JP2017178630A - Production method of glass fine particle deposit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a glass particulate deposit.
一般に、コアとクラッドよりなる光ファイバは、光ファイバ用のガラス母材を線引きして製造される。ガラス母材は、VAD法やOVD法などにより、バーナの火炎中に生成したガラス微粒子を石英等からなるロッドの周りに堆積させて多孔質ガラス母材を形成し、その後、この多孔質ガラス母材を脱水焼結炉内で加熱して脱水及び焼結して透明ガラス化することにより製造される。 In general, an optical fiber composed of a core and a clad is manufactured by drawing a glass preform for an optical fiber. A glass base material is formed by depositing glass fine particles generated in a flame of a burner around a rod made of quartz or the like by a VAD method or an OVD method, and then forming the porous glass base material. It is manufactured by heating the material in a dehydration sintering furnace to dehydrate and sinter it into a transparent glass.
多孔質ガラス母材を製造する際に、多孔質ガラス母材の表面にレーザ光を照射し、その反射光を受光することで多孔質ガラス母材の外径を測定する技術が知られている(例えば、特許文献1〜5参照)。 A technique for measuring the outer diameter of a porous glass base material by irradiating the surface of the porous glass base material with a laser beam and receiving the reflected light when manufacturing the porous glass base material is known. (For example, refer to Patent Documents 1 to 5).
上記の特許文献1〜5においては、レーザ光を照射して反射光を受光する測定装置により、当該測定装置と被測定物であるガラス母材との間の距離を測定して、ガラス母材の外径に換算しているため、設備メンテナンスの際などに測定装置の位置がずれてしまうと、測定誤差の原因となっていた。また、レーザ式外径測定器や読取顕微鏡でガラス母材の外径を測定する場合は、ガラス母材の外径より大きい幅の窓を、ガラス母材製造用の反応容器に設ける必要があるため、設備が複雑化してコストが増加してしまう。 In the above Patent Documents 1 to 5, the distance between the measuring device and the glass base material that is the object to be measured is measured by a measuring device that irradiates the laser beam and receives the reflected light. Therefore, if the position of the measuring device is deviated during equipment maintenance or the like, it causes a measurement error. Further, when measuring the outer diameter of the glass base material with a laser-type outer diameter measuring instrument or a reading microscope, it is necessary to provide a window having a width larger than the outer diameter of the glass base material in the reaction container for manufacturing the glass base material. This complicates the equipment and increases the cost.
本発明は、測定装置の位置精度に依存せず、被測定物であるガラス微粒子堆積体の形状を精度よく測定可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the glass fine particle deposit body which can measure the shape of the glass fine particle deposit body which is a to-be-measured object accurately, without depending on the positional accuracy of a measuring apparatus.
本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、
ガラス微粒子を出発ロッドに堆積することでガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記ガラス微粒子の堆積中に前記ガラス微粒子堆積体にレーザ光を照射して、前記ガラス微粒子堆積体の表面の曲線形状を測定し、
その測定結果を前記ガラス微粒子堆積体の製造条件に反映させる。
The method for producing a glass particulate deposit according to the present invention comprises:
A method for producing a glass particulate deposit that produces a glass particulate deposit by depositing glass particulate on a starting rod,
Irradiating the glass fine particle deposit with laser light during the deposition of the glass fine particles, and measuring the curved shape of the surface of the glass fine particle deposit,
The measurement result is reflected in the manufacturing conditions of the glass fine particle deposit.
