JP2004175606A

JP2004175606A - 光ファイバ線引装置及び線引方法

Info

Publication number: JP2004175606A
Application number: JP2002342241A
Authority: JP
Inventors: Toru Adachi; 徹足立
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】光ファイバ母材を線引炉に供給し紡糸する際、光ファイバ母材の片減り、外径測定器からの視野外れ等を起こさず、良質の光ファイバを製造する。
【解決手段】光ファイバ線引装置は、線引炉３、光ファイバ母材４を支持するチャック１８を有し線引炉３に供給するフィーダ１６、線引炉３の上方に設置された光ファイバ母材４の母材外径センサ２２、母材形状演算装置２３、ＰＬＣ２４からなり、チャック１８は光ファイバ母材４をＸ，Ｙ２軸方向に移動するスライド機構及び傾斜を調整するチルト機構を有する。光ファイバ母材４の外径データに基づき光ファイバ母材の中心軸の傾きを演算し、求められた中心軸のデータに基づき、光ファイバ母材４先端の中心軸が線引炉３の中心軸と一致するようにチャック１８のスライド機構及びチルト機構を制御する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材を線引炉に供給する際、光ファイバ母材の中心軸が常に線引炉の中心軸と一致するように供給する光ファイバ線引装置及び線引方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、石英等からなる光ファイバ母材（プリフォーム）を線引タワー上部に設置された線引炉に供給し、光ファイバ母材の先端を加熱溶融し、溶融部分を線引炉下部より引き出し、所望の径の光ファイバに紡糸し、被覆装置により紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂を被覆し、巻取り装置の巻取りボビンに巻取る一連の工程を経て製造される。
【０００３】
光ファイバ母材を線引炉に供給する工程において、光ファイバ母材は、光ファイバ母材を一定速度で線引炉に供給するフィーダに取り付けられた固定装置に直接的または支持棒を介して間接的に固定される。近年、光ファイバ母材が大型化されるに伴い、母材長さ、母材重量の増加が顕著となっている。
【０００４】
光ファイバ母材の長手方向の曲がりや、光ファイバ母材の取り付けに起因する長手方向の傾きは、光ファイバ母材を線引炉内で溶融したとき、線引が継続されるにしたがい線引炉の中心軸と光ファイバ母材の中心軸のずれが大きくなってゆき、最終的には光ファイバ母材の片減りや、線引きされる光ファイバの外径測定器から外れて視野外れを起こすことになり、良好な光ファイバの線引が不可能になる。
【０００５】
このようなことを防止するため、光ファイバ母材をフィーダに取り付けるに際し、事前に光ファイバ母材の曲りの方向及び量のデータを測定し、曲りの方向及び量に応じ取り付け角度等を調整している。（特許文献１参照）
【０００６】
しかし、このようにしても光ファイバ母材の全長に亙って、芯合せが可能になるものでなく、また光ファイバ母材をフィーダに取り付ける際に、光ファイバ母材が所定位置からずれてしまい、作業が困難である問題があった。
【０００７】
また、光ファイバ母材を支持棒と完全に固定せずにピンを用いて結合して、光ファイバ母材がフリーになるような方法も行われているが、このような方法によれば、光ファイバ母材自身の自由振動を引き起こしやすく、線引炉を設置する線引タワーに微小な振動が加わっただけで、光ファイバ母材が自身の固有振動数で振動を始め、これに伴い線引される光ファイバも振動し、光ファイバが断線してしまう恐れもある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−８０９３１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記したような事情に鑑みてなされたもので、光ファイバ母材を線引炉に供給する際、光ファイバ母材先端の中心軸が線引炉の中心軸と一致するようにして、線引途中における光ファイバ母材の片減りや、外径測定器からの視野外れ等を起こすことがなく、良質の光ファイバを製造することができる光ファイバ線引装置及び線引方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバの線引装置は、光ファイバ母材を溶融し紡糸する線引炉と、光ファイバ母材を支持するチャックを有し線引炉に供給するフィーダと、線引炉の上方に設置し、光ファイバ母材の外径を中心軸が固定された状態で測定する外径測定装置とを有し、外径測定装置から得られたデータに基づき光ファイバ母材の線引炉への供給を制御することを特徴とし、線引中における光ファイバ母材の片減りを防止するとともに、光ファイバ外形測定器の視野から線引される光ファイバの線外れを防止し、品質の安定した光ファイバの線引が可能な光ファイバ線引装置が得られる。
