JP2697927B2 - 棒状体の加熱溶融延伸方法 - Google Patents

棒状体の加熱溶融延伸方法

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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
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  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 『産業上の利用分野』 本発明は加熱により溶融(軟化も含む)する棒状体の
加熱溶融延伸方法に関する。
『従来の技術』 周知の通り、ガラス製の棒状体などは、これを加熱溶
融することにより、所要の外径に減径することができ
る。
ちなみに、石英系の光ファイバ母材を減径するとき、
光ファイバ母材をその一端部から他端部にわたり加熱溶
融しつつ、加熱溶融された光ファイバ母材の端部をその
軸方向へ延伸している。
この際、光ファイバ母材の溶融部分は、その延伸方向
へ向かうにしたがい外径が縮小し、紡錘の先端形状のよ
うに変形する。
したがって、光ファイバ母材の原形部と仕上部との間
には、メニスカス(meniscus)と称するテーパ状にくび
れた溶融変形部が生じる。
このようにして光ファイバ母材を加熱溶融下で延伸す
るとき、上記溶融変形部の外径を測定し、かつ、その外
径測定値を光ファイバ母材の延伸系へフィードバックし
て、光フィイバ母材の仕上部外径を目標値に制御する。
かかる技術の公知文献としては、たとえば、特公昭59
−18325号公報をあげることができる。
『発明が解決しようとする課題』 従来におけるこの種の技術は、先に例示した公知文献
をはじめ、きわめて上位の概念が示されているのみであ
り、実用上の具体性に欠ける。
殊に、光ファイバ母材の溶融変形部から外径情報を採
取すべき位置、すわち、溶融変形部の外径測定位置につ
いて、その測定位置が熱源に近いときは、応答性、制御
性が良好であるものの、溶融変形部の外径測定値と母材
仕上部との差が大きく、母材原形部の外径変動をそのま
ま吸収できない難点があり、逆に、その測定位置が母材
仕上部に近いときは、溶融変形部の外径測定値と母材仕
上部との差が小さいものの、応答性が悪く、ハンチング
により制御不能をきたす。
したがって、現状では、溶融変形部に関する適切な位
置での外径測定に基づき、母材の仕上部外径を目標値に
仕上げるのが困難であり、試行錯誤を繰り返している。
本発明はこのような技術的課題に鑑み、加熱溶融手段
と延伸手段とを併用して棒状体を減径するとき、その棒
状体の溶融変形部における外径測定位置を適切に設定
し、その適切な測定位置から得たデータを棒状体の延伸
系へフィードバックすることにより、加工精度の高い減
径棒状体を歩留りよく得ることのできる方法を提供しよ
うとするものである。
『課題を解決するための手段』 本発明は、所期の目的を達成するため、棒状体をその
端部から順次加熱溶融しつつ、加熱溶融された棒状体の
端部をこれの軸方向へ延伸して、棒状体の延伸端側に減
径された仕上部を形成するとともに、棒状体の原形部か
ら仕上部にわたる溶融変形部の外径を一点測定し、その
外径測定値とその溶融変形部分における目標外径との差
を棒状体の延伸制御系へフィードバックして、棒状体の
仕上部外径を制御する方法において、定常延伸運転時で
の上記棒状体の溶融変形部の軸方向の勾配をA、その溶
融変形部の外径をDとした場合、当該溶融変形部の外径
を0.2×10-2(mm-1)≦A/D|≦1.5×10-2(mm-1)の範囲
内の仕上径側の位置において測定することを特徴とす
る。
『作 用』 本発明方法は、既述の通り、棒状体をその端部から順
次加熱溶融しつつ、加熱溶融された棒状体の端部をこれ
の軸方向へ延伸する。
こうして棒状体を加熱溶融し延伸すると、棒状体の原
形部と、延伸のより生じた棒状体の仕上部との間には、
溶融変形部(メニスカス)が必然的に生じる。
本発明方法の場合、上記棒状体における溶融変形部の