本発明によれば、測定装置の位置精度に依存せず、ガラス微粒子堆積体の形状を精度よく測定することができる。また、ガラス微粒子堆積体を製造する反応容器に設けられるレーザ光透過用の窓は小さいもので良いため、設備は複雑化せずコストの増加を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the shape of the glass particulate deposit without depending on the positional accuracy of the measuring device. Further, since the laser light transmitting window provided in the reaction vessel for producing the glass fine particle deposit body may be small, the equipment is not complicated and the increase in cost can be suppressed.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、
(1)ガラス微粒子を出発ロッドに堆積することでガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記ガラス微粒子の堆積中に前記ガラス微粒子堆積体にレーザ光を照射して、前記ガラス微粒子堆積体の表面の曲線形状を測定し、
その測定結果を前記ガラス微粒子堆積体の製造条件に反映させる。
この構成によれば、測定装置の位置精度に依存せずに、ガラス微粒子堆積体の表面形状を正確に測定することができるため、ガラス微粒子堆積体の変形等を適切に検出することができる。また、ガラス微粒子堆積体を製造する反応容器に設けられるレーザ光透過用の窓は小さいもので良いため、設備は複雑化せずコストの増加を抑制することができる。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
A method for producing a glass particulate deposit according to an embodiment of the present invention,
(1) A method for producing a glass particulate deposit that produces a glass particulate deposit by depositing glass particulate on a starting rod,
Irradiating the glass fine particle deposit with laser light during the deposition of the glass fine particles, and measuring the curved shape of the surface of the glass fine particle deposit,
The measurement result is reflected in the manufacturing conditions of the glass fine particle deposit.
According to this configuration, it is possible to accurately measure the surface shape of the glass fine particle deposit without depending on the positional accuracy of the measuring apparatus, so that deformation or the like of the glass fine particle deposit can be appropriately detected. Further, since the laser light transmitting window provided in the reaction vessel for producing the glass fine particle deposit body may be small, the equipment is not complicated and the increase in cost can be suppressed.
(2)前記ガラス微粒子堆積体の中心軸に対して直交する方向の表面曲率を測定し、
その測定結果から前記ガラス微粒子堆積体の外径を算出し、
算出された前記外径をあらかじめ設定された外径の目標値と比較し、
その比較結果を前記製造条件に反映させることが好ましい。
この構成によれば、ガラス微粒子堆積体の円周面の表面曲率から外径を算出することで、測定装置の位置精度に依存せずに、ガラス微粒子堆積体の外径制御をより正確に行うことができる。
(2) Measure the surface curvature in the direction perpendicular to the central axis of the glass particulate deposit,
Calculate the outer diameter of the glass particulate deposit from the measurement results,
Compare the calculated outer diameter with a preset target value of the outer diameter,
It is preferable to reflect the comparison result in the manufacturing conditions.
According to this configuration, by calculating the outer diameter from the surface curvature of the circumferential surface of the glass fine particle deposit, the outer diameter of the glass fine particle deposit is more accurately controlled without depending on the positional accuracy of the measuring device. be able to.
(3)前記ガラス微粒子堆積体の製造方法はVAD法であって、
前記曲線形状は前記ガラス微粒子堆積体の中心軸方向に沿った方向の形状であることが好ましい。
この構成によれば、VAD法で形成されたガラス微粒子堆積体のテーパ部における縦方向の曲線形状を計測しながら当該テーパ部の形状制御を行うことで、安定した引き上げ制御が可能となる。
(3) The method for producing the glass fine particle deposit is a VAD method,
The curved shape is preferably a shape in a direction along the central axis direction of the glass fine particle deposit.
According to this configuration, it is possible to perform stable pulling control by controlling the shape of the taper portion while measuring the longitudinal curve shape of the taper portion of the glass particulate deposit formed by the VAD method.
(4)前記曲線形状があらかじめ設定された目標形状から外れる場合には前記ガラス微粒子の堆積を停止することが好ましい。
この構成によれば、不良品の発生を未然に防ぐことができ、かつガラス微粒子堆積体の製造状態の監視に要する人手を削減することができる。
(4) It is preferable to stop the deposition of the glass particles when the curved shape deviates from a preset target shape.
According to this structure, generation | occurrence | production of inferior goods can be prevented beforehand and the manpower required for monitoring the manufacturing state of a glass particulate deposit can be reduced.
