JP3871466B2 - 光ファイバプリフォームの製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバプリフォーム（以下、プリフォームという）の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信用、光学用の光ファイバは、ＣＶＤ法、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法などにより製造される。これらの製造方法では、通常、まず、外径１１０〜２００ｍｍのガラス母材が作製され、次いで、このガラス母材は実際に光ファイバに線引きするときに使用されるガラス母材の外径３０〜１００ｍｍよりも３〜５ｍｍ太い外径にまで一次延伸される。この一次延伸工程では、電気炉または火炎バーナーを用いた、いわゆるガラス旋盤が用いられる。外径が１００ｍｍ以下のガラス母材は、一次延伸するのにガラス旋盤を用いることが可能であるが、これより大きなガラス母材については、火炎バーナーでは熱量が不足するため、一般に電気炉が用いられる。
この電気炉（延伸装置）は、約２０００℃に加熱され、炉の上部から送り込まれたガラス母材を縮径する。電気炉での一次延伸は、最終目標より５〜１０％太い外径に設定される。
【０００３】
一次延伸されたガラス母材は、ガラス旋盤等により、二次延伸加工が行われ、精密に外径が調整される。
二次延伸加工は、通常、ガラス旋盤を使用して、延伸、両端絞り、ファイヤーポリッシュ、仕上がり外径測定の順で行われる。
ガラス旋盤による二次延伸加工の省力化を図るため、ガラス母材の外径を測定し、その測定結果からガラス母材の延伸条件を自動的に制御する技術が報告されている（特開昭６１−２９５２５３号公報参照）。
【０００４】
二次延伸加工において使用される従来のガラス旋盤の構造を図２に示す。ガラス母材の外径測定は、バーナー台２上に設置された外径測定器４で行われる。また、ガラス母材Ａを固定するチャック部１ａ、１ｂには、通常、衝突防止リミッター５が設置されており、ガラス旋盤に万一何らかの不調があった場合でも、バーナー台２が衝突防止リミッター５に接触すると全体の駆動系が停止し、ガラス母材を加熱して溶融部ａを形成するバーナー３へのガス供給が遮断されるような安全設計がなされている。
二次延伸加工が自動的に行われるガラス旋盤では、安全性を確保する点で、この安全設計の存在が非常に重要である。しかしながら、この安全設計が作動すべきではないにもかかわらず、作動したために、二次延伸加工の工程全体が途中で中断する場合がある。
【０００５】
延伸、両端部の絞り、ファイヤーポリッシュの各工程前には、ガラス母材の外径を測定し、その測定結果から加熱する開始位置や終了位置などが決定される。例えば、延伸後にガラス母材の両端部の絞りを行う位置を決定するには、ガラス母材の全長に亙り、その外径を測定する必要がある。
しかしながら、ガラス母材の外径を測定する開始位置及び終了位置を正確に指示することは困難である。外径測定の開始位置及び終了位置を指示するためには延伸したガラス母材の長さを求める必要がある。延伸したガラス母材の長さは、延伸前のガラス母材の体積と延伸時のガラス母材の設定外径から、算出して求めることができる。
ところが、実際には延伸時に設定したガラス母材の設定外径と実際に延伸した後の外径とは必ずしも一致しない。例えば、外径６５ｍｍで、長さ１２００ｍｍのガラス母材を、設定外径６０ｍｍとして延伸すると、延伸後のガラス母材の長さは、計算上１４０８ｍｍとなる。しかし、実際の延伸外径が設定外径よりも１ｍｍ太い６１ｍｍとなることがあり、この場合は延伸後のガラス母材の長さは１３６３ｍｍとなり、予定された長さである１４０８ｍｍより４５ｍｍも短いものができてしまう。その場合、延伸終了後、外径測定器は、本来指示されるべき位置ではなく、予め算出した長さに基づいて指示される位置に移動を続けるので、バーナー台がチャック部にある衝突防止リミッターと接触してしまい、両端部の絞り、ファイヤーポリッシュ、仕上がり外径測定の工程が残っているにもかかわらず二次延伸加工の自動プログラムが停止する場合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごとく、ガラス母材の延伸、両端部の絞り、ファイヤーポリッシュ及び仕上がり外径測定を行う際におけるガラス母材の外径測定時に、外径測定器を設置したバーナー台が、衝突防止リミッターに接触して、二次延伸加工の自動プログラムが停止してしまうという問題点があった。
そこで、本発明は、ガラス母材の外径測定の開始位置及び終了位置の間を正確かつ自動的に外径測定することができ、二次延伸加工を途中で中断させることなく、全ての工程を連続して自動化することができるプリフォームの製造方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、チャック部にある衝突防止リミッターの内側に、外径測定器用の制御装置を設け、それにバーナー台が接触した時に外径測定の開始位置又は終了位置とするようにプログラム上で設定することで、自動的にガラス母材の二次延伸加工を問題なく行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のプリフォームの製造方法は、ガラス母材の延伸、両端部の絞り、ファイヤーポリッシュ及び仕上がり外径測定の順で連続して行われるガラス母材の延伸加工方法であって、ガラス母材の外径測定時に、外径測定の開始位置及び終了位置が、対向して配置された、衝突防止リミッターの内側に設けた外径測定制御手段により示され、外径測定の開始位置及び終了位置の間を加熱手段と外径測定手段を共に備えた移動手段が移動して、ガラス母材の外径測定を行うことを特徴とする。
