JP2004149353A

JP2004149353A - 光ファイバの製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2004149353A
Application number: JP2002316374A
Authority: JP
Inventors: Toru Adachi; 徹足立; Masaki Matsuyama; 雅樹松山; Tamotsu Hayakawa; 保早川
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】光ファイバを所定速度で引き取るキャプスタンホイールに押圧されるキャプスタンベルトに付与する張力を所定値となるように調整して、均一な特性の光ファイバを高速で製造する。
【解決手段】光ファイバ用プリフォームを加熱、溶融して光ファイバを紡糸し、樹脂を被覆した後、キャプスタンホイール９とキャプスタンベルト１３間に把持し、光ファイバ２を所定速度で引き取り、巻取りボビンに巻取る。キャプスタンベルト１３に付与する張力を調整する移動ローラ１２は可動アーム２１を介してピストンシリンダ機構２２によって押圧される。移動ローラ１２の押圧力はロードセンサ２４によって測定され、ＰＬＣにフィードバックされ、キャプスタンベルト１３の張力値が設定された張力値となるようにピストンシリンダ機構２２を制御する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用プリフォームを加熱、溶融して光ファイバを紡糸し、樹脂を被覆した後、キャプスタン装置により引き取る、光ファイバの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高品質の光ファイバを高速で製造することを目的として、従来から種々の製造方法および製造装置が提案されている。
図３は、従来例の光ファイバの製造装置の一例を示す図である（特許文献１参照）。従来例の光ファイバの製造装置では、光ファイバ用プリフォーム３１を線引き炉３３で加熱、溶融して光ファイバ心線３２ａを紡糸した後、強制冷却装置により冷却され、外径が外径測定器３４で測定された後、被覆ダイス３５を用いて光ファイバ心線３２ａに紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂を被覆して、硬化炉３６を通して被覆を硬化させる。
【０００３】
被覆が硬化した光ファイバ３２は、ガイドローラ３７により方向を変更した後、引き取り装置３８により所定速度で引き取られ、巻取りボビン４５に巻取られる。
【０００４】
引き取り装置３８は、キャプスタンホイール３９及びローラ４０，４１，４２の外周を巡回するように取り付けられたキャプスタンベルト４４から構成されている。被覆が硬化した光ファイバ３２は、所定速度で回転するキャプスタンホイール３９とキャプスタンベルト４４の間に把持され引き取られる。
【０００５】
キャプスタンホイール３９とキャプスタンベルト４４による光ファイバ３２に対する把持力は、キャプスタンベルト４４の張力に依存し、ベルト張力調整器４３により調整可能である。キャプスタンベルト４４のキャプスタンホイール３９に対する圧着力、すなわち押圧力が過大であれば、光ファイバ３２の被覆が変形し、過小であれば、キャプスタンベルト４４とキャプスタンホイール３９間で光ファイバ３２が滑ってしまい、確実に把持できず、いずれにしても均一な特性の光ファイバを得ることはできない。
【０００６】
そこで、従来例の光ファイバの製造装置では、（イ）引取り装置３８におけるキャプスタンホイール３９及びキャプスタンベルト４４によって光ファイバを把持する圧力、（ロ）キャプスタンベルトの抗張力、（ハ）キャプスタンベルトの表面粗さ、（ニ）キャプスタンベルトの段差、に関する値を最適値に選定することによって光ファイバの高速での製造を可能としている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２２７１７１号公報（図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の製造装置及び製造方法においては、前記したように、キャプスタンベルト４４の張力はベルト張力調整器４３により調整され、キャプスタンベルト４４の張力の調整は、光ファイバを線引きするのに先立って行われる。そして、光ファイバは、単一のプリフォームから数１００ｋｍ程度の光ファイバが連続して製造され、途中において製造を休止することができないため、製造された光ファイバを連続して高速に巻取る必要がある。