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, an example of an embodiment of a method for producing a glass fine particle deposit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を説明する製造装置の構成図であり、図2は、図1のガラス微粒子堆積体の先端部分を示す部分拡大図である。なお、以下に示す製造方法としては、VAD(Vapor Phase Axial Deposition)法を例に説明するが、本実施形態はVAD法に限定されるものではない。VAD法と同様にガラス原料から火炎熱分解反応を利用してガラスを堆積させる方法、例えば、OVD(Outside Vapor-phase Deposition)法等に本実施形態を適用することも可能である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a manufacturing apparatus for explaining a method for manufacturing a glass fine particle deposit according to the present embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged view showing a tip portion of the glass fine particle deposit in FIG. As a manufacturing method shown below, a VAD (Vapor Phase Axial Deposition) method will be described as an example, but the present embodiment is not limited to the VAD method. Similarly to the VAD method, the present embodiment can also be applied to a method of depositing glass from a glass raw material using a flame pyrolysis reaction, for example, an OVD (Outside Vapor-phase Deposition) method.
図1に示すように、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置10は、反応容器11を備えている。反応容器11の上方から容器内部に支持棒12が吊り下げられ、支持棒12の下側にダミーガラスロッド13(出発ロッドの一例)が取り付けられている。このダミーガラスロッド13にガラス微粒子が堆積してガラス微粒子堆積体14が形成される。支持棒12は、上端部を昇降装置15により把持されており、昇降装置15によって回転と共に昇降する。この昇降装置15は、制御装置20内の引き上げ制御部21によって制御されている。反応容器11の側壁部には排気管16が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, a
反応容器11の内部下方には、コア用バーナ17およびクラッド用バーナ18が設けられている。各々バーナ17,18には、ガス供給装置19から原料ガス、火炎形成ガスである可燃性ガスおよび助燃性ガスなどが供給される。ガス供給装置19から供給されるガスの供給量は、制御装置20によって制御される。
A
製造装置10の下方には、形状センサ23(測定装置の一例)が設置されている。この形状センサ23は、例えば、2次元レーザ測定器であって、被測定物であるガラス微粒子堆積体14に向けてレーザ光を照射し、ガラス微粒子堆積体14から反射された反射光を受光することでガラス微粒子堆積体14の表面形状、例えば、ガラス微粒子堆積体14の外表面における曲線形状(表面曲率など)を測定可能である。形状センサ23は、具体的には、例えば、被測定物であるガラス微粒子堆積体14にライン状にレーザ光を走査して照射し、その散乱光を三角測量の原理を用いて測定することで、ライン方向と深さ方向の位置からガラス微粒子堆積体14の形状を測定する。形状センサ23で計測された結果は、制御装置20内の外径算出部22に送られる。外径算出部22において、形状センサ23で測定されたガラス微粒子堆積体14の表面形状から、ガラス微粒子堆積体14の外径が算出される。
なお、製造装置10の下方には形状センサ23のレーザ光を透過させるための窓を設ける必要があるが、当該窓はガラス微粒子堆積体14の外径の1/4から1/2程度の幅を有していれば良い。窓の幅が大きいほど広い範囲にレーザ光を照射できるため測定精度は向上するが、必要な精度に応じて窓の幅は適宜選択してよい。
A shape sensor 23 (an example of a measuring device) is installed below the
In addition, although it is necessary to provide a window for transmitting the laser beam of the
図2に示すように、ガラス微粒子堆積体14は、先端部の第一円柱部31と、定常部である第二円柱部32と、第一円柱部31と第二円柱部32との間に形成されるテーパ部33とから形成されている。ガラス微粒子堆積体14の堆積形状の目標値(第一円柱部31の外径D1、第二円柱部32の外径D2、テーパ部33のテーパ角度θ)は、制御装置20内にあらかじめ記憶されている。
As shown in FIG. 2, the
一例として、本実施形態に係るガラス微粒子堆積体14の製造方法においては、制御装置20は、ガラス微粒子の堆積中に、形状センサ23により、ガラス微粒子堆積体14の中心軸に直交する方向における第一円柱部31および第二円柱部32の表面曲率を測定し、その測定結果を外径算出部22へ送信する。外径算出部22は、円柱部31,32の円周面における表面曲率の測定結果に基づき、円柱部31,32の外径D1,D2を算出する。なお、図1においては形状センサ23は1つであるが、第一円柱部31と第二円柱部32とに対応する位置に形状センサ23をそれぞれ配置しても良く、また、形状センサ23を上下に移動させて測定しても良い。
