかかる温度制御プログラムは、互いに融着接続された光ファイバの接続部に沿って抗張力体が配置され、前記接続部及び抗張力体の周囲に接着剤を介して被覆体を加熱・収縮させて被覆し、補強部を形成する場合に用いる温度制御プログラムにおいて、前記被覆体を加熱・収縮させるヒータと、前記ヒータの温度を検出する温度検出手段と、前記被覆体を熱収縮する目標温度と前記温度検出手段が検出した検出温度との温度差を検出する温度検出ステップと、前記温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、前記被覆体を加熱・収縮させるヒータへの通電量を制御する温度制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６の発明にかかる温度制御プログラムは、上記の発明において、前記温度制御ステップは、前記目標温度に加え該目標温度未満の副目標温度を設定し、前記副目標温度までは１００％のデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成する第１温度制御ステップと、前記副目標温度から前記目標温度までの間を、前記温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成する第２温度制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７の発明にかかる温度制御プログラムは、上記の発明において、前記温度制御ステップは、前記目標温度までの間あるいは前記副目標温度から前記目標温度までの間、前記温度差に比例して前記デューティ比が増大するＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８の発明にかかる温度制御プログラムは、上記の発明において、前記温度制御ステップは、前記目標温度までの間あるいは前記副目標温度から前記目標温度までの間、前記温度差に対応して単調増加する値をもつＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明にかかる熱加工処理装置およびその温度制御プログラムの好適な実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態である熱加工処理装置の構成を示すブロック図である。図１において、熱加工処理装置１０は、ヒータ１１、サーミスタ１２、制御部１３及び電源１８を有する。ヒータ１１は、融着接続された光ファイバの接続部に配置した被覆体を加熱・収縮させる熱源であり、例えば、面状のヒータが用いられる。ここで、光ファイバの接続部は、図１に示すようにヒータ１１とサーミスタ１２との間に配置される。被覆体としては、フッ素樹脂，ポリオレフィン，シリコーンゴム，エチレンプロピレンゴム等の熱収縮チューブが用いられる。サーミスタ１２は、加熱されたヒータ１１の温度を検出する検出部である。なお、サーミスタ１２に限らず、各種の熱電対や測温抵抗体を用いることもできる。
【００１９】
制御部１３は、被覆体を加熱・収縮するに最も適した最終的なヒータ温度であって設定される目標温度とサーミスタ１２が検出した検出温度との温度差をもとにＰＷＭ信号を生成する。主制御部１５は、予め設定した目標温度に対応する電圧値Ｖｔとサーミスタ１２が検出した検出温度に対応する電圧値Ｖｔｈとを減算アンプ１６に出力する。減算アンプ１６は、電圧値Ｖｔと電圧値Ｖｔｈとの差を演算し、この差電圧を比較器１７に出力する。
【００２０】
比較器１７には、減算アンプ１６の演算結果である差電圧と、ノコギリ波発生部１４から出力されるノコギリ波とが入力され、比較器１７は、入力された差電圧の値に対応したＰＷＭ信号を電源１８に出力する。電源１８は、このＰＷＭ信号に対応してヒータ１１に通電する。すなわち、制御部１３は、ＰＷＭ信号のデューティ比に対応してヒータ１１への通電量を制御する。
【００２１】
たとえば、比較器１７から出力された差電圧がΔＶ１である場合、図２に示すように約８０％のデューティ比となり、ヒータ１１への平均通電期間が８０％となる。なお、差電圧が大きい場合、たとえばΔＶ_Ｕの場合、デューティ比は１００％となり、ヒータ１１は常時通電状態となる。また、差電圧が小さい場合、たとえばΔＶ_Ｌの場合、デューティ比は０％となり、ヒータ１１へは通電されない。
【００２２】
ここで、熱加工処理装置１が熱加工する対象は、図８および図９に示したように、融着接続された光ファイバの接続部に熱収縮チューブからなる被覆体を加熱・収縮させて被覆し、補強部を形成することである。この場合における制御部１３の温度制御処理について説明する。
