JP5959655B2 - ガラスから成る円柱状部材を延伸により製造する方法 - Google Patents
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Description
このことを達成する目的で、特開平03−037129による光ファイバ製造方法によれば、ネックダウン部の温度をできるかぎり一定に保持することが提案されている。この場合、ガラスプリフォームが上方からリング状の加熱電気炉へ送り込まれ、そこにおいて軟化され、ネックダウン部を形成しながら軟化領域から光ファイバが引き出される。そしてファイバは線径測定装置を通過し、これによってファイバ線径が連続的に測定される。このファイバ引き出し装置には、ファイバ引張力測定装置が設けられている。ファイバ線径と引張力の測定値は、閉ループ制御ユニットへ供給される。ここで引張力は、ネックダウン部におけるガラス温度に対する尺度として用いられ、加熱電気炉の温度を閉ループ制御するために利用される。
公知の方法におけるプロセスモデルベースの閉ループ制御コンセプトを用いても、部材の直径変動を完全には排除できない。
本発明によればこの課題は、冒頭で述べた形式のものから出発し、温度閉ループ制御回路において以下の措置をとるようにしたことによって解決される。すなわち、
−円柱状プリフォーム表面の上方の測定位置における第1の温度値Tobenを持続的に測定する。
−上方の測定位置から引き出し軸の方向で離間された下方の測定位置における第2の温度値Tuntenを持続的に測定する。ただし上方と下方の測定位置間に、括れ部または少なくともその一部分が延在する。
−第1の温度値Tobenと第2の温度値Tuntenの測定位置間の領域における円柱状プリフォームの温度分布を計算し、第1の温度値Tobenと第2の温度値Tuntenをモデル入力パラメータとして用い、アルゴリズム的モデルに基づき、モデリングされた変形温度Tmodellを求める。
−モデリングされた変形温度Tmodellを、温度閉ループ制御回路の制御量として用い、加熱ゾーン温度Tofenを、温度閉ループ制御回路の操作量として用いる。
図1による引き出し装置には抵抗加熱炉が含まれており、これは実質的に垂直方向に配向されたグラファイトから成る加熱管1から成り、この加熱管1は水平方向の断面で環状の加熱空間3を取り囲んでいる。加熱管1の上方開口端部から中に向かって石英ガラスの中空円柱体4が入り込んでおり、この中空円柱体4の長手軸5は加熱管1の中心軸2と同軸に配向されている。
Claims (8)
- 温度閉ループ制御回路を含む複数の閉ループ制御回路を備えたプロセス制御を用いて、ガラスから成る円柱状部材を円柱状プリフォーム(4)の延伸により製造する方法であって、
前記円柱状プリフォーム(4)を、一方の端部を先頭に加熱ゾーン温度Tofenの加熱ゾーン(3)へ送り速度Vfで供給し、該加熱ゾーン(3)内で部分的に軟化させ、
括れ部(11)を生じさせながら、軟化領域から引き出し速度Vsで引き出し軸(2)の方向に、延伸部材(12)を連続的に引き出し、該延伸部材(12)から該部材の長さをカットして、前記ガラスから成る円柱状部材を形成する方法において、
前記温度閉ループ制御回路内で以下のステップを実行する、すなわち、
円柱状プリフォーム表面の上方の測定位置(E1)における第1の温度値Tobenを持続的に測定するステップと、
前記上方の測定位置(E1)から前記引き出し軸(2)の方向で離間された下方の測定位置(E2)における第2の温度値Tuntenを持続的に測定するステップと、ただし前記上方と下方の測定位置間に、前記括れ部(11)または該括れ部(11)の少なくとも一部分が延在し、
前記第1の温度値Tobenと前記第2の温度値Tuntenの測定位置(E1,E2)間の領域における前記円柱状プリフォーム(4)の温度分布を計算し、前記第1および第2の温度値をモデル入力パラメータとして用い、アルゴリズム的モデル(24)に基づき、モデリングされた変形温度Tmodellを求めるステップと、
前記モデリングされた変形温度Tmodellを、前記温度閉ループ制御回路の制御量として用い、前記加熱ゾーン温度Tofenを、前記温度閉ループ制御回路の操作量として用いるステップと、
を実行することを特徴とする、
ガラスから成る円柱状部材を形成する方法。 - 前記アルゴリズム的モデル(24)を延伸中に較正可能であり、該較正において、前記第1の温度値と前記第2の温度値の測定位置(E1,E2)でモデリングされた温度値T′oben,T′untenと、測定された前記温度値Toben,Tuntenとの偏差を持続的に捕捉し、測定された前記温度値を、前記変形温度Tmodellを決定するための新たな較正値として用いる、
請求項1記載の方法。 - 前記円柱状プリフォーム(4)を延伸前または延伸時、場合によっては生じる可能性のある欠陥について測定し、欠陥それぞれの軸線方向の位置を、前記アルゴリズム的モデル(24)へ入力パラメータとして伝達し、
前記円柱状プリフォーム(4)の延伸時、前記加熱ゾーン(3)に対し相対的な前記欠陥のポジションと、該欠陥のポジションに依存して前記加熱ゾーン(3)内の温度に及ぼされる該欠陥の作用とを考慮する、
請求項1または2記載の方法。 - 端面側で溶接部(9)を介して上方の円柱状ガラス部材(10)と溶接された円柱状プリフォーム(4)を使用し、
前記溶接部(9)の軸線方向位置を、前記アルゴリズム的モデル(24)へ入力パラメータとして伝達し、
前記円柱状プリフォーム(4)の延伸時、前記加熱ゾーン(3)に対し相対的な前記溶接部(9)のポジションと、該溶接部(9)のポジションに依存して前記加熱ゾーン(3)内の温度に及ぼされる該溶接部(9)の作用とを考慮する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記延伸は、定常フェーズと、該定常フェーズに続く最終フェーズとを含み、前記定常フェーズ中は、前記加熱ゾーン(3)内の温度に及ぼされる溶接部(9)の作用を無視する、請求項4記載の方法。
- 前記モデル(24)を、前記第1の温度値Tobenと前記第2の温度値Tuntenの測定位置(E1,E2)間の領域における前記円柱状プリフォーム(4)の一次元の温度分布を計算させるように設計する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記引き出し速度Vsと前記送り速度Vfを、前記アルゴリズム的モデル(24)の入力パラメータとして用いる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変形温度Tmodellを、有限要素法による微分方程式の解に基づき計算する、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
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