JP2012121761A - 光ファイバ素線の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】紡糸用加熱炉から下方に引き出された光ファイバ裸線を冷却するための冷却装置と、光ファイバ裸線の外径を測定するための光学式の外径測定器とを一体化して、冷却装置内の光ファイバ裸線が通過する空間(冷却空間)と外径測定器の測定空間とを連続一体化し、これにより冷却空間内に導入されるHeなどの冷却用ガスが、冷却空間内と同時に外径測定器の測定空間にも満たされるように構成した。
【選択図】図3
Description
すなわち、光ファイバ素線製造のための実際の量産的設備においては、設置スペースなどの点から、いずれの外径測定器も冷却装置に近接して配設せざるを得ない場合がほとんどであるが、このように外径測定器を冷却装置に近接して配置した場合、冷却装置における光ファイバ裸線の入口あるいは出口から漏出したHeガスなどの冷却用ガスが、外径測定器の測定部付近に漂い、そのため外部の空気と冷却用ガスの屈折率の違いによって、正確に外径を測定できず、それに伴って、外径測定結果に基づく線引き速度の制御も正しく行えなくなる事態が発生する、という問題がある。すなわち、レーザ外径測定器などの光学式外径測定器では、投光部と受光部との間の測定空間における雰囲気物質の屈折率が一定であることが、正確な外径測定を行なうために必須であるが、前述のように冷却装置から漏れ出た冷却用ガスが漂う空間では、外部空気に対して冷却用ガスが混入した雰囲気となり、しかもその冷却用ガスの混合割合が変動するため、雰囲気の屈折率が一定せず、そのため光学式測定における外径測定の正確性に欠け、測定誤差が生じる結果、線引き速度制御の正確性にも欠け、外径不良が生じやすくなってしまう、という問題があったのである。また前記特許文献1に示される光ファイバ製造装置においては、高温の光ファイバ裸線による熱揺らぎによる測定誤差については、特に配慮がなされておらず、熱揺らぎによる外径測定誤差の発生を避け得なかったのが実情である。
光ファイバ母材を加熱溶融させるための紡糸用加熱炉と、
この紡糸用加熱炉から下方に向けて線状に引き出された光ファイバ裸線を強制冷却するための冷却装置と、
冷却された光ファイバ裸線を樹脂により被覆するためのコーティング装置と、
そのコーティング装置により被覆された樹脂が硬化された状態の光ファイバ素線を引き取るための引取装置と、
光ファイバ裸線の外径を測定するための非接触光学式の外径測定器、
とを有してなる光ファイバ素線製造装置において;
前記冷却装置は、光ファイバ裸線が通線されかつ外部から冷却用ガスが導入される冷却空間を備えており、
前記外径測定器は、投光部と受光部とを備えており、前記投光部は、出射面を有する出射側光学部材を備え、前記受光部は、入射面を有する入射側光学部材を備えていて、前記出射面と前記入射面とは、所定間隔を置いて対向しており、かつ少なくともその出射面と入射面との間の空間が外径測定空間とされており、
さらに前記外径測定器は、前記冷却装置に一体化されて、前記外径測定空間を光ファイバ裸線が通過するように構成されるとともに、外径測定空間は、ファイバ入口部とファイバ出口部を除き気密に密閉された構成とされ、しかもその外径測定空間が冷却装置内の冷却空間に連続一体化されていて、その外径測定空間内が、冷却装置内の冷却空間とともに前記冷却用ガスによって満たされるように構成されていることを特徴とするものである。
前記外径測定器が、前記冷却装置の下部に配設されて、前記外径測定空間が前記冷却空間の下部に連続一体化されていることを特徴とするものである。
前記外径測定器の下方に前記コーティング装置が配設されており、
そのコーティング装置は、冷却された光ファイバ裸線が上方から未硬化のコーティング用樹脂中に連続的に浸漬されるように構成されており、