【００２３】
図３に示すように、制御部１３は、被覆体４が加熱・収縮するのに最も適した目標温度Ｔ_Ｍを設定する。さらに、目標温度Ｔ_Ｍに比して低い副目標温度Ｔ_ＳＢを設定する。この目標温度ＴＭと副目標温度Ｔ_ＳＢとは主制御部１５内に設定される。なお、具体的に、被覆体４である熱収縮チューブに対する加熱温度は約２００℃であるため、目標温度Ｔ_Ｍは２００℃に設定され、副目標温度Ｔ_ＳＢは１６０℃に設定される。
【００２４】
主制御部１５は、検出温度Ｔが副目標温度Ｔ_ＳＢまでの間、すなわち図４において温度差ΔＴがΔＴ≧ΔＴ１の場合、デューティ比Ｒｄを１００％にしてヒータ１１を急速に温度上昇させる。主制御部１５は、検出温度Ｔが副目標温度Ｔ_ＳＢを越えると、すなわち温度差ΔＴがΔＴ１未満になった場合、温度差ΔＴの値に比例してデューティ比Ｒｄを減少させ、温度差ΔＴが零になった場合、デューティ比Ｒｄを零にし、目標温度Ｔ_Ｍを維持する制御を行う。
【００２５】
図５は、このデューティ比Ｒｄの時間変化を示す図である。図５において、検出温度ＴがＴ_ＳＢの時点に対応する時刻ｔ１までは、デューティ比Ｒｄは１００％に維持され、その後、温度差ΔＴに比例してデューティ比Ｒｄが減少する。
【００２６】
この結果、検出温度Ｔが温度Ｔ_ＳＢに到達するまではデューティ比Ｒｄが１００％であるため、ヒータ１１は急速に加熱され、短時間で温度Ｔ_ＳＢに到達するとともに、検出温度Ｔが温度Ｔ_ＳＢに到達した以降は、温度差ΔＴに比例したデューティ比Ｒｄに減少していくため、大きなオーバーシュートを発生させず、振動も少なく、目標温度Ｔ_Ｍに短時間で安定することになる。
【００２７】
なお、上述した実施の形態では、図４に示す直線Ｌ０に示すように温度差ΔＴとデューティ比Ｒｄとが比例するように制御しているが、これに限らず、たとえば上に凸の曲線Ｌ１、下に凸の曲線Ｌ２、さらにはＳ字の曲線Ｌ３のような温度差ΔＴとデューティ比Ｒｄとの関係を関数として持たせるようにしてもよい。この場合、温度差ΔＴの増大とともにデューティ比Ｒｄが増大する単調増加関数とすることが好ましい。
【００２８】
さらに、初期温度Ｔ_０と目標温度Ｔ_Ｍとの間に設定される副目標温度Ｔ_ＳＢを複数設け、温度差ΔＴの制御領域を３つ以上に設定し、温度差ΔＴとデューティ比Ｒｄとの比例関係を変化させるようにしてもよい。たとえば、図６に示すように、副目標温度Ｔ_ＳＢに比して低い温度である副目標温度Ｔ_ＳＢ’をさらに設け、さらに微細にデューティ比Ｒｄすなわち通電量を制御するようにしてもよい。
【００２９】
また、上述した実施の形態では、検出温度ＴがＴ_０〜Ｔ_ＳＭまでの間、すなわちΔＴ２〜ΔＴ１の間は、デューティ比Ｒｄを１００％となるようにしていたが、図７に示すように、全温度領域において、すなわち検出温度ＴがＴ_０のときから、デューティ比Ｒｄを温度差ΔＴに比例させる制御を行うようにしてもよい。この場合、上述したように、上に凸の曲線Ｌ１１、下に凸の曲線Ｌ１２、あるいはＳ字の曲線Ｌ１３のような関数、すなわち単調増加関数によってデューティ比Ｒｄを変化させるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜８の発明によれば、温度制御手段が、被覆体を熱収縮する目標温度と温度検出手段が検出した検出温度との温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、ヒータへの通電量を制御するようにし、あるいは前記目標温度に加え該目標温度未満の副目標温度を設定し、前記副目標温度までは１００％のデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、前記副目標温度から前記目標温度までの間を、前記温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成するようにしているので、ヒータの加熱当初における温度上昇を急速に行えるとともに、検出温度が目標温度に近づくにつれ温度上昇を抑え、オーバーシュートを抑え、迅速に安定した目標温度に設定することができる。この結果、光ファイバの補強部の加工に要する時間が短縮され、しかも安定した温度で被覆体が加熱されるため、被覆体の劣化を回避され補強部の信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態である熱加工処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ＰＷＭ信号による通電量制御を説明する波形図である。
