JP2013040064A

JP2013040064A - ガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP2013040064A
Application number: JP2011176827A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hasegawa; 慎治長谷川; Toshimi Habasaki; 利已幅崎; Hitoshi Masamichi; 仁正道
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: CN102951839A; CN102951839B; JP5348201B2

Abstract

【課題】設備コスト及びランニングコストを極力抑えることが可能なガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】製造装置１０は、出発ロッド１２を支持する把持機構３２と、把持機構３２を水平移動及び昇降移動させる搬送機構３３と、反応容器１１内に配置された出発ロッド１２にガラス微粒子を吹き付けて堆積させるバーナ１３と、を備え、搬送機構３３は、反応容器１１内に出発ロッド１２を配置させてバーナ１３により出発ロッド１２にガラス微粒子を堆積させる堆積位置Ａと、反応容器１１の外部であって出発ロッド１２の取り付け及び堆積終了後のガラス微粒子堆積体１４の取り外しを可能とする着脱位置Ｂとの間で、把持機構３２を水平移動可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、出発ロッドに対してガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法に関する。

出発基材に向けてガラス微粒子を発生させる複数のバーナと、出発基材に堆積しなかったガラス微粒子を排気する排気機構とを有する反応容器内で、出発基材とバーナの列とを相対的に往復移動させて出発基材にガラス微粒子を堆積させるＭＭＤ法でガラス微粒子堆積体を製造することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１２６７１６号公報

上記のようにガラス微粒子堆積体を製造する場合、図５（ａ）に示すように、ガラス微粒子を堆積させる堆積位置の上部で支持装置１に出発基材２を取り付け、図５（ｂ）に示すように、支持装置１を下降させて出発基材２を堆積位置に配置させ、その後、出発基材２にバーナ３によってガラス微粒子を堆積させる。また、ガラス微粒子堆積体４の製造後は、図５（ｃ）に示すように、支持装置１を上昇させてガラス微粒子堆積体４を堆積位置の上方に移動させ、その後、支持装置１から出発基材２ごと取り外して他の工程を行うために移送する。移送するための空間は、堆積位置の上方の高さで横方向に設けられる。

したがって、ガラス微粒子堆積体４を製造する装置としては、ガラス微粒子を堆積させる堆積空間５の上部に、出発基材２の着脱を行うための着脱空間６を設けなければならず、堆積空間５及び着脱空間６を覆う極めて大きな反応容器７が必要となる。反応容器７内に着脱空間６が含まれない（反応容器“外”の上部で着脱する）場合でも、上部空間はクリーンな環境にする必要があるため、それぞれの階をクリーンルームとし、清浄な状態にする必要が生じる。そのため、設備コストが嵩んでしまう。

しかも、ガラス微粒子を堆積させる際のバーナ３に対する出発基材２の往復移動（約５００ｍｍ）と比較して極めて長いストローク長（約３０００ｍｍ）で支持装置１を昇降させなければならず、支持装置１を昇降させる昇降装置が大掛かりとなり、さらに設備コストが嵩んでしまう。

また、このような製造装置では、ガラスの堆積が行われない反応容器７の着脱空間６を要するため、スペース効率が悪く、また、反応容器７の着脱空間６に対してもクリーンエアや不活性ガス等の供給及び排気を行わなければならず、ランニングコストも嵩んでしまう。反応容器７内に着脱空間６が含まれない場合も、上階をクリーン化する必要があり、ランニングコストが嵩んでしまう。

本発明の目的は、設備コスト及びランニングコストを極力抑えることが可能なガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明のガラス微粒子堆積体の製造装置は、出発棒を支持する把持機構と、
前記把持機構を水平移動及び昇降移動させる搬送機構と、
反応容器内に配置された前記出発棒にガラス微粒子を吹き付けて堆積させるバーナと、を備え、
前記搬送機構は、前記反応容器内に前記出発棒を配置させて前記バーナにより前記出発棒にガラス微粒子を堆積させる堆積位置と、前記反応容器の外部であって前記出発棒の取り付け及び堆積終了後のガラス微粒子堆積体の取り外しを可能とする着脱位置との間で、前記把持機構を水平移動可能であることを特徴とする。