前記外径測定器の外径測定空間は、その下方が、コーティング装置の未硬化のコーティング用樹脂のメニスカスによって閉じられており、
前記冷却用ガスが、コーティング装置の未硬化のコーティング用樹脂のメニスカスよりも上方において前記外径測定空間および前記冷却空間内に導入されるように構成されたことを特徴とするものである。
前記外径測定器における投光器と受光器との間に測定空間密閉容器が配設されており、その測定空間密閉容器は、その上面にファイバ入口部が形成されるとともに、その下面にファイバ出口部が形成され、
さらに測定空間密閉容器における、水平方向に対向する壁部の一方の側に投光側開口部が形成され、他方の側には受光側開口部が形成され、
前記投光側開口部に、外径測定器の投光部が第1のシール部材を介して気密に取り付けられ、前記受光側開口部に、外径測定器の受光部が第2のシール部材を介して気密に取り付けられていることを特徴とするものである。
前記外径測定器の投光部のうち、前記出射側光学部材の外周縁部と投光側開口部の内周縁部との間が前記第1のシール部材により気密にシールされ、また前記外径測定器の受光部のうち、前記入射側光学部材の外周縁部と受光側開口部の内周縁部との間が前記第2のシール部材により気密にシールされていることを特徴とするものである。
前記外径測定器は、
光源を内臓しかつ前記投光部が取り付けられた投光側筐体部と、
受光素子を内臓しかつ前記受光部が取り付けられた受光側筐体部と、
前記投光側筐体部の側方の部分と前記受光側筐体部の側方の部分とを連結する連結枠部とを備え、
前記投光側筐体部と前記受光側筐体部と前記連結枠部とが、全体としてコ字状をなし、かつこれらの投光側筐体部と受光側筐体部と連結枠部とによって三方を取り囲まれる空間が前記外径測定空間とされ、
その外径測定空間が、前記投光側筐体部、前記受光側筐体部および前記連結枠部のそれぞれの外面に第3のシール部材を介して気密に接合された断面コ字状のカバー部材により取り囲まれており、かつそのカバー部材の上面に前記ファイバ入口部が形成されるとともに、カバー部材の下面にファイバ出口部が形成されていることを特徴とするものである。
前記外径測定器の全体が密閉容器内に配置されており、かつその密閉容器の上面に前記ファイバ入口部が形成されるとともに、密閉容器の下面にファイバ出口部が形成されており、その密閉容器内の全体に前記冷却用ガスが満たされるように構成したことを特徴とするものである。
図1において、光ファイバ素線製造装置10は、例えば石英系ガラスなどからなる光ファイバ母材12を加熱溶融させるための紡糸用加熱炉14と、紡糸用加熱炉14から下方に向けて線状に引き出された光ファイバ裸線16を強制冷却するための冷却装置18と、冷却された光ファイバ裸線16を保護被覆用の樹脂により被覆するためのコーティング装置20と、そのコーティング装置20により被覆された樹脂を硬化させるために必要に応じて設けられる硬化装置22と、保護被覆用の樹脂が硬化された状態の光ファイバ素線24を引き取るための引取装置26とを備えた構成とされている。さらに前記冷却装置18の下部には、レーザ外径測定器で代表される非接触光学式の外径測定器30が、冷却装置18と一体化された状態で設けられており、またこの外径測定器30は、その下方のコーティング装置20にも一体化されている。そして冷却装置18の下端からコーティング装置20の上端までの間の適宜の箇所(図1の例では外径測定器30の下端とコーティング装置20の上端との間の位置)には、外部の冷却用ガス供給源21からHeガスなどの冷却用ガスを導入するためのガス導入口19が設けられている。なお、外径測定装置30によって測定された光ファイバ裸線の外径についての信号は、引取速度制御装置27に送られ、引取装置26の引取速度を制御するようになっている。