As an example, in the method for manufacturing the
制御装置20は、外径算出部22により算出された外径D1,D2があらかじめ設定された目標値の許容幅内に収まるように、ガラス微粒子堆積体14の引き上げ速度や、原料ガスおよび/または火炎形成ガスの流量を制御する。制御装置20は、外径D1,D2の値が目標値に近づくように、引き上げ速度やガス流量を調整しても良い。具体的には、制御装置20(の引き上げ制御部21)は、昇降装置15に制御信号を送信し、昇降装置15は当該制御信号に基づいてガラス微粒子堆積体14の引き上げ速度の調整を行う。また、制御装置20は、ガス供給装置19に制御信号を送信し、ガス供給装置19は当該制御信号に基づいてコア用バーナ17およびクラッド用バーナ18への原料ガスや火炎形成ガスの供給流量の調整を行う。なお、コア用バーナ17およびクラッド用バーナ18の位置を移動可能な構成とし、制御装置20からの制御信号に基づいてガラス微粒子堆積体14に対するコア用バーナ17およびクラッド用バーナ18の位置調整を行っても良い。
The
上述したように本実施形態の製造方法によれば、ガラス微粒子堆積中にガラス微粒子堆積体14にレーザ光を照射して、ガラス微粒子堆積体14の外表面の曲線形状を測定し、その測定結果をガラス微粒子堆積体14の製造条件(引き上げ速度やガス流量)にフィードバックさせている。これにより、ガラス微粒子堆積体14の第一円柱部31や第二円柱部32の外径が所定の許容幅内に収まるように制御することができる。そのため、高品質のガラス母材を安定して製造することができる。
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, the glass
形状センサ23は、ガラス微粒子堆積体14の円周面の表面曲率だけではなく、ガラス微粒子堆積体14のテーパ部33の形状(例えば、ガラス微粒子堆積体14の中心軸方向に沿った方向の曲線形状)を測定することも可能である。この場合、制御装置20は、形状センサ23により測定されたテーパ部33の縦方向の曲線形状から、テーパ部33のテーパ角度θ(図2参照)を算出する。そして、テーパ角度θが許容幅内に収まるようにガラス微粒子堆積体14の引き上げ速度や、原料ガスおよび/または火炎形成ガスの流量を制御する。このように、テーパ部33の縦方向の曲線形状を計測して製造条件に反映させることで、ガラス微粒子堆積体14の安定した引き上げ制御が可能となる。
The
また、テーパ角度θではなく、テーパ部33の縦方向の曲線形状からテーパ部33の平均的な高さを算出し、この平均高さを一定に維持するように、引き上げ速度や、原料ガスおよび/または火炎形成ガスの流量を制御することも可能である。このような実施形態は、図1に図示したコア用バーナとクラッド用バーナを設置した構成への適用だけではなく、出発ロッドがコア用ガラスロッドであり、その外側にガラス微粒子を堆積させる構成に適用すると特に好ましい。このような構成においては、従来、テーパ部33の特定の一点の高さを一定に維持するように引き上げ速度の制御を行っているが、テーパ部33に凹凸があると引き上げ速度が安定しないという問題があった。これに対して、本実施形態の構成を適用することで、引き上げ速度が安定し、その結果、ガラス微粒子堆積体14の外径を長手方向にわたって一定にできるという効果を得ることができる。
Further, the average height of the taper portion 33 is calculated from the longitudinal curved shape of the taper portion 33 instead of the taper angle θ, and the pulling speed, the source gas, and the like are adjusted so as to keep this average height constant. It is also possible to control the flow rate of the flame forming gas. Such an embodiment is not only applied to the configuration in which the core burner and the cladding burner shown in FIG. 1 are installed, but the starting rod is a core glass rod, and glass particles are deposited on the outside thereof. Application is particularly preferred. In such a configuration, conventionally, the pulling speed is controlled so as to keep the height of a specific point of the tapered portion 33 constant. However, if the tapered portion 33 is uneven, the pulling speed is not stable. There was a problem. On the other hand, by applying the configuration of the present embodiment, the pulling speed is stabilized, and as a result, the effect that the outer diameter of the glass
なお、形状センサ23により測定された円柱部31,32の外径D1,D2やテーパ部33のテーパ角度θが目標値の許容幅から外れる場合は、ガラス微粒子の堆積を停止することが好ましい。また、円柱部31,32の表面曲線にがたつきが生じる、すなわち波打ち形状となっていることが検出された場合にも、ガラス微粒子の堆積を停止することが好ましい。このように、ガラス微粒子堆積体14の堆積形状があらかじめ設定された目標形状から外れたり、異常曲線となっている場合には、ガラス微粒子堆積体14の堆積形状に変形(異常)が発生しているとみなしてガラス微粒子の堆積を停止させることにより、不良のガラス微粒子堆積体(光ファイバ用ガラス母材)の発生を未然に防ぐことができる。