軸方向の勾配をA、その溶融変形部の外径をDとした場
合、当該溶融変形部の外径を0.2×10-2(mm-1)≦|A/D|
≦1.5×10-2(mm-1)の範囲内の仕上径側の位置におい
て測定し、その外径測定値と、その溶融変形部分におけ
る目標外径、すなわち、仕上部を外径目標値に仕上げる
ためにその溶融変形部分に求められる目標外径との差を
棒状体の延伸系へフィードバックして、棒状体の仕上部
外径を制御するから、以下のようになる。
その一つとして、上記測定範囲内にある溶融変形部
は、これの温度が十分に高く、かつ、粘度が低いので、
外径制御時の応答性がよくなる。
他の一つとして、上記測定範囲内にある溶融変形部
は、固化する仕上部に近いので、かつ外径測定値と仕上
部外径との差が小さく、かつ、棒状体の原形部からも離
れているので、当該原形部の影響(外径変動)が仕上部
にまで波及しがたく、その仕上部の外径変動が小さい。
かくて、加熱溶融延伸により減径された棒状体の仕上
部は、その外径目標値に対し精度高く仕上がる。
『実 施 例』 本発明方法の実施例につき、図形を参照して説明す
る。
第1図、第2図は、太径の棒状体11を細径の棒状体に
減径する際の実施例である。
この棒状体11は、たとえば、石英系の光ファイバ母材
からなり、コア部とクラッド部とを備えている。
第1図、第2図において、軸方向の動きを拘束されて
回転する棒状体11の一端すなわち基端は、回転自在な定
置チャック(図示せず)により保持され、回転しながら
軸方向へ移動する棒状体11の他端すなわち延伸端は、軸
方向に往復動自在かつ回転自在な移動チャック(図示せ
ず)により保持される。
場合により、棒状体11の基端は、回転自在で軸方向へ
低速移動するチャックにより保持され、棒状体11の延伸
端は、回転自在で軸方向へ高速移動するチャックにより
保持される。
これら対をなすチャックは、いずれも、公知ないし周
知のものが採用される。
第1図、第2図において、熱源としてのバーナ21は、
そのバーナ角度が調整自在な公知ないし周知の酸水素炎
バーナからなり、当該バーナ21は、所定位置に配置され
て図示しない移動型の支持手段により支持されている。
外径測定装置22は、レーザビームの照射機能、受光検
知機能を有する光学系からなり、対をなす光照射器23お
よび受光検知器24と、これら両器を連結するための連結
具25とを備えている。
外径測定装置22において、光照射器23と受光検知器24
とは、連結具25を介して相互に連結され、互いに対面し
ている。
さらに、外径測定装置22は、送り軸(ネジ軸)26と軸
受スタンド27とを主体にした移動調整機構28を介して、
水平方向へ移動自在なるよう支持されている。
第1図、第2図において、太径の棒状体11を所要の細
径に加工するとき、バーナ21を介して棒状体11をその一
端から他端へと順次加熱溶融し、当該棒状体11の延伸端
を保持しているチャックを第2図の矢印方向へ移動させ
る。
かかる加熱溶融と延伸により、棒状体11の延伸側が順
次所定の外径に減径されて固化する。
この場合、棒状体11の原形部12から仕上部14までの部
分が、紡錘の先端形状のように変形した溶融変形部13と
なる。
こうして棒状体11を減径加工するとき、前述した所定
の位置において、溶融変形部13の外径を測定する。
これに際しては、外径測定装置22の光照射器23から溶
融変形部13の測定位置に向けてレーザビームを照射し、
その透過光を外径測定装置22の受光検知器24で受光する
ことにより、溶融変形部13の外径を測定する。
かくて、測定された溶融変形部13の外径測定値が、外
径測定装置22の受光検知器24から棒状体11の延伸制御
系、すなわち、棒状体の延伸端を保持して移動する軸方
向の駆動系統(図示せず)へ入力され、棒状体11の延伸
速度が適切な制御されるので、棒状体11の仕上部14が高
精度に仕上がる。
つぎに、本発明方法のより具体的な例について述べ
る。
棒状体11として、原形部12の外径23.0mmφの石英系光
ファイバ母材を用い、これを外径13.0mmφの仕上部14に
仕上げることとした。