図2において、外径測定器30は、基本的には、図示しないレーザ光源、例えば半導体レーザなどの光源からの光を、投光部32から光ファイバ裸線16が通過する位置に向けて投射し、その光ファイバ裸線16の位置を通過した光、すなわち投影光Lを、受光部34を経て図示しない受光素子やCCDラインセンサなどの光検出部によって受け、図示しない信号処理回路によって光検出部からの信号を処理することにより、光ファイバ裸線16の外径を測定するものである。より具体的には、外径測定器30は、図示しない光源を内臓しかつ前記投光部32が取り付けられた投光側筐体部36と、図示しない受光素子などの光検出部を内臓しかつ前記受光部34が取り付けられた受光側筐体部38と、投光側筐体部36の側方の部分と受光側筐体部38の側方の部分とを連結する連結枠部40とを備えていて、投光側筐体部36と受光側筐体部38と連結枠部40とが、平面的に見て全体としてコ字状をなす構成とされている。さらに、投光部32は、レンズなどの出射側光学部材32Aを備え、また受光部34も、レンズなどの入射側光学部材34Aを備えていて、出射側光学部材32Aの出射面32Aaと入射側光学部材34Aの入射面34Aaとは、それらの中間を外径測定対象の光ファイバ裸線16が通過するように、所定間隔を置いて対向している。
図3、図4において、冷却装置18は、内側に冷却空間18Dを形成するように、全体として円筒状に作られており、かつその円筒状壁部18Aは、2重壁のジャケット構造とされて、冷却水などの冷却媒体により冷却されるようになっている。その冷却装置18の上端面にはファイバ入口18Bが形成され、下端面にはファイバ出口18Cが形成されており、そのファイバ出口18Cの下方には、連結用筒部18Caが延出されている。そして連結用筒部18Caの下方には、測定空間密閉容器44および外径測定器30が配設されている。
測定空間密閉容器44は、前述のように全体として直方体をなす箱状に作られている。また外径測定器30も、前述のように投光側筐体部36と受光側筐体部38と連結枠部40とが、平面的に見て全体としてコ字状をなす構成とされていて、その投光側筐体部36と受光側筐体部38と連結枠部40とによって三方が取り囲まれる空間内に測定空間密閉容器44が配設されている。
図5〜図7において、外径測定器30自体の形状は、既に述べたと同様に、投光部32を備えた投光側筐体部36と、受光部34を備えた受光側筐体部38と、これらを結ぶ連結枠部40とがコ字状をなしており、これらによって三方を囲まれる空間が外径測定空間42とされている。そしてこの外径測定空間42は、ファイバ入口の開口部分とファイバ出口の開口部分とを除き、断面がコ字状をなすカバー部材58および第3のシール部材60によって気密に密閉されている。すなわちカバー部材58は、上面部58Aと、下面部58Bと、側面部58Cとを有するように、板をコの字状に折り曲げた形状に作られており、上面部58Aのほぼ中央にはファイバ入口部62Aが、下面部58Bのほぼ中央にはファイバ出口部62Bが開口形成され、かつファイバ入口部62Aには上方に延出する連結筒部62Aaが、ファイバ出口部62Bには下方に延出する連結筒部62Baが、それぞれ一体に形成されている。そして上面部58Aの周辺部の下面が、外径測定器30における投光側筐体部36、受光側筐体部38、連結枠部40の上面の縁部を覆い、下面部58Bの周辺部の上面が、外径測定器30における投光側筐体部36、受光側筐体部38、連結枠部40の下面の縁部を覆い、さらに側面部58Cの内面縁部が、外径測定器30における投光側筐体部36、受光側筐体部38の端面縁部を覆うように配設され、そしてこれらのカバー部材58の各面と外径測定器30との間が、シート状の弾性材、たとえばウレタンゴムやシリコン系樹脂などのシート、あるいはエポキシ樹脂などのコーキング材(充填材)からなる第3のシール部材60によって気密にシールされている。したがってカバー部材58は、その上面部58Aが外径測定空間42の上方開口部分を閉じ、下面部58Bが外径測定空間42の下方開口部分を閉じ、さらに側面部58Cが外径測定空間42の側方開口部分を閉じるように、外径測定空間42を囲んでいることになる。