また、本発明のプリフォームの製造装置は、上記製造方法を実施するための装置であり、ガラス母材の保持手段と、ガラス母材の軸方向に沿って移動可能な加熱手段及び外径測定手段を共に備えた移動手段と、ガラス母材をその軸方向に牽引する手段と、前記加熱手段及び外径測定手段を共に備えた移動手段が前記保持手段に衝突するのを防止する衝突防止リミッターとを備えた光ファイバプリフォームの製造装置であって、該装置の両側に、前記衝突防止リミッターとその内側にガラス母材の外径測定の開始位置又は終了位置を示す外径測定制御手段とをガラス母材に沿って対向して配置した、ことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のプリフォームの製造装置を例示した概略説明図である。図１において、１ａ、１ｂは回転チャックであり、石英ダミー棒（斜線部）に接続したガラス母材Ａを保持しつつ回転し、ガラス母材Ａをその軸方向に牽引するガラス母材の保持手段及び牽引手段である。
４はガラス母材Ａの軸方向に沿って移動可能な外径測定手段としての外径測定器であり、例えば、非接触型のレーザー外径測定器が挙げられる。外径測定器４は、ガラス母材Ａが牽引される軸方向に直交して対向配置される。また、３はガラス母材Ａの軸方向に沿って移動可能な加熱手段としてのバーナーである。バーナー３と外径測定手段４は、近接してバーナー台２に取り付けられる。
【０００９】
さらに、本発明の特徴として、バーナー３及び外径測定器４が回転チャック１ａ、１ｂに衝突するのを防止する衝突防止リミッター５，５の内側に、外径測定制御手段としての外径測定制御装置６，６を対向配置する。
すなわち、ガラス母材の体積と設定外径から算出して得られるガラス母材の長さに基づき、ガラス母材の外径測定の開始位置及び終了位置を決定し、外径測定制御装置６，６が自動的に外径測定の開始位置及び終了位置を示すようにプログラム上に設定する。そして、外径測定器４を固定したバーナー台２が、一方の外径測定制御装置６から他方の外径測定制御装置６に接触するまで移動して、ガラス母材の外径測定を行うことにより、正確かつ自動的に外径測定の開始位置及び終了位置の間を外径測定する。これにより、二次延伸加工の工程を途中で中断させることなく、自動的に連続してプリフォームを製造することができる。
【００１０】
【実施例】
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１１】
（実施例）
外径６５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのガラス母材をガラス旋盤にて二次延伸加工した。ガラスダミー棒を回転チャック部にセットし、ガラス母材の両端とガラスダミー棒を加熱溶着することにより、ガラス母材をガラス旋盤にセットした。
延伸前のガラス母材の体積及び目標外径（６０ｍｍ）のみ作業者がセットし、その後は、順に外径測定、延伸、外径測定、両端部の絞り、外径測定、ファイヤーポリッシュ、仕上がり外径測定を自動的に行うように、コンピュータのプログラムを設定した。なお、回転チャック部には、図１に示すように、リミッターの前に外径測定制御装置（構造上はリミッターと同一）を設置し、外径測定時にこれにバーナー台が接触すると外径測定の開始位置あるいは終了位置とするようにプログラム上に設定した。
【００１２】
（比較例）
実施例と同様に、外径６５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのガラス母材をガラス旋盤にセットし、自動的に二次延伸加工した。しかしながら、外径測定制御装置を設置せず、外径測定におけるバーナー台移動区間は、延伸後では、前工程の体積と設定外径から算出した値を用いた。
【００１３】
（結果）
実施例においては、３０回の検討を行ったが、１度も途中で中断することがなかったのに対し、比較例では、３０回の検討を行った結果、５回はリミッターにバーナー台が接触することで、自動プログラムが中断した。
【００１４】
【発明の効果】
本発明により、延伸、両端部の絞り、ファイヤーポリッシュ及び仕上がり外径測定を行う際におけるガラス母材の外径測定時に、ガラス母材の外径測定の開始位置及び終了位置の間を正確かつ自動的に外径測定することができ、二次延伸加工の工程を途中で中断させることなく、全ての工程を連続して自動化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の製造装置の一例を示す概略説明図である。
【図２】 通常のガラス旋盤の一例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１ａ ：回転チャック ６ ：外径測定制御装置
１ｂ ：回転チャック（テールストック） ａ ：溶融部
２ ：バーナー台（バーナーと外径測定器の移動台）
３ ：バーナー 斜線部：石英ダミー棒
４ ：外径測定器 Ａ ：ガラス母材
５ ：リミッター

Claims (2)

1. ガラス母材の延伸、両端部の絞り、ファイヤーポリッシュ及び仕上がり外径測定の順で連続して行われるガラス母材の延伸加工方法であって、ガラス母材の外径測定時に、外径測定の開始位置及び終了位置が、対向して配置された、衝突防止リミッターの内側に設けた外径測定制御手段により示され、外径測定の開始位置及び終了位置の間を加熱手段と外径測定手段を共に備えた移動手段が移動して、ガラス母材の外径測定を行うことを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
2. ガラス母材の保持手段と、ガラス母材の軸方向に沿って移動可能な加熱手段及び外径測定手段を共に備えた移動手段と、ガラス母材をその軸方向に牽引する手段と、前記加熱手段及び外径測定手段を共に備えた移動手段が前記保持手段に衝突するのを防止する衝突防止リミッターとを備えた光ファイバプリフォームの製造装置であって、該装置の両側に、前記衝突防止リミッターとその内側にガラス母材の外径測定の開始位置又は終了位置を示す外径測定制御手段とをガラス母材に沿って対向して配置した、ことを特徴とする光ファイバプリフォームの製造装置。

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