【図３】時間経過に対するヒータの温度変化を示す図である。
【図４】目標温度と検出温度との温度差に対するデューティ比の関係を示す図である。
【図５】時間経過に対するデューティ比の変化を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態の応用例による目標温度と検出温度との温度差に対するデューティ比の関係を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態の変形例による目標温度と検出温度との温度差に対するデューティ比の関係を示す図である。
【図８】光ファイバの接続部を被覆体で被覆し補強部を形成する状態を示す部分断面図である。
【図９】図８に示した補強部の縦断面図である。
【符号の説明】
１０　熱加工処理装置
１１　ヒータ
１２　サーミスタ
１３　制御部
１４　ノコギリ波発生部
１５　主制御部
１６　減算アンプ
１７　比較器
１８　電源
Ｔ_Ｍ　目標温度
Ｔ_ＳＢ　副目標温度

Claims

互いに融着接続された光ファイバの接続部に沿って抗張力体が配置され、前記接続部及び抗張力体の周囲に接着剤を介して被覆体を加熱・収縮させて被覆し、補強部を形成する熱加工処理装置において、
前記被覆体を加熱・収縮させるヒータと、
前記ヒータの温度を検出する温度検出手段と、
前記被覆体を熱収縮する目標温度と前記温度検出手段が検出した検出温度との温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、前記ヒータへの通電量を制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする熱加工処理装置。
前記制御手段は、前記目標温度に加え該目標温度未満の副目標温度を設定し、前記副目標温度までは１００％のデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、前記副目標温度から前記目標温度までの間を、前記温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の熱加工処理装置。
前記制御手段は、前記目標温度までの間あるいは前記副目標温度から前記目標温度までの間、前記温度差に比例して前記デューティ比が増大するＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の熱加工処理装置。
前記制御手段は、前記目標温度までの間あるいは前記副目標温度から前記目標温度までの間、前記温度差に対応して単調増加する値をもつＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の熱加工処理装置。
互いに融着接続された光ファイバの接続部に沿って抗張力体が配置され、前記接続部及び抗張力体の周囲に接着剤を介して被覆体を加熱・収縮させて被覆し、補強部を形成する場合に用いる温度制御プログラムにおいて、
前記被覆体を加熱・収縮させるヒータと、
前記ヒータの温度を検出する温度検出手段と、
前記被覆体を熱収縮する目標温度と前記温度検出手段が検出した検出温度との温度差を検出する温度検出ステップと、
前記温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成し、前記被覆体を加熱・収縮させるヒータへの通電量を制御する温度制御ステップと、
を含むことを特徴とする温度制御プログラム。
前記温度制御ステップは、
前記目標温度に加え該目標温度未満の副目標温度を設定し、前記副目標温度までは１００％のデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成する第１温度制御ステップと、
前記副目標温度から前記目標温度までの間を、前記温度差に対応したデューティ比をもつＰＷＭ信号を生成する第２温度制御ステップと、
を含むことを特徴とする温度制御プログラム。
前記温度制御ステップは、前記目標温度までの間あるいは前記副目標温度から前記目標温度までの間、前記温度差に比例して前記デューティ比が増大するＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項５または６に記載の温度制御プログラム。
前記温度制御ステップは、前記目標温度までの間あるいは前記副目標温度から前記目標温度までの間、前記温度差に対応して単調増加する値をもつＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項５または６に記載の温度制御プログラム。