When the outer diameters D1 and D2 of the
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができる。 Although the invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
10:製造装置
11:反応容器
12:支持棒
13:ダミーガラスロッド(出発ロッド)
14:ガラス微粒子堆積体
15:昇降装置
17:コア用バーナ
18:クラッド用バーナ
19:ガス供給装置
20:制御装置
21:引き上げ制御部
22:外径算出部
23:形状センサ(測定装置)
31:第一円柱部
32:第二円柱部
33:テーパ部
10: Production apparatus 11: Reaction vessel 12: Support rod 13: Dummy glass rod (starting rod)
14: Glass particulate deposit 15: Lifting device 17: Core burner 18: Clad burner 19: Gas supply device 20: Control device 21: Pull-up control unit 22: Outer diameter calculation unit 23: Shape sensor (measurement device)
31: First cylindrical portion 32: Second cylindrical portion 33: Tapered portion
Claims (4)
前記ガラス微粒子の堆積中に前記ガラス微粒子堆積体にレーザ光を照射して、前記ガラス微粒子堆積体の外表面の曲線形状を測定し、
その測定結果を前記ガラス微粒子堆積体の製造条件に反映させる、ガラス微粒子堆積体の製造方法。 A method for producing a glass particulate deposit that produces a glass particulate deposit by depositing glass particulate on a starting rod,
Irradiating the glass fine particle deposit with laser light during the deposition of the glass fine particles, and measuring the curved shape of the outer surface of the glass fine particle deposit
A method for producing a glass particulate deposit, wherein the measurement result is reflected in the conditions for producing the glass particulate deposit.
その測定結果から前記ガラス微粒子堆積体の外径を算出し、
算出された前記外径をあらかじめ設定された外径の目標値と比較し、
その比較結果を前記製造条件に反映させる、請求項1に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。 Measure the surface curvature in the direction perpendicular to the central axis of the glass particulate deposit,
Calculate the outer diameter of the glass particulate deposit from the measurement results,
Compare the calculated outer diameter with a preset target value of the outer diameter,
The method for producing a glass particulate deposit according to claim 1, wherein the comparison result is reflected in the production conditions.
前記曲線形状は前記ガラス微粒子堆積体の中心軸方向に沿った方向の形状である、請求項1に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。 The method for producing the glass fine particle deposit is a VAD method,
The method for producing a glass particulate deposit according to claim 1, wherein the curved shape is a shape in a direction along a central axis direction of the glass particulate deposit.
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JP2020055722A (en) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | 信越化学工業株式会社 | Method for manufacturing optical fiber glass preform |
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2016
- 2016-03-28 JP JP2016063102A patent/JP6790410B2/en active Active
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