JP2007063086A - 光ファイバ用冷却装置及びその位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却装置本体の位置決めを容易にかつ精度良く行い、冷却ガスの漏出なく高効率で光ファイバを冷却する。
【解決手段】 本発明の光ファイバ用冷却装置７は、相互に突き合わされることにより光ファイバＧが挿通可能な挿通孔２９を形成する一対の冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂを備え、挿通孔２９に通された光ファイバＧを冷却する光ファイバ用冷却装置であって、それぞれの冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂを相互に近接する方向へ移動させるエアシリンダ２６Ａ，２６Ｂと、一方の冷却装置本体２１Ａを所定位置に位置決めする位置決め部３１とを備え、他方の冷却装置本体２１Ｂが位置決め部３１で位置決めされた一方の冷却装置本体２１Ａに直接突き合わされることにより所定位置に位置決めされる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光ファイバ用母材から線引きされた光ファイバを強制冷却する光ファイバ用冷却装置及びその位置決め方法に関する。

一般に、光ファイバは、石英等の材料で製造された光ファイバ母材の下端側を加熱して軟化させ、この軟化させた部分に張力をかけて引き伸ばすことで細径化されたガラスファイバとし、さらにその周囲に樹脂を被覆することにより得られる。この光ファイバ母材を細径化して光ファイバとする工程は、線引きと呼ばれ、線引きされた光ファイバは、キャプスタンローラ等の引き取り手段によりそのパスラインの下流側に引き取られてボビン等に巻き取られる。

加熱軟化させて細径化した高温のガラスファイバは、冷却装置によって樹脂の被覆前に強制冷却される。この冷却装置は、開閉駆動装置により相互に突き合わされる一対の冷却装置本体を有する半割構造とされ、これら冷却装置本体同士を突き合わせた際に形成される挿通孔にガラスファイバを通し、挿通孔の内部に供給される、例えばヘリウムガス等の冷却ガスによって冷却する（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２５９０３６号公報

ところで、この冷却装置は、冷却装置本体を相互に突き合わせた際に、挿通孔の中心をガラスファイバと一致させる必要がある。このため、冷却装置では、それぞれの冷却装置本体の移動を規制するストッパを有する位置決め部を設け、これら位置決め部によって、それぞれの冷却装置本体を独立して位置決めしている。

しかしながら、このように冷却装置本体をそれぞれ位置決めする構造であると、その位置決め箇所が多くなり、高精度な位置決め精度を維持することが困難となる。
また、各冷却装置本体を移動させるエアシリンダの押圧力が位置決め部に影響し、位置決め精度が低下することもある。

しかも、エアシリンダによって押圧される一対の冷却装置本体の移動を両方ともストッパによって受け止めさせて押圧力を逃がす構造となっているので、一対の冷却装置本体同士の締め付け力が一意に定まらずにばらつき、締め付け力が低下することもある。そのため、正確な位置決めが行えないことがある。
そして、このように冷却装置本体同士の位置決めが不正確となると、これら冷却装置本体同士の密閉性が低下して、内部に供給した冷却ガスが漏出し、冷却効率の低下を招く虞があった。

本発明は、相互に突き合わされることにより光ファイバの挿通孔を形成する冷却装置本体の位置決めを、容易にかつ精度良く行い、冷却ガスの漏出なく高効率で光ファイバを冷却することが可能な光ファイバ用冷却装置及びその位置決め方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決することのできる本発明に係る光ファイバ用冷却装置は、相互に突き合わされることにより光ファイバが挿通可能な挿通孔を形成する一対の冷却装置本体を備え、前記挿通孔に通された前記光ファイバを冷却する光ファイバ用冷却装置であって、それぞれの冷却装置本体を相互に近接する方向へ移動させる駆動手段と、一方の冷却装置本体を所定位置に位置決めする位置決め部とを備え、他方の冷却装置本体が前記位置決め部で位置決めされた前記一方の冷却装置本体に直接突き合わされることにより前記所定位置に位置決めされることを特徴とする。