図8、図9において、外径測定器30は、その全体が箱状の密閉容器64内に収納されている。この密閉容器64の上面のほぼ中央にはファイバ入口部64Aが、下面のほぼ中央にはファイバ出口部64Bが、それぞれ開口形成され、かつファイバ入口部64Aには上方に延出する連結筒部64Aaが、ファイバ出口部64Bには下方に延出する連結筒部64Baが、それぞれ一体に形成されている。そして密閉容器64の上部の連結筒部64Aaが、前述の第1の連結部材54Aを介して上方の冷却装置の連結用筒部18Ca(図3参照)に気密に連結されている。また密閉容器64の下部の連結筒部64Baは、前述の第2の連結部材54Bを介して、下方のコーティング装置の連結筒部20Ab(図3参照)に気密に連結されている。さらに第2の連結部材54Bには、図3に示したものと同様に、Heガスなどの冷却用ガスが導入されるガス導入口19が形成され、また連結筒部20Abの下方は、前記同様に、コーティング装置内の未硬化の樹脂のメニスカスにより気密に閉じられている(図示略)。さらに外径測定器30に対する電源供給および制御信号の入力、測定信号の出力などを行なうためのケーブル66は、密閉容器64の壁部を貫通し、そのケーブル貫通部分はゴムや樹脂などの弾性材からなる第4のシール部材68によって気密にシールされている。
12 光ファイバ母材
14 紡糸用加熱炉
16 光ファイバ裸線
18 冷却装置
19 ガス導入口
20 コーティング装置
24 光ファイバ素線
26 引取装置
30 外径測定器
32 投光部
32A 出射側光学部材
32Aa 出射面
34 受光部
34A 入射側光学部材
34Aa 入射面
36 投光側筐体部
38 受光側筐体部
40 連結枠部
42 外径測定空間
44 測定空間密閉容器
44A 一方の側面壁部
44B 他方の側面壁部
46A ファイバ入口部
46B ファイバ出口部
48A 投光側開口部
48B 受光側開口部
50A 第1のシール部材
50B 第2のシール部材
56 未硬化の樹脂
56A メニスカス
58 カバー部材
60 第3のシール部材
62A ファイバ入口部
62B ファイバ出口部
64 密閉容器
64A ファイバ入口部
64B ファイバ出口部
Claims (7)
- 光ファイバ母材を加熱溶融させるための紡糸用加熱炉と、
この紡糸用加熱炉から下方に向けて線状に引き出された光ファイバ裸線を強制冷却するための冷却装置と、
冷却された光ファイバ裸線を樹脂により被覆するためのコーティング装置と、
そのコーティング装置により被覆された樹脂が硬化された状態の光ファイバ素線を引き取るための引取装置と、
光ファイバ裸線の外径を測定するための非接触光学式の外径測定器、
とを有してなる光ファイバ素線製造装置において;
前記冷却装置は、光ファイバ裸線が通線されかつ外部から冷却用ガスが導入される冷却空間を備えており、
前記外径測定器は、投光部と受光部とを備えており、前記投光部は、出射面を有する出射側光学部材を備え、前記受光部は、入射面を有する入射側光学部材を備えていて、前記出射面と前記入射面とは、所定間隔を置いて対向しており、かつ少なくともその出射面と入射面との間の空間が外径測定空間とされており、
