JP3824442B2 - 光ファイバプリフォームロッドの熔断装置および熔断方法 - Google Patents

光ファイバプリフォームロッドの熔断装置および熔断方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの原材料である光ファイバプリフォーム母材から中間材料である光ファイバプリフォームロッドを溶融延伸しながら、適宜な長さに熔断する装置および熔断する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバは、石英ガラスを主成分とする多孔質ガラス母材を原材としている。多孔質ガラス母材を焼結し、脱水および透明ガラス化したものは光ファイバプリフォーム母材と呼ばれる。直径100mm以上であるこの母材を、約2000℃の加熱炉へ下降させつつ加熱し、延伸装置により直径30〜80mmに延伸し、光ファイバプリフォームロッドとする。これを1000〜1300mmの長さに切断した後、線引機で線引きすると光ファイバが得られる。
【0003】
光ファイバプリフォームロッドを切断するには、ダイアモンドカッターで傷を付け衝撃を与えて、機械的に破断する方法により行われる。この方法では、破断面がロッドの軸方向に対し斜めであったり凹凸を有していたりする。そのため、ガラス旋盤を用いて火炎バーナにより両端を熔断して滑らかにした後、線引きしなければならず、操作が煩雑なうえ、熔断部分のガラスの損失が大きい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、光ファイバプリフォーム母材が延伸されたプリフォームロッドを簡便な構成で生産効率よく高品質に熔断する装置、および熔断方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明のプリフォームロッド熔断装置は、実施例に対応する図面を参照して説明すると以下のとおりである。
【0006】
プリフォームロッド熔断装置は、図1に示すとおり、光ファイバプリフォーム母材1を溶融延伸したプリフォームロッド2を把持して引下げる延伸用把持具8の下方に、その引下げ速度に同期して下降し、ロッド2を囲んだ輪状ガス流出口23を有するリング状火炎バーナ14と、リング状火炎バーナ14より下方に、その下降速度に同期してロッド2を把持して引下げる熔断用把持具16とを有している。
【0007】
本発明のプリフォームロッド熔断方法は、光ファイバプリフォーム母材2を溶融延伸して引下げられつつあるプリフォームロッド2を、その引下げに同期して下降する輪状の火炎15でロッド2を全周囲から溶融しつつ、その溶融点から下方でロッド2をさらに引下げて溶融点を分離させることを特徴としている。
【0008】
ロッド2の溶融延伸の引下速度と火炎15の下降速度が同一に同期し、その同一同期速度に対して、溶融点から下方でさらに引下げる速度が常時は同一に同期し、熔断分離時の前後で増速させることにより実施することができる。
【0009】
延伸用把持具8とリング状火炎バーナ14との下降速度は、下降速度制御回路13に繋がったモータ12の回転速度を制御することにより、調整される。熔断用把持具16の下降速度は、下降速度制御回路20に繋がったモータ19の回転速度を制御することにより、調整される。
【0010】
リング状バーナ14を用いると、ロッド2の全周囲を均一に加熱できる。そのため、光ファイバプリフォーム母材1やロッド2を回転させる必要がない。また、ロッド2の全周囲を加熱するため熱効率が良く、リング状バーナ9の火炎温度を高温にする必要がない。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明を適用するプリフォームロッド熔断装置の実施例を示す斜視図である。
【0012】
プリフォームロッド熔断装置は、図1に示すように、光ファイバプリフォーム母材1が加熱炉6を通過して溶融延伸されたプリフォームロッド2を把持している延伸用把持具8と、延伸用把持具8の下方でロッド2が貫入しているリング状バーナ14と、リング状バーナ14より下方でプリフォームロッド2を把持している熔断用把持具16とを有している。
【0013】
延伸用把持具8とリング状バーナ14とは台座9に搭載されている。台座9は、下降速度制御回路13に接続されたモータ12へ繋がった螺合棒11と、ガイド棒10とを有している。
【0014】
熔断用把持具16は下降速度制御回路20に接続されたモータ19へ繋がった螺合棒18とガイド棒17とを有している。
【0015】
プリフォームロッド熔断装置の上方には、光ファイバプリフォーム母材1の挿入されるチャンバー5が配置されている。チャンバー5は、外周に加熱炉6を有している。チャンバー5の下方にはガイドルーラー7が配置されている。
【0016】
リング状バーナ14は、図2に示すように、水素ガス供給管21と酸素ガス供給管22とに繋がった輪状ガス流出口23を有している。リング状バーナ14の外周部には、冷却水供給管25および排水管26に繋がった冷却管24が配置されている。
【0017】
なお、輪状ガス流出口23は、単層であって水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを噴出する構造であってもよく、多層たとえば三層であって上下層から水素ガスを噴出し中層から酸素ガスを噴出する構造であってもよい。
【0018】
光ファイバプリフォームの熔断装置は、以下のように使用される。
