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

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。

Images