【００１１】
また、本発明の光ファイバの線引方法は、光ファイバ母材を線引炉に供給する際、光ファイバ母材の外径を中心軸が固定された状態で線引炉上方で測定し、測定される光ファイバ母材のデータに基づき、光ファイバ母材の中心軸のデータを求め、光ファイバ母材先端の中心軸が線引炉の中心軸と一致するように光ファイバ母材を線引炉に供給することを特徴とし、線引中における光ファイバ母材の片減りを防止するとともに、光ファイバ外形測定器の視野から線引される光ファイバの線外れを防止し、品質の安定した光ファイバの線引が可能な光ファイバ線引方法が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４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線引装置の概略を示す全体構成図である。図中、１は線引タワー、２は光ファイバ母材供給装置、３は線引炉、４は光ファイバ母材（プリフォーム）、５は光ファイバ、６は線径測定器、７は被覆装置、８はキャプスタン装置、９は巻取り装置である。
【００１３】
光ファイバ母材供給装置２に支持された光ファイバ母材４が一定速度で下降し、線引炉３に供給され、線引炉３で光ファイバ母材の先端が２０００℃以上に加熱され軟化されて光ファイバ５に紡糸される。冷却後、被覆装置７で樹脂が被覆され樹脂硬化後、キャプスタン装置８を通過し一定張力で巻取り装置９に巻き取られる。キャプスタン装置８は、線径測定器６からの信号に基づき制御され、所定線径の光ファイバ５が得られる。
【００１４】
図２は、図１に示す線引タワー上部を拡大して示す図である。線引炉３は、線引タワー１の上方に搭載され、光ファイバ母材供給装置２によって石英等からなる光ファイバ母材４が供給され、光ファイバ母材４先端は加熱され、溶融して光ファイバ５に紡糸される。光ファイバ母材４は、その上端部に石英製のダミー棒１１を有する。
【００１５】
光ファイバ母材供給装置２は、チャック１８を有するフィーダ１６からなり、線引タワー１に沿って設けられたスライドレール１５上を摺動し、チャック１８に把持された支持棒１４を介して光ファイバ母材４を線引炉３に送り込む。
【００１６】
図３は、ダミー棒と支持棒の接続部分を示す図である。光ファイバ母材４をチャック１８によって支持する際、光ファイバ母材４のダミー棒１１（例えば、直径４０ｍｍ）を石英製のスリーブ１２を介して石英製の支持棒１４（例えば、直径４０ｍｍ）に結合する。なお、図１，図２に示す実施例においては、光ファイバ母材４に支持棒１４を接続し、光ファイバ母材４をチャック１８によって間接的に支持するようにしているが、支持棒１４を接続することなく、ダミー棒１１をチャック１８によって直接支持することもできる。
【００１７】
石英製のダミー棒１１と石英製のスリーブ１２の結合部及び石英製のスリーブ１２と石英製の支持棒１４の結合部は、いわゆる嵌合構造を構成している。すなわち、ダミー棒１１の上端部が石英製のスリーブ１２の中空孔に挿入され、ダミー棒１１とスリーブ１２の嵌合部分に相互に貫通する放射状孔が穿設され、この貫通する放射状孔にセラミック製のピン１３を挿通して結合する。支持棒１４とスリーブ１２の結合も同様の嵌合構造である。以上のような嵌合構造によって、光ファイバ母材４は、支持棒１４に対し振れ回ることがないように固定される。
【００１８】
線引タワー１の線引炉３の上方位置には、上下方向に延びるスライドレール１５が添設されており、スライドレール１５には光ファイバ母材４を所定速度で下降させるフィーダ１６が摺動自在に嵌合している。フィーダ１６には線引タワー１の外方に向かって突出する取り付けアーム１７が設けられ、取り付けアーム１７上には支持棒１４を把持するチャック１８が取り付けられている。
【００１９】