本発明のガラス微粒子堆積体の製造装置において、前記搬送機構は、前記反応容器内における前記堆積位置から退避させた退避位置と、前記堆積位置との間で、前記把持機構を水平移動可能であることが好ましい。

また、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、ガラス微粒子を生成するバーナを内部に備えた反応容器の外部で把持機構に出発棒を支持させた後、
前記把持機構を水平移動させて前記出発棒を前記反応容器内に収容し、ガラス微粒子を前記出発棒に堆積させてガラス微粒子堆積体を製造し、
その後、前記把持機構を水平移動させて前記反応容器の外部まで前記出発棒を水平移動させて、前記ガラス微粒子堆積体を取り出すことを特徴とする。

本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法において、前記出発棒を前記反応容器内に収容した後、前記バーナを点火する時には、前記反応容器内においてガラス微粒子を前記出発棒に堆積させる位置から水平方向に退避させることが好ましい。

本発明によれば、出発棒の着脱を堆積位置から水平方向に移動した反応容器の外部の位置で行うので、把持機構を大きく上下に昇降させる必要がなく、反応容器の大きさを大幅に小型化することができる。また、反応容器の小型化によってスペース効率を改善することができ、クリーンエア等の供給及び排気を効率的に行うことができる。これらにより、設備コスト及びランニングコストを極力抑えることができる。

ガラス微粒子堆積体の製造装置の構成を示す概略側面図である。ガラス微粒子堆積体の製造装置の構成を示す概略正面図である。ガラス微粒子堆積体の製造装置の構成を示す概略平面図である。ガラス微粒子堆積体の製造方法を示す図であって、（ａ）から（ｄ）は、それぞれ製造装置の概略平面図である。従来の製造装置の構成例を示す図であって、（ａ）から（ｃ）は、それぞれ製造装置の概略側面図である。

以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１から図３に示すように、ガラス微粒子堆積体を製造する製造装置１０は、反応容器１１を備えている。この製造装置１０は、反応容器１１内の出発ロッド（ロッド）１２にバーナ１３の火炎による加水分解反応で生成されるガラス微粒子を堆積させて、光ファイバの母材等となるガラス微粒子堆積体１４を製造する装置である。バーナ１３は、出発ロッド１２に対向させて出発ロッド１２の軸方向に沿って一定間隔で複数配置されており、反応容器１１のバーナ１３と反対側には、複数の排気路１５が設けられている。この反応容器１１には、バーナ１３側からクリーンエアが供給され、余剰のガラス微粒子がクリーンエアとともに排気路１５から排気される。

反応容器１１は、その一側部に、開閉可能な開閉扉１６を有している。この開閉扉１６は、反応容器１１に対する出発ロッド１２の着脱時及びガラス微粒子堆積体１４の取り出し時に開閉される。なお、この開閉扉１６は、反応容器１１内の清掃時など、反応容器内部で作業を行う際にも開閉される。

この製造装置１０では、出発ロッド１２を軸方向へ往復移動させることにより、回転する出発ロッド１２とバーナ１３の列とを出発ロッド１２の軸方向へ相対的に往復移動させ、出発ロッド１２の表面にガラス微粒子を層状に堆積させる多バーナ多層付け法（ＭＭＤ法）でガラス微粒子堆積体１４を製造する。

製造装置１０は、その上部に搬送装置３１を備えている。この搬送装置３１は、把持機構３２と、搬送機構３３とを備えている。把持機構３２は、出発ロッド１２の上端部を把持することにより、この出発ロッド１２を鉛直方向に支持して軸回りに回転させる。この把持機構３２は、把持部３５を有しており、この把持部３５は、搬送機構３３に支持された支持板３６に設けられている。

搬送機構３３は、反応容器１１に固定されたベース板４１を備えている。このベース板４１には、昇降板４２が支持されている。この昇降板４２は、ベース板４１に設けられた一対のガイドレール４３によって上下方向へ移動可能に支持されている。また、ベース板４１と昇降板４２との間には、上下方向に配置されたボールねじ４４が設けられており、このボールねじ４４が駆動モータ（図示省略）によって正逆回転されることにより、ベース板４１に対して昇降板４２が昇降される。