また、それぞれの前記冷却装置本体に、前記駆動手段が設けられ、前記冷却装置本体は、前記駆動手段によってそれぞれ独立して移動可能とされていることが好ましい。

また、本発明の光ファイバ用冷却装置の位置決め方法は、相互に突き合わされることにより光ファイバが挿通可能な挿通孔を形成する一対の冷却装置本体を備え、前記挿通孔に通された前記光ファイバを冷却する光ファイバ用冷却装置における前記冷却装置本体を位置決めする位置決め方法であって、一方の冷却装置本体を所定位置に位置決めし、この位置決めした一方の冷却装置本体に他方の冷却装置本体を直接突き合わせることにより位置決めすることを特徴とする。

本発明によれば、一方の冷却装置本体は所定の位置に位置決めして、他方の冷却装置本体は位置決めされた一方の冷却装置本体に対して直接突き合わされて位置決めされる。そのため、一対の冷却装置本体同士の締め付け力は他方の冷却装置本体の押圧力によって定まることになり、光ファイバの挿通孔を形成する冷却装置本体の位置決めを容易にかつ精度良く行い、冷却ガスの漏出なく高効率で光ファイバを冷却することができる。

以下、本発明に係る光ファイバ用冷却装置及びその位置決め方法の実施の形態の例について説明する。
図１は、本実施形態の光ファイバ用冷却装置を備えた光ファイバ製造装置の概略構成図である。
図１に示すように、光ファイバの製造装置１は、その最も上流側に、光ファイバ母材Ｇを加熱する加熱炉２を備えている。加熱炉２は、内側に光ファイバ母材Ｇが供給される円筒状の炉心管３と、この炉心管３を囲む発熱体４とを備え、発熱体４を発熱させることで炉心管３が昇温して、その内側の空間に光ファイバ母材Ｇを軟化させる加熱領域が形成される。また、加熱炉２には、加熱領域にヘリウムや窒素等のパージガスを供給するガス供給部５が設けられている。

光ファイバ母材Ｇは、送り手段６によってその上部が把持されて、炉心管３の内側の加熱領域にその下端部分が位置するように加熱炉２内に送られる。このように、加熱炉２内に供給された光ファイバ母材Ｇは、その下端側が加熱領域内で加熱されて軟化し、下方に引き伸ばされて細径化され、樹脂被覆前の光ファイバ（以下、ガラスファイバという）Ｇ１が形成される。

加熱炉２の下（下流側）には、ヘリウムガス等の冷却ガスを用いた冷却装置７が設けられており、加熱炉２を出た直後のガラスファイバＧ１は、この冷却装置７によって強制的に冷却される。これにより、ガラスファイバＧ１が数百℃から室温近くまで急速に冷却される。

また、冷却装置７の下流側には、例えばレーザ光式の外径測定器８が設けられており、冷却装置７を出たガラスファイバＧ１は、この外径測定器８によりその外径が測定され、線引き時におけるガラスファイバＧ１の外径が管理される。

外径測定器８の下流側には、ガラスファイバＧ１に紫外線硬化型樹脂を塗布するダイス９及び塗布された紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線照射装置１０が順に設けられている。このダイス９及び紫外線照射装置１０を通過したガラスファイバＧ１は、その外周に紫外線硬化型樹脂の被覆層が形成され、光ファイバＧ２とされる。

その後、光ファイバＧ２は、ガイドローラ１１，１２を介してキャプスタン１３に引き込まれ、スクリーニング装置１４及びダンサローラ１５，１６を介して巻き取りボビン１７に送られて巻き取られる。

次に、上記の光ファイバの製造装置１に設けられた冷却装置７の構造を説明する。
図２は、開いた状態の冷却装置を示す正面図であり、図３は図２の平面図である。図４は、閉じた状態の冷却装置を示す正面図であり、図５は図４の平面図である。また、図６は、冷却装置の支持構造を示す一部の側面図である。

図２から図５に示すように、冷却装置７は、一対の冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂを備えた半割構造とされている。これら冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂは、図６に示すように、それぞれ一側部側における上下位置にブラケット２２を有し、これらのブラケット２２が、設置面２３に設けられたレール２４に摺動可能に係合されている。これにより、各冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂは、相互に近接離間方向へスライド可能とされている。

冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂには、その背面に、ロッド２５を進退させるエアシリンダ（駆動手段）２６Ａ，２６Ｂが設けられており、それぞれのロッド２５が進退されることにより、各冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂがスライドされる。そして、冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂは、エアシリンダ２６Ａ，２６Ｂのロッド２５が伸ばされることにより、相互に近接方向へスライドされて突き合わされ、ロッド２５が引き込まれることにより、相互に離間方向へスライドされて隙間があけられる。

冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂをスライドさせるエアシリンダ２６Ａ，２６Ｂには、それぞれエア供給管２７Ａ，２７Ｂが接続されており、これらエア供給管２７Ａ，２７Ｂを介してそれぞれ別系統でエアが供給され、それぞれ独立して駆動される。

また、冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂは、互いの対向面側に、円弧状の凹部２８が形成されており、冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂ同士が相互に突き合わされることにより、これらの凹部２８によって挿通孔２９が形成される。そして、この挿通孔２９に、光ファイバ母材Ｇから線引きされたガラスファイバＧ１が挿通される。

一方の冷却装置本体２１Ａには、その上下の２カ所に、位置決め部３１が設けられている。この位置決め部３１は、冷却装置本体２１Ａの側面に設けられた当接部３２と、設置面２３に固定された板体からなるストッパ３３とから構成されている。当接部３２は、冷却装置本体２１Ａの側面に固定された固定板３４と、この固定板３４に形成されたねじ孔（図示省略）にねじ込まれた位置決めボルト３５とから構成されており、この位置決めボルト３５の先端部がストッパ３３側へ突出されている。

そして、この位置決め部３１は、一方の冷却装置本体２１Ａが他方の冷却装置本体２１Ｂ側へスライドされた際に、位置決めボルト３５の先端部がストッパ３３に当接した時点で、冷却装置本体２１Ａの他方の冷却装置本体２１Ｂ側への移動を規制し、所定位置に位置決めする。なお、この位置決め部３１による冷却装置本体２１Ａの位置決め位置は、固定板３４への位置決めボルト３５のねじ込み量によって容易に調整可能とされている。

次に、上記構造の冷却装置７によってガラスファイバＧ１の冷却を開始する際の動作について説明する。
図２及び図３に示すように、冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂが開いた状態から、位置決め部３１を備えた一方の冷却装置本体２１Ａのエアシリンダ２６Ａにエアを供給する。
このようにすると、エアシリンダ２６Ａのロッド２５が伸長され、一方の冷却装置本体２１Ａが他方の冷却装置本体２１Ｂ側へ向かってスライドする。
これにより、一方の冷却装置本体２１Ａの位置決め部３１の位置決めボルト３５がストッパ３３に当接することにより、この冷却装置本体２１Ａの移動が規制され、所定位置に配置される。

ここで、一方の冷却装置本体２１Ａの他方の冷却装置本体２１Ｂ側へ向かう押圧力をＦ１、他方の冷却装置本体２１Ｂの一方の冷却装置本体２１Ａ側へ向かう押圧力をＦ２（但しＦ２＜Ｆ１）、上下の位置決め部３１のストッパ３３における抗力をＲ１，Ｒ２とすると、冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂを突き合わせる際の抗力の和Ｒ１＋Ｒ２の変化は図７に示すようになる。

この図７に示すように、一方の冷却装置本体２１Ａを移動させてストッパ３３に位置決めボルト３５が当接した瞬間（図７の時間ｔ１）から、一方の冷却装置本体２１Ａの押圧力Ｆ１がストッパ３３に作用して抗力Ｒ１＋Ｒ２が上昇し、一方の冷却装置本体２１Ａが位置決めされたとき（図７の時間ｔ２）には、Ｆ１＝Ｒ１＋Ｒ２となる。

次いで、位置決め部３１のない他方の冷却装置本体２１Ｂのエアシリンダ２６Ｂにエアを供給する。
このようにすると、エアシリンダ２６Ｂのロッド２５が伸長され、他方の冷却装置本体２１Ｂが一方の冷却装置本体２１Ａ側へ向かってスライドする。
これにより、図４及び図５に示すように、他方の冷却装置本体２１Ｂが、所定位置に配置された一方の冷却装置本体２１Ａに直接突き合わされることにより、その移動が規制され、所定位置に配置される。