【０００９】
したがって、一連の光ファイバの製造工程において、何らかの原因によりキャプスタンベルト４４の張力が変化しても張力を適正な値に迅速に変更することができず、結果として、キャプスタンホイール３９とキャプスタンベルト４４との間の圧着力が過大であれば、光ファイバの被覆に変形を生じ、また過小であれば、キャプスタンホイール３９とキャプスタンベルト４４間で光ファイバ３２が滑ってしまい把持できないといった問題があった。
【００１０】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、紡糸された光ファイバを所定速度で引き取る際に、キャプスタンベルトに付与する張力が、一連の製造工程中において所定値となるように調整して、均一な特性の光ファイバを高速で製造することを目的とする。
【００１１】
また、キャプスタンベルトに付与する張力が、光ファイバの走行中においても調整可能な簡単な構成の製造装置を得ることを目的とする。また、光ファイバの製造中に、何らかの理由によりキャプスタンベルトの張力が変化した場合、張力変化を即時検出し、自動的に設定値に修正することができる製造装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバを紡糸し、樹脂を被覆した後、キャプスタンホイール及びキャプスタンベルトによって光ファイバを把持し、キャプスタンホイールを回転させて光ファイバを引き取る光ファイバの製造方法であって、キャプスタンベルトに付与する張力を光ファイバの走行中に調整し、キャプスタンベルトの張力を所定の値とすることを特徴とし、これにより、均一な特性の光ファイバを高速で製造することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の光ファイバーの製造装置は、光ファイバを紡糸する線引き炉と、光ファイバに樹脂を被覆する被覆装置と、キャプスタンホイール及びキャプスタンベルトによって光ファイバを把持し、キャプスタンホイールを回転させて光ファイバを引き取る引き取り装置からなる光ファイバの製造装置であって、キャプスタンベルトは、複数のガイドローラの周囲を巡回するように取り付けられ、前記複数のローラの１つを移動する移動機構と前記移動機構を駆動する押圧力を付与する押圧力調整機構及び前記押圧力を測定するセンサを有することを特徴とし、これにより、キャプスタンベルトに生じる張力を光ファイバの走行中においても調整可能な簡単な構成の製造装置を得ることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１、図２に示す実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例による光ファイバの製造装置を示す概略構成図である。光ファイバの製造装置では、光ファイバ用プリフォーム１を線引き炉３で加熱し、溶融して例えば外径１２５μｍの光ファイバ心線２ａを紡糸した後、図示しない強制冷却装置により冷却する。
【００１５】
冷却された光ファイバ心線２ａの外径は、外径測定器４で測定され、外径の測定値は図示しない線径制御装置及び線引を速度制御装置に出力される。冷却した光ファイバ心線２ａは、紫外線硬化樹脂を被覆ダイス５を用いて被覆して外径約２５０μｍの太さとし、紫外線照射方式による硬化炉６を通過させて硬化させる。
【００１６】
硬化炉６で樹脂が硬化した光ファイバ２は、ガイドローラ７で方向を変更させた後、引き取り装置８に導入され、キャプスタンホイール９とキャプスタンベルト１３間に把持される。引き取り装置８において、キャプスタンベルト１３は複数の固定ローラ１０，１１、移動ローラ１２の周囲を巡回するように取り付けられており、固定ローラ１０，１１の軸は固定され、移動ローラ１２の軸はキャプスタンホイール９の軸に向かって進退自在に設けられている。
【００１７】
移動ローラ１２の軸をキャプスタンホイール９から離間するように移動すると、キャプスタンベルト１３は引っ張られて張力が増加する。したがって、キャプスタンホイール９とキャプスタンベルト１３間に加わる圧着力は大となり、光ファイバ２はキャプスタンホイール９にしっかりと把持される。逆に、移動ローラ１２の軸をキャプスタンホイール９に接近するように移動すると、キャプスタンベルト１３に生じる張力は減少し、キャプスタンホイール９とキャプスタンベルト１３間に加わる圧着力は小となり、光ファイバ２のキャプスタンホイール９に対する把持力は弱くなる。
【００１８】