上端にダミー棒4を接続した光ファイバプリフォーム母材1を、チャンバー5に挿入する。加熱炉6を2000℃に加熱しながら、ダミー棒4の上方に接続されたモータ(不図示)を駆動させ垂直に母材1を下降させる。母材1は加熱炉6の熱量により溶融する。溶融延伸開始当初に母材1の下端に接続しておいた別なダミー棒を延伸用把持具8で挟んで把持する。下降速度制御回路13により回転速度を調整されたモータ12を駆動すると螺合棒11が回転し、台座9に搭載されている延伸用把持具8は、母材1の下降速度より速い一定速度で下降し、所定の太さに延伸された光ファイバプリフォームロッド2の形成を開始する。十分な長さのロッドを形成したら延伸用把持具8を開放し、下降速度制御回路13によりモータ12を逆回転させて、延伸用把持具8を初期位置Aに迅速に移動させる。すると十分な長さに延伸されたロッド2は、リング状バーナ14へ貫入される。延伸用把持具8の開放により離脱されたダミー棒は不要となるので、機械的な破断等により切断する。この後、熔断工程が開始される。
【0019】
まず、ロッド2を延伸用把持具8で挟んで把持し、下降速度制御回路13により回転速度を調整されたモータ12を駆動させ、延伸用把持具8を母材1の下降速度より速い一定速度で下降し、光ファイバプリフォームロッド2の形成を継続する。同時に、熔断用把持具16がロッド2を挟んで把持する。下降速度制御回路20により回転速度を調整されたモータ19を駆動させ、延伸用把持具8と同一の速度で熔断用把持具16を下降させる。延伸用把持具8と熔断用把持具16とは、夫々ガイド棒10と17とにより垂直に下降しているので、ロッド2は歪むことなく延伸される。熔断すべき所定の長さのロッドが形成されたところで、延伸用把持具8と同一の速度で下降しているリング状バーナ14へ、水素ガスと酸素ガスとを供給し点火すると、火炎15により加熱されたロッド2表面は溶融し始める。この溶融点でのロッド2の全周囲が2000℃となったことを、赤外線センサ(不図示)により確認後、下降速度制御回路20の指令で回転速度を速めたモータ19により、熔断用把持具16を引下げる速度が増速する。リング状バーナ14による溶融点は、徐々に細くなりついには熔断される。熔断部分は滑らかな円錐形である。
【0020】
熔断後に、リング状バーナ14を消火し、延伸用把持具8を開放し所定の長さに熔断されたロッドを離脱させる。次いで、下降速度制御回路13の指令によりモータ12を逆回転させて、延伸用把持具8を初期位置Aに迅速に移動させる。その後、延伸用把持具8はロッド2を挟んで把持し、モータ12を駆動させることにより一定速度で下降され、ロッド2の形成を継続する。一方、下降速度制御回路20によりモータ19を逆回転させて、熔断用把持具16を初期位置Bに移動させる。これを繰り返すと連続的に、所期の長さにロッドを熔断することができる。
【0021】
リング状バーナの加熱効率が良く過剰に加熱する必要がないため、熔断面に、ガラスを2000℃よりも高温で加熱したとき発生するガラス表面の不透明化は認められない。
【0022】
上記実施例に従い、熔断したプリフォームロッドを試作した。
直径120mmの光ファイバプリフォーム母材を10mm/分の速度で下降させた。加熱炉である電気炉を2000℃に加熱し、母材の下端を把持している延伸用把持具を34mm/分の速度で引下げると、直径65mmの光プリフォームロッドが形成された。水素ガス300L/分および酸素ガス120L/分が供給されたリング状バーナと熔断用把持具とを34mm/分の速度で下降させ、バーナの火炎により10分間加熱しロッドが溶融したところで、熔断用把持具の引下げる速度を増速すると熔断された。熔断面は円錐形となっており、表面は透明であった。
【0023】
なお、延伸用把持具8とリング状バーナ14とは単一のモータ12により下降する実施例を示したが、下降速度制御回路を有する別々なモータにより下降させてもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の光ファイバプリフォームロッドの熔断装置を用いると、延伸および熔断のために光ファイバプリフォーム母材やロッドを軸回転させる必要がないため、延伸装置や熔断装置は簡略な構造とすることができる。熔断されたロッドは、両端が円錐形であり、表面が透明であるため、整形処理や表面研磨処理を行うことなく、そのままの形状で線引きして光ファイバとすることができる。そのためロッドの整形処理等による損失がなく、生産効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する光ファイバプリフォーム熔断装置の実施例を示す斜視図である。
【図2】本発明を適用する光ファイバプリフォーム熔断装置の実施例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
1は光ファイバプリフォーム母材、2はプリフォームロッド、4はダミー棒、5はチャンバー、6は加熱炉、7はガイドローラー、8は延伸用把持具、9は台座、10・17はガイド棒、11・18は螺合棒、12・20はモータ、13・20は下降速度制御回路、14はリング状バーナ、15は火炎、16は熔断用把持具、21は水素ガス供給管、22は酸素ガス供給管、23は輪状ガス流出口、24は冷却管、25は冷却水供給管、26は冷却水排水管、Aは延伸用把持具の初期位置、Bは熔断用把持具の初期位置である。

Claims (3)

  1. 光ファイバプリフォーム母材を溶融延伸したプリフォームロッドを把持して引下げる延伸用把持具の下方に、その引下げ速度に同期して下降し、該ロッドを囲んだ輪状ガス流出口を有するリング状火炎バーナと、該リング状火炎バーナより下方に、その下降速度に同期して該ロッドを把持して引下げる熔断用把持具とを有しているプリフォームロッド熔断装置。
  2. 光ファイバプリフォーム母材を溶融延伸して引下げられつつあるプリフォームロッドを、その引下げに同期して下降する輪状の火炎で該ロッドを全周囲から溶融しつつ、その溶融点から下方で該ロッドをさらに引下げて溶融点を分離させることを特徴とするプリフォームロッド熔断方法。
  3. 該ロッドの前記溶融延伸の引下速度と該火炎の下降速度が同一に同期し、その同一同期速度に対して、前記溶融点から下方でさらに引下げる速度が常時は同一に同期し、熔断分離時の前後で増速させることを特徴とする請求項2に記載のプリフォームロッド熔断方法。
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