そのとき、図７に示すように、他方の冷却装置本体２１Ｂを移動させて一方の冷却装置本体２１Ａに当接した瞬間（図７の時間ｔ３）から、他方の冷却装置本体２１Ｂの押圧力Ｆ２が一方の冷却装置本体２１Ａに作用して、その分だけ抗力Ｒ１＋Ｒ２が減少し、両方の冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂが突き合わされて位置決めされたとき（図７の時間ｔ４）には、Ｒ１＋Ｒ２＝Ｆ１−Ｆ２となる。すなわち、一方の冷却装置本体２１Ａと他方の冷却装置本体２１Ｂの締め付け力は、Ｆ１−（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｆ２となり、他方の冷却装置本体２１Ｂの押圧力Ｆ２と一致する。したがって、締め付け力が一意に決まることになる。

このように、それぞれの冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂが所定の締め付け力によって相互に突き合わされて位置決めされることにより、高精度な位置決めによる良好な密閉性を確保して互いの対向面の凹部２８によって挿通孔２９が形成され、その中心にガラスファイバＧ１が挿通された状態となる。この状態で、このように相互に突き合わされた冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂ内には、冷却ガスであるヘリウムガスが供給され、光ファイバ母材Ｇから線引きされて挿通孔２９に挿通されたガラスファイバＧ１が高効率で強制冷却される。そして、冷却ガスとして用いる高価なヘリウムガスの使用量を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、ストッパ３３における合計の抗力Ｒ１＋Ｒ２を、一方の冷却装置本体２１Ａの押圧力Ｆ１と他方の冷却装置本体２１Ｂの押圧力Ｆ２との差とすることができ、ストッパ３３にかかる力を極力小さくすることができる。

つまり、各冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂの押圧力による位置決め部３１への影響を極力抑えることができ、また、押圧力Ｆ１，Ｆ２の低下やばらつきによる位置決め精度の低下をなくすことができる。これにより、高精度な位置決めによる良好な密閉性を確保して高効率で冷却を行うことができ、さらには、冷却ガスとして用いる高価なヘリウムガスの使用量を抑えることができる。

また、冷却装置本体２１Ａ，２１Ｂの押圧力が一意に決まるので、押圧力のばらつきを低減することができ、さらには、一方の冷却装置本体２１Ａだけに位置決め部３１を設けているため、構造の簡略化、位置決めの容易化を図ることができる。

本発明に係る冷却装置を備えた製造装置の概略構成図である。 開いた状態の冷却装置を示す正面図である。 開いた状態の冷却装置を示す平面図である。 閉じた状態の冷却装置を示す正面図である。 閉じた状態の冷却装置を示す平面図である。 冷却装置の支持構造を示す一部の側面図である。 冷却装置本体同士を突き合わせる際の抗力の和の変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 光ファイバの製造装置
７ 光ファイバ用冷却装置
２１Ａ，２１Ｂ 冷却装置本体
２６Ａ，２６Ｂ エアシリンダ（駆動手段）
２９ 挿通孔
３１ 位置決め部
３３ ストッパ
Ｇ 光ファイバ母材
Ｇ１ ガラスファイバ（光ファイバ）

Claims (3)

1. 相互に突き合わされることにより光ファイバが挿通可能な挿通孔を形成する一対の冷却装置本体を備え、前記挿通孔に通された前記光ファイバを冷却する光ファイバ用冷却装置であって、
   それぞれの冷却装置本体を相互に近接する方向へ移動させる駆動手段と、一方の冷却装置本体を所定位置に位置決めする位置決め部とを備え、他方の冷却装置本体が前記位置決め部で位置決めされた前記一方の冷却装置本体に直接突き合わされることにより前記所定位置に位置決めされることを特徴とする光ファイバ用冷却装置。
2. それぞれの前記冷却装置本体に前記駆動手段が設けられ、前記冷却装置本体は、前記駆動手段によってそれぞれ独立して移動可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用冷却装置。
3. 相互に突き合わされることにより光ファイバが挿通可能な挿通孔を形成する一対の冷却装置本体を備え、前記挿通孔に通された前記光ファイバを冷却する光ファイバ用冷却装置における前記冷却装置本体を位置決めする位置決め方法であって、
   一方の冷却装置本体を所定位置に位置決めし、この位置決めした一方の冷却装置本体に他方の冷却装置本体を直接突き合わせることにより位置決めすることを特徴とする光ファイバ用冷却装置の位置決め方法。

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