昇降板４２には、支持板３６が支持されている。支持板３６は、昇降板４２に設けられた一対のガイドレール５１によって水平方向へ移動可能に支持されている。また、昇降板４２と支持板３６との間には、水平方向に配置されたボールねじ５２が設けられており、このボールねじ５２が駆動モータ（図示省略）によって正逆回転されることにより、昇降板４２に対して支持板３６が水平方向へ移動される。

上記の製造装置１０では、その搬送装置３１を構成する搬送機構３３のボールねじ４４が正逆回転することにより、昇降板４２が昇降されて、この昇降板４２に支持された把持機構３２が昇降される。また、搬送機構３３のボールねじ５２が正逆回転することにより、支持板３６を有する把持機構３２が水平方向へ移動される。

図３に示すように、搬送機構３３は、反応容器１１内に出発ロッド１２を配置させてバーナ１３により出発ロッド１２にガラス微粒子を堆積させる堆積位置Ａと、反応容器１１の外部であって把持機構３２に対する出発ロッド１２の取り付け及び堆積終了後のガラス微粒子堆積体１４の取り外しを可能とする着脱位置Ｂとの間で、把持機構３２を水平移動させる。

また、搬送機構３３は、反応容器１１内における堆積位置Ａから出発ロッド１２を退避させた退避位置Ｃと、堆積位置Ａとの間で、把持機構３２を水平移動させる。この退避位置Ｃは、バーナ１３の火炎が出発ロッド１２に当たらない位置である。

反応容器１１は、その幅寸法が６００ｍｍ程度とされている。これに対して、搬送機構３３による把持機構３２の水平方向への移動ストロークは、１２００ｍｍ程度とされている。そして、堆積位置Ａと着脱位置Ｂとの間の寸法は、１０００ｍｍ程度とされている。また、堆積位置Ａと退避位置Ｃとの間の寸法は、１００ｍｍ以上であることが好ましく、例えば、２００ｍｍ程度とされている。なお、搬送機構３３による把持機構３２の上下方向への移動ストロークは、出発ロッド１２に対して複数のバーナ１３によってガラス微粒子を層状に堆積させるために必要な相対往復移動寸法（約５００ｍｍ）以上とされており、例えば１０００ｍｍ程度とされている。

この製造装置１０では、反応容器１１の高さ寸法が概ね１階分のみに収まるので、例えば、建屋の２階部分に反応容器１１を設置して、１階部分を別の作業スペースにすることができる。

次に、上記のガラス微粒子堆積体の製造装置を用いてガラス微粒子堆積体を製造する方法について説明する。
図４（ａ）に示すように、まず、反応容器１１の開閉扉１６を開き、把持機構３２を着脱位置Ｂへ向かって水平方向へ移動させて着脱位置Ｂへ配置させる。この状態において、把持機構３２の把持部３５に、出発ロッド１２の一端を把持させる。

次いで、把持部３５に把持させた出発ロッド１２の芯出し作業を行う。具体的には、把持部３５に把持させた出発ロッド１２を軸回りに回転させながら、芯出し用バーナ６１の火炎により出発ロッド１２を加熱する。このようにすると、出発ロッド１２が軟化してその軸が鉛直方向に沿うように、すなわち回転軸に合うように軸合わせされる。

芯出し作業を行ったら、図４（ｂ）に示すように、把持機構３２を退避位置Ｃへ向かって水平方向へ移動させて退避位置Ｃへ配置させ、反応容器１１の開閉扉１６を閉じる。この状態で、バーナ１３を点火させる。このようにすると、バーナ１３の点火時の火炎が出発ロッド１２に当たらず、バーナ１３の点火時の火炎に含まれる不純物等が出発ロッド１２に付着することを防止することができる。