さらに前記外径測定器は、前記冷却装置に一体化されて、前記外径測定空間を光ファイバ裸線が通過するように構成されるとともに、外径測定空間は、ファイバ入口部とファイバ出口部を除き気密に密閉された構成とされ、しかもその外径測定空間が冷却装置内の冷却空間に連続一体化されていて、その外径測定空間内が、冷却装置内の冷却空間とともに前記冷却用ガスによって満たされるように構成されていることを特徴とする、光ファイバ素線の製造装置。 - 請求項1に記載の光ファイバ素線の製造装置において;
前記外径測定器が、前記冷却装置の下部に配設されて、前記外径測定空間が前記冷却空間の下部に連続一体化されていることを特徴とする、光ファイバ素線の製造装置。 - 請求項1および請求項2のいずれかの請求項に記載の光ファイバ素線の製造装置において;
前記外径測定器の下方に前記コーティング装置が配設されており、
そのコーティング装置は、冷却された光ファイバ裸線が上方から未硬化のコーティング用樹脂中に連続的に浸漬されるように構成されており、
前記外径測定器の外径測定空間は、その下方が、コーティング装置の未硬化のコーティング用樹脂のメニスカスによって閉じられており、
前記冷却用ガスが、コーティング装置の未硬化のコーティング用樹脂のメニスカスよりも上方において前記外径測定空間および冷却用密閉空間内に導入されるように構成されたことを特徴とする、光ファイバ素線の製造装置。 - 請求項1〜請求項3のうちのいずれか1の請求項に記載の光ファイバ素線の製造装置において;
前記外径測定器における投光器と受光器との間に測定空間密閉容器が配設されており、その測定空間密閉容器は、その上面に前記ファイバ入口部が形成されるとともに、その下面に前記ファイバ出口部が形成され、
さらに測定空間密閉容器における、水平方向に対向する壁部の一方の側に投光側開口部が形成され、他方の側には受光側開口部が形成され、
前記投光側開口部に、外径測定器の投光部が、第1のシール部材を介して気密に取り付けられ、前記受光側開口部に、外径測定器の受光部が、第2のシール部材を介して気密に取り付けられていることを特徴とする、光ファイバ素線の製造装置。 - 請求項4に記載の光ファイバ素線の製造装置において;
前記外径測定器の投光部のうち、前記出射側光学部材の外周縁部と投光側開口部の内周縁部との間が前記第1のシール部材により気密にシールされ、また前記外径測定器の受光部のうち、前記入射側光学部材の外周縁部と受光側開口部の内周縁部との間が前記第2のシール部材により気密にシールされていることを特徴とする、光ファイバ素線の製造装置。 - 請求項1〜請求項3のうちのいずれか1の請求項に記載の光ファイバ素線の製造装置において;
前記外径測定器は、
光源を内臓しかつ前記投光部が取り付けられた投光側筐体部と、
受光素子を内臓しかつ前記受光部が取り付けられた受光側筐体部と、
前記投光側筐体部の側方の部分と前記受光側筐体部の側方の部分とを連結する連結枠部とを備え、
前記投光側筐体部と前記受光側筐体部と前記連結枠部とが、全体としてコ字状をなし、かつこれらの投光側筐体部と受光側筐体部と連結枠部とによって三方を取り囲まれる空間が前記外径測定空間とされ、
その外径測定空間が、前記投光側筐体部、前記受光側筐体部および前記連結枠部のそれぞれの外面に第3のシール部材を介して気密に接合された断面コ字状のカバー部材により取り囲まれており、かつそのカバー部材の上面に前記ファイバ入口部が形成されるとともに、カバー部材の下面にファイバ出口部が形成されていることを特徴とする、光ファイバ素線の製造装置。 - 請求項1〜請求項3のうちのいずれか1の請求項に記載の光ファイバ素線の製造装置において;
前記外径測定器の全体が密閉容器内に配置されており、かつその密閉容器の上面に前記ファイバ入口部が形成されるとともに、密閉容器の下面にファイバ出口部が形成されており、その密閉容器内の全体に前記冷却用ガスが満たされるように構成したことを特徴とする、光ファイバ素線の製造装置。
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