キャプスタンホイール９とキャプスタンベルト１３によって、所定の速度で引き取られた光ファイバ２は、ガイドローラ１４，１５を通過した後、ダンサ部に導入される。ダンサ部はダンサ部ガイドローラ１６とダンサローラ１７からなり、ダンサローラ１７が光ファイバの張力の変動に応じて上下動することにより張力が調整される。ダンサ部を出た光ファイバはガイドローラ１８で方向を変更された後、巻取りボビン１９に層状に巻取られる。なお、ダンサ部ガイドローラ１６とダンサローラ１７からなるダンサ部は、図３に示す従来例のように省略することもできる。
【００１９】
次に、キャプスタンベルト１３の張力調整を行うための構成について説明する。
図２は、引き取り装置の詳細を示す図である。前記したように、キャプスタンホイール９の周囲には固定ローラ１０，１１が固定され、また移動ローラ１２がキャプスタンホイール９の軸に向かって進退自在であるように設けられている。固定ローラ１０，１１、移動ローラ１２はそれぞれの軸に対し回転抵抗の少ない軸受けを介して回転自在に取り付けられている。
【００２０】
移動ローラ１２は、３つのローラ１０，１１，１２からなる２等辺三角形の頂点である位置に設置され、移動ローラ１２の軸は摺動抵抗の少ないガイド部材によって案内されている。キャプスタンベルト１３は固定ローラ１０，１１、移動ローラ１２の周囲を巡るように張設され、キャプスタンホイール９に接触して従属して駆動される。
【００２１】
キャプスタンホイール９の例として、周長７５０ｍｍ、１０００ｍｍとすることができる。また、キャプスタンベルト１３は、ウレタン、ＮＢＲ（ニトリルブチルラバー）等の材質からなり、それぞれのキャプスタンホイールに対してベルト長を１１９０ｍｍ、１３５０ｍｍとすることができる。
【００２２】
移動ローラ１２の軸は、中間が支点軸２０に支持された可動アーム２１の一方端に設けられた長孔に挿入され、可動アーム２１の他方端に設けられた長孔にはピストンシリンダ機構２２のピストンロッド２３先端に設けられたピンが挿入されている。移動ガイドローラ１２の軸とピストンシリンダ機構２２のピストンロッド２３が中間に支点軸２０を有する可動アーム２１を介して結合されていることにより、ピストンロッド２３の移動距離を移動ローラ１２の軸の移動距離に変換することが容易となる。
【００２３】
ピストンシリンダ機構２２は、空気圧シリンダまたは油圧シリンダからなり、ピストンロッド２３の先端寄りにはロードセル２４が取り付けられており、ピストンロッド２３に作用している軸荷重が測定可能である。ロードセル２４は、ストレンゲージ式ロードセル、磁歪式ロードセルが用いられるが必ずしもこれらに限られるものではない。
【００２４】
キャプスタンホイール９とキャプスタンベルト１３によって光ファイバ２が引き取られている時、キャプスタンベルト１３の張力が変化すると、その変化は可動アーム２１を介してピストンロッド２３に伝わり、ロードセル２４によって即時検出される。ロードセル２４の出力は、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に入力され、その時のキャプスタンベルト１３に生じている張力値が算出され、設定操作部２７に表示される。
【００２５】
ロードセル２４の出力はＰＬＣにフィードバックされ、検出された張力値がキャプスタンベルト１３の設定された張力値と比較され、比較結果に基づきピストンシリンダ機構２２の制御部２５に対し位置調整指令を出力し、ピストンロッド２３を所定位置まで駆動し、キャプスタンベルト１３の張力が設定された張力値となるように自動的に調整される。
【００２６】
例えば、図２において２点鎖線で示すように、キャプスタンベルト１３の張力が減少したとすると、ロードセル２４の出力が小さくなる。ＰＬＣ２６ではロードセル２４の出力値と設定値が比較され、両者の差に応じた位置調整指令を制御部２５に出力し、図２において実線で示すように、ピストンロッド２３を下方に移動させ、移動ローラ１２をキャプスタンホイール９に対して離間するように移動して、キャプスタンベルト１３の張力を上昇させて、所定値に保持する。
【００２７】
設定操作部２７は、キャプスタンベルト１３に付与する張力の設定値を光ファイバ線引き装置の線引き速度、線引きされた光ファイバの長さに基づいて段階的に変化させて設定することができるキャプスタンベルト張力設定値のプログラム機能を有しており、キャプスタンベルト１３の張力が表示されるとともに、キャプスタンベルト１３に付与する張力の値を光ファイバが走行中であっても、設定値を連続して任意に設定あるいは変更することができる。
【００２８】