バーナ１３の火炎が安定したら、把持機構３２を堆積位置Ａへ向かって水平方向へ移動させて堆積位置Ａへ配置させ、堆積作業を行う。具体的には、出発ロッド１２を軸回りに回転させながら把持機構３２を昇降させる。これにより、出発ロッド１２とバーナ１３の列とを相対的に往復移動させ、図４（ｃ）に示すように、バーナ１３の火炎によって生成されるガラス微粒子を出発ロッド１２の表面に層状に堆積させ、ガラス微粒子堆積体１４を製造する。

所定の外径のガラス微粒子堆積体１４を製造したら、バーナ１３によるガラス微粒子の生成を止め、ガラス微粒子堆積体１４の取り出し作業を行う。具体的には、図４（ｄ）に示すように、反応容器１１の開閉扉１６を開き、把持機構３２を着脱位置Ｂへ向かって水平方向へ移動させて着脱位置Ｂへ配置させる。この状態において、把持機構３２の把持部３５から出発ロッド１２を外し、この出発ロッド１２に形成されたガラス微粒子堆積体１４を取り出す。

以上説明したように、本実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法によれば、出発ロッド１２の着脱位置Ｂを堆積位置Ａから水平方向に移動した反応容器１１の外部に設定し、出発ロッド１２の着脱をその着脱位置Ｂで行うので、出発ロッド１２を大きく上下に昇降させる必要がない。そのため、出発ロッド１２の着脱を堆積位置の上方で行う場合と比較して、反応容器１１の上下方向の大きさを小型化することができる。また、反応容器１１の小型化によってスペース効率を改善することができ、クリーンエアの供給及び排気を効率的に行うことができる。そして、建屋の２階部分だけ（反応容器１１を１階に設置する場合には１階部分だけ）をクリーンルームとすれば良く、これらにより、設備コスト及びランニングコストを極力抑えることができる。

具体的には、堆積位置の上方で出発ロッドの着脱及びガラス微粒子堆積体の取り出しを行うスペースを設けた上下ストローク方式の装置（図５参照）と比較し、設備コストを約３０％削減することができ、さらに、ランニングコストも約３０％削減することができる。

また、バーナ１３を点火するときの退避位置Ｃを、反応容器１１内で堆積位置Ａから水平移動させた位置としたので、バーナ点火時に出発ロッドを堆積位置の上方に退避させる必要がなく、着脱位置Ｂを反応容器１１の外部としたことと同様に、反応容器１１の上下方向の大きさを小型化することができる。

１０：製造装置、１１：反応容器、１２：出発ロッド（出発棒）、１３：バーナ、３２：把持機構、３３：搬送機構、Ａ：堆積位置、Ｂ：着脱位置、Ｃ：退避位置

Claims

出発棒を支持する把持機構と、
前記把持機構を水平移動及び昇降移動させる搬送機構と、
反応容器内に配置された前記出発棒にガラス微粒子を吹き付けて堆積させるバーナと、を備え、
前記搬送機構は、前記反応容器内に前記出発棒を配置させて前記バーナにより前記出発棒にガラス微粒子を堆積させる堆積位置と、前記反応容器の外部であって前記出発棒の取り付け及び堆積終了後のガラス微粒子堆積体の取り外しを可能とする着脱位置との間で、前記把持機構を水平移動可能であることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造装置。
請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記搬送機構は、前記反応容器内における前記堆積位置から退避させた退避位置と、前記堆積位置との間で、前記把持機構を水平移動可能であることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造装置。
ガラス微粒子を生成するバーナを内部に備えた反応容器の外部で把持機構に出発棒を支持させた後、
前記把持機構を水平移動させて前記出発棒を前記反応容器内に収容し、ガラス微粒子を前記出発棒に堆積させてガラス微粒子堆積体を製造し、
その後、前記把持機構を水平移動させて前記反応容器の外部まで前記出発棒を水平移動させて、前記ガラス微粒子堆積体を取り出すことを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
請求項３に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記出発棒を前記反応容器内に収容した後、前記バーナを点火する時には、前記反応容器内においてガラス微粒子を前記出発棒に堆積させる位置から水平方向に退避させることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。