図４は、チャックを示す概略図で、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は正面図で、カバーを外して示す。チャック１８は、テーブル１９上に開閉自在な１対のクランプ爪２０ａ，２０ｂを有し、クランプ爪２０ａ，２０ｂ間に支持棒１４をクランプすることができる。また、１対のクランプ爪２０ａ，２０ｂはトルクモータ、油圧シリンダ、空気圧シリンダ等の駆動装置からなるスライド機構によって、支持棒１４をクランプした状態で、取り付けアーム１７上でＸＹ２軸方向にスライド自在である。
【００２０】
また、クランプ爪２０ａ、２０ｂ及び駆動装置が取り付けられたテーブル１９は、取り付けアーム１７上に支持されたトルクモータ、油圧シリンダ、空気圧シリンダ等の駆動装置からなるチルト機構によって任意の方向に傾斜させることが可能である。このような構造により、クランプ爪２０ａ，２０ｂに把持された支持棒１４は、ＸＹ２軸方向にスライド自在であるとともに、支持棒１４の軸を任意の方向に傾斜させることができる。
【００２１】
テーブル１９上にはチャック１８の機構部分を覆うカバー１８ａが設けられ、カバー１８ａ上にはレベルゲージ（水準器）２１を有するので、チャック１８すなわち支持棒１４の軸の傾斜方向及び傾斜の程度を知ることができる。なお、テーブル１９は、トルクモータ、油圧シリンダ、空気圧シリンダ等の動力駆動装置によって駆動するのに加え、手動駆動装置を備え、レベルゲージ２１を参照して手動で駆動し、調整することもできる。
【００２２】
フィーダ１６は、その位置、移動速度等が図示しないフィーダ制御装置によって制御され、支持棒１４によって支持した光ファイバ母材４を上方より線引炉３に供給し、光ファイバ母材４の先端を加熱溶融し、溶融部分を線引炉下部より引き出すことによって光ファイバが紡糸されるとともに光ファイバ母材下端が順次消費される。光ファイバ母材下端が消費されて、下端が上方へ移動してしまうのを補償するように連続的に下方に移動される。
【００２３】
線引炉３の上方位置には、光ファイバ母材４の中心軸が固定された状態で、光ファイバ母材４の外径をＸ，Ｙ両方向で検出して測定する母材外径センサ２２が設置されており、光ファイバ母材４を線引炉３に送り込む際に、光ファイバ母材４の先端から終端までの外径及び長さ（ストローク）のデータを取得する。
【００２４】
取得された外径及び長さのデータは母材形状演算装置２３に入力され、光ファイバ母材４の外径、Ｘ，Ｙ両方向それぞれの長手方向の中心軸位置、及び中心軸の線引炉３の中心軸に対する傾き等を演算し、記憶する。なお、光ファイバ母材４の外径を中心軸が固定された状態で検出する母材外径センサ２２は、汎用の寸法測定センサが使用可能であるが、レーザビームを用い光ファイバ母材と無接触で検出することが可能である。
【００２５】
母材形状演算装置２３で求められた光ファイバ母材４の中心軸の傾きを示すデータは、ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２４に出力される。ＰＬＣ２４はパーソナルコンピュータからなり、光ファイバ母材４の中心軸の傾きを示すデータに基づき、チャック１８のスライド機構及びチルト機構を個別に駆動して、光ファイバ母材先端の中心軸位置、方向が常に線引炉３の中心軸と一致するように、フィードバック制御する。このように制御して光ファイバ母材を線引炉３に供給することにより、紡糸された光ファイバのＸＹ平面内での移動を±１μｍ以内に押さえることが可能となった。
【００２６】
また、ＰＬＣ２４には操作盤２５が接続されており、チャック１８のスライド機構、チルト機構を操作する操作スイッチ、及びフィーダ制御装置を操作する操作スイッチを備えている。
【００２７】
以上のような光ファイバ線引装置においては、光ファイバ母材は次の例のようにして線引炉３に供給される。
【００２８】
（１）フィーダ１６を線引炉３の上方に位置させ、石英製の支持棒１４をチャック１８のクランプ爪２０ａ，２０ｂによって把持する。次に、支持棒１４の下端に石英製のスリーブ１２を嵌合し、セラミック製のピン１３を用いて固定する。
【００２９】
（２）石英製のスリーブ１２の下端に光ファイバ母材のダミー棒１１を嵌合し、セラミック製のピン１３を用いて固定し、チャック１８に光ファイバ母材４を支持する。
【００３０】
（３）チャック１８のスライド機構を駆動し、またチルト機構を駆動して、光ファイバ母材４の光端部の中心軸と線引炉３の中心軸がほぼ一致するように、ファイバ母材の概略の芯合わせを行う。
【００３１】
（４）フィーダ１６を下降させ、母材外径センサ２２によって光ファイバ母材４の先端から終端までの外径及び長さ（ストローク）のデータを取得し、このデータに基づき母材形状演算装置２３で光ファイバ母材の中心軸の傾きを示すデータを演算し、記憶する。