以上の実施例においては、移動ローラ１２の軸に可動アーム２１が軸着された構成であったが、可動アーム２１は必ずしも必要なものではなく、移動ローラ１２の軸に直接空気圧シリンダまたは油圧シリンダのピストンロッドを軸着し、キャプスタンベルトに生じている張力を調整するようにすることもできる。
【００２９】
また、実施例においては、可動アーム２１を駆動する手段として空気圧シリンダまたは油圧シリンダからなるピストンシリンダ機構を用いる例について説明したが、十分速い応答が得られるものであれば、可動アーム２１の端部に雌ネジを固定し、送りモータで回転駆動される送りネジ棒を雌ネジに螺合した構成のような送り機構やリニアモータを用いた送り機構等を用いることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次のような効果を奏する。
光ファイバを所定速度で引き取るキャプスタンホイールに押圧されるキャプスタンベルトに付与する張力を、光ファイバの走行中においても、調整可能とし、光ファイバの製造工程中キャプスタンベルトの張力が所定の値となるように、調整するので、均一な特性の光ファイバを高速で製造することが可能となる。
また、キャプスタンベルトの張力を光ファイバの走行中においても調整可能な簡単な構成の製造装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による光ファイバの製造装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すキャプスタンホイールとキャプスタンベルトの詳細を示す図である。
【図３】従来例の光ファイバの製造装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…光ファイバプリフォーム、２…光ファイバ、３…線引き炉、４…外径測定器、５…被覆ダイス、６…硬化炉、７…ガイドローラ、８…引き取り装置、９…キャプスタンホイール、１０，１１…固定ガイドローラ、１２…移動ガイドローラ、１３…キャプスタンベルト、１４，１５…ガイドローラ、１６…ダンサ部ガイドローラ、１７…ダンサローラ、１８…ガイドローラ、１９…巻取りボビン、２０…支点軸、２１…可動アーム、２２…ピストンシリンダ機構、２３…ピストンロッド、２４…ロードセル、２５…制御部、２６…ＰＬＣ、２７…設定操作部。

Claims

光ファイバを紡糸し、樹脂を被覆した後、キャプスタンホイール及びキャプスタンベルトによって前記光ファイバを把持し、前記キャプスタンホイールを回転させて前記光ファイバを引き取る光ファイバの製造方法であって、
前記キャプスタンベルトに付与する張力を前記光ファイバの走行中に調整し、前記キャプスタンベルトの張力を所定の値とすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
前記キャプスタンベルトは複数のローラの周囲を巡回するように取り付けられ、前記ローラの１つはテコ状可動アームの一方端に取り付けられ、前記テコ状可動アームを揺動させて前記キャプスタンベルトの張力を調整することを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
前記テコ状可動アームの他方端には押圧力調整機構及びロードセルが取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの製造方法。
前記キャプスタンホイールと前記キャプスタンベルトにより前記光ファイバを引き取り中に前記ロードセルを用いて前記押圧力調整機構の押圧力を測定し、前記押圧力値に基づき前記キャプスタンベルトの張力が所定の値となるように制御することを特徴とする請求項３記載の光ファイバの製造方法。
前記押圧力値は、設定機構によって前記光ファイバの走行中においても設定することができることを特徴とする請求項４記載の光ファイバの製造方法。
設定機構によって、前記押圧力値を前記光ファイバの線引き速度、線引きされたファイバ長に基づいて段階的に変更するプログラム機能を有することを特徴とする請求項４記載の光ファイバの製造方法。
光ファイバを紡糸する線引き炉と、前記光ファイバに樹脂を被覆する被覆装置と、キャプスタンホイール及びキャプスタンベルトによって前記光ファイバを把持し、前記キャプスタンホイールを回転させて前記光ファイバを引き取る引き取り装置からなる光ファイバの製造装置であって、
前記キャプスタンベルトは、複数のローラの周囲を巡回するように取り付けられ、前記複数のローラの１つを移動する移動機構と前記移動機構を駆動する押圧力を付与する押圧力調整機構及び前記押圧力を測定するセンサを有すること特徴とする光ファイバの製造装置。