さらに、バーナ21の移動速度VBは10mm/minとした。
第3図は、この具体例における棒状体11の外径実測値
と、溶融変形部13の外径測定位置(基準点0=バーナ21
の中心)とを示し、第4図は、溶融変形部13の勾配と外
径測定位置との関係を示す。
第3図の測定位置P1、P2、P3と、第4図の測定位置
P1、P2、P3とは互いに対応する。
第3図において、溶融変形部13における溶融変形部13
の測定位置をP2とし、この測定位置から得た測定データ
に基づいて所定の外径制御を行なったとき、仕上部14の
外径(目標値13.0mmφ)が、13.0±0.05mmφに仕上がっ
た。
溶融変形部13の測定位置について、第3図、第4図を
内容をまとめると、つぎに示す表のようになる。
この表から明らかなように、溶融変形部13の外径Dを
0.2×10-2(mm-1)≦|A/D≦|1.5×10-2(mm-1)の範囲
内において測定し、その溶融変形部13の外径測定値とそ
の溶融変形部分における目標外径との差を棒状体11の延
伸系へフィードバックして、仕上部14の外径を制御する
ときは、外径変動の小さい仕上部14が得られ、特に、0.
4×10-2(mm-1)≦|A/D≦1.0×10-2(mm-1)の範囲内は
最適値であるといえる。
それに対し、|A/D|が1.5×10-2(mm-1)を上回る測定
位置のとき、たとえば、第3図、第4図に示す測定位置
P1のとき、溶融変形部13の外径測定値と仕上部14外径と
の差が大きく、原形部12の外径変動を吸収することがで
きず、さらに、|A/D|が0.2×10-2(mm-1)を下回る測定
位置のとき、たとえば、第3図、第4図に示す測定位置
P3のとき、外径制御時の応答性が悪く、ハンチングによ
る制御不能をきたす。
したがって、棒状体11を加熱溶融してこれを延伸する
とき、溶融変形部13の外径Dを0.2×10-2(mm-1)≦|A/
D|≦1.5×10-2(mm-1)の範囲内において測定すること
は技術的に有効であり、それが上述の具体例により実証
された。
『発明の効果』 以上説明した通り、本発明方法は棒状体を加熱溶融な
らびに延伸して棒状体の延伸端側に減径された仕上部を
形成するとき、0.2×10-2(mm-1)≦|A/D|≦1.5×10-2
(mm-1)の範囲内において溶融変形部の外径を測定し、
その測定データに基づくフィードバック制御により、棒
状体の仕上部外径を制御するから、仕上げ精度の高い減
径棒状体が安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明方法の一実施例を略示した要部
正面図と要部縦断側面図、第3図は棒状体の外径実測値
と外径測定位置との関係を示した図、第4図は溶融変形
部の勾配と外径測定位置との関係を示した図である。 11……棒状体 12……棒状体の原形部 13……棒状体の溶融変形部 14……棒状体の仕上部 21……バーナ 22……外径測定装置 23……外径測定装置の光照射器 24……外径測定装置の受光検知器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】棒状体をその端部から順次加熱溶融しつ
    つ、加熱溶融された棒状体の端部をこれの軸方向へ延伸
    して、棒状体の延伸端側に減径された仕上部を形成する
    とともに、棒状体の原形部から仕上部にわたる溶融変形
    部の外径を一点測定し、その外径測定値とその溶融変形
    部分における目標外径との差を棒状体の延伸制御系へフ
    ィードバックして、棒状体の仕上部外径を制御する方法
    において、定常延伸運転時での上記棒状体の溶融変形部
    の軸方向の勾配をA、その溶融変形部の外径をDとした
    場合、当該溶融変形部の外径を0.2×10-2(mm-1)≦|A/
    D|≦1.5×10-2(mm-1)の範囲内の仕上径側の位置にお
    いて測定することを特徴とする棒状体の加熱溶融延伸方
    法。
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