【００３２】
（５）光ファイバ母材の中心軸の傾きを示すデータは、ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２４に出力され、ＰＬＣ２４では、光ファイバ母材４の軸の傾きを示すデータに基づき、チャック１８のスライド機構及びチルト機構を個別に駆動して、光ファイバ母材先端の中心軸位置、方向が常に線引炉３の中心軸と一致するようにフィードバック制御される。
【００３３】
【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。線引中に光ファイバ母材の溶融部分の中心軸は常に線引炉の軸と同じ位置及び傾斜に保持されるので、光ファイバ母材の片減りを防止するとともに、光ファイバ外形測定器の視野から線引される光ファイバの線外れを防止し、品質の安定した光ファイバを線引することができる。
【００３４】
光ファイバ母材を線引炉に挿入する直前に、光ファイバ母材の中心軸のデータを得、そのデータに基づき光ファイバ母材先端部の中心軸を線引炉の中心軸と一致させながら線引炉に供給するので、線引炉の上方位置で光ファイバ母材をチャックに支持し、芯合せを行う作業を容易に行うことができる。
【００３５】
線引炉の上方位置に母材外径センサが設置され、光ファイバ母材を線引炉に供給する際に、光ファイバ母材の先端から終端までの外径及び長さ（ストローク）のデータを取得するので、光ファイバ母材が線引炉の中に挿入された状態であっても、光ファイバ母材の位置及び傾きを調整することができる。
【００３６】
チャックのチルト機構は、動力駆動機構とともに手動駆動機構を有するので、光ファイバ母材を手動によっても傾けることができ、光ファイバ母材を観察しながら傾きを微調整することができる。
【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線引装置の概略を示す全体構成図である。
【図２】図１に示す線引タワー上部を拡大して示す図である。
【図３】ダミー棒と支持棒の接続部分を示す図である。
【図４】チャックを示す概略図で、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１…線引タワー、２…光ファイバ母材供給装置、３…線引炉、４…光ファイバ母材、５…光ファイバ、６…線径測定器、７…被覆装置、８…キャプスタン装置、９…巻取り装置、１１…ダミー棒、１２…スリーブ、１３…ピン、１４…支持棒、１５…スライドレール、１６…フィーダ、１７…取り付けアーム、１８…チャック、１９…テーブル、２０…クランプ爪、２１…レベルゲージ、２２…母材外径センサ、２３…母材形状演算装置、２４…ＰＬＣ、２５…操作盤。

Claims

光ファイバ母材を溶融し紡糸する線引炉と、前記光ファイバ母材を支持するチャックを有し前記線引炉に供給するフィーダと、前記線引炉の上方に設置し、光ファイバ母材の外径を中心軸が固定された状態で測定する外径測定装置とを有し、前記外径測定装置から得られたデータに基づき前記光ファイバ母材の前記線引炉への供給を制御することを特徴とする光ファイバ線引装置。
前記チャックは、前記光ファイバ母材をＸ，Ｙ方向に移動するスライド機構及び傾斜を調整するチルト機構を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ線引装置。
前記チルト機構は、動力駆動機構とともに手動駆動機構を有することを特徴とする請求項２記載の光ファイバ線引装置。
前記チャックは、レベルゲージを有することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の光ファイバ線引装置。
前記外径測定装置から得られたデータに基づき前記光ファイバ母材の中心軸のデータを求め、求められた前記中心軸のデータに基づき、前記光ファイバ母材先端の中心軸が前記線引炉の中心軸と一致するように前記チャックを制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の光ファイバ線引装置。
光ファイバ母材を線引炉に供給する際、前記光ファイバ母材の外径を中心軸が固定された状態で前記線引炉上方で測定し、測定された前記光ファイバ母材のデータに基づき、前記光ファイバ母材の中心軸のデータを求め、前記光ファイバ母材先端の中心軸が前記線引炉の中心軸と一致するように前記光ファイバ母材を前記線引炉に供給することを特徴とする光ファイバの線引方法。