JP7380410B2 - ガイドローラ及び光ファイバ線引装置 - Google Patents
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Description
本開示は、ガイドローラ及び光ファイバ線引装置に関する。
ガラスファイバを樹脂で被覆した光ファイバは、線引き工程、その後の着色工程あるいは他のボビン等への巻替工程等において、ガイドローラによって案内されながら搬送される。
従来、ガイドローラとして、光ファイバと接触する表面が形成された谷部と、この谷部から軸方向へ向かって次第に大径となるテーパ部とを有するＶ溝を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このガイドローラの表面には複合セラミックス皮膜が形成されており、摩耗しにくくなっている。
このガイドローラの表面には複合セラミックス皮膜が形成されており、摩耗しにくくなっている。
上記特許文献１に記載されたガイドローラに形成された複合セラミックス皮膜はガイドローラを保護する役目を果たすものであり、厚みが厚いほどガイドローラが破損しにくくなるため望ましいが、厚くしすぎてしまうと皮膜が割れてクラックが生じてしまい、このクラックが光ファイバと擦過すると光ファイバが損傷してしまう恐れがある。
本開示は、このような実情に鑑みてなされたものであり、光ファイバが傷つきにくいと共に耐久性に優れるガイドローラ及び光ファイバ線引装置を提供することをその目的とする。
本開示のガイドローラは、光ファイバの走行方向を変更するアルミ製のガイドローラであって、回転軸と前記光ファイバの走行方向に沿って形成された凹溝とを備え、前記凹溝が、第１側面と該第１側面と対向する第２側面とを有すると共にコーティング層が形成され、前記第１側面と前記第２側面との間の距離が、前記回転軸に向かって漸減し、前記コーティング層が、前記第１側面および前記第２側面に形成されたアルマイト皮膜と、該アルマイト皮膜に被膜された複合セラミックス皮膜とからなり、該コーティング層の厚みが、前記回転軸から遠ざかるにつれて厚くなっている。
また、本開示の光ファイバ線引装置は、線引炉の直下に設けられて光ファイバの走行方向を変更する直下ローラとして、本開示のガイドローラを用いたものである。
上記によれば、異物が接触しやすいガイドローラの凹溝の上部ではコーティング層が厚くなるため、異物が接触したとしてもガイドローラが破損しにくくなると共に、異物と接触しにくいが光ファイバと当接するガイドローラの凹溝の底部ではコーティング層が薄くなるため、コーティング層が割れにくくなり、コーティング層との擦過により光ファイバが傷ついてしまう可能性をより低減できる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様の内容を列記して説明する。
本開示のガイドローラは、（１）光ファイバの走行方向を変更するアルミ製のガイドローラであって、回転軸と前記光ファイバの走行方向に沿って形成された凹溝とを備え、前記凹溝が、第１側面と該第１側面と対向する第２側面とを有すると共にコーティング層が形成され、前記第１側面と前記第２側面との間の距離が、前記回転軸に向かって漸減し、前記コーティング層が、前記第１側面および前記第２側面に形成されたアルマイト皮膜と、該アルマイト皮膜に被膜された複合セラミックス皮膜とからなり、該コーティング層の厚みが、前記回転軸から遠ざかるにつれて厚くなっている。
このように構成されたガイドローラにおいて、アルマイト処理された第１側面および第２側面に複合セラミック皮膜が被膜されていることにより、アルマイト処理により第１側面および第２側面に形成されたアルマイト皮膜に複合セラミック皮膜が充填されるため、第１側面および第２側面が光ファイバとの擦過により削られていくことを抑制できる。
また、コーティング層の厚みが、回転軸から遠ざかるにつれて厚くなっていることにより、異物が接触しやすい凹溝の上部ではコーティング層が厚くなるため、異物が接触したとしてもガイドローラが破損しにくくなる。
加えて、異物と接触しにくいが光ファイバと当接する凹溝の底部ではコーティング層が薄くなるため、コーティング層が割れにくくなり、光ファイバがコーティング層のクラックとの擦過により傷ついてしまう可能性をより低減することができる。
なお、ここでいう「アルミ製」とは、アルミニウム製であってもよいし、アルミニウム合金製であってもよいことを指す。
最初に本開示の実施態様の内容を列記して説明する。
本開示のガイドローラは、（１）光ファイバの走行方向を変更するアルミ製のガイドローラであって、回転軸と前記光ファイバの走行方向に沿って形成された凹溝とを備え、前記凹溝が、第１側面と該第１側面と対向する第２側面とを有すると共にコーティング層が形成され、前記第１側面と前記第２側面との間の距離が、前記回転軸に向かって漸減し、前記コーティング層が、前記第１側面および前記第２側面に形成されたアルマイト皮膜と、該アルマイト皮膜に被膜された複合セラミックス皮膜とからなり、該コーティング層の厚みが、前記回転軸から遠ざかるにつれて厚くなっている。
このように構成されたガイドローラにおいて、アルマイト処理された第１側面および第２側面に複合セラミック皮膜が被膜されていることにより、アルマイト処理により第１側面および第２側面に形成されたアルマイト皮膜に複合セラミック皮膜が充填されるため、第１側面および第２側面が光ファイバとの擦過により削られていくことを抑制できる。
また、コーティング層の厚みが、回転軸から遠ざかるにつれて厚くなっていることにより、異物が接触しやすい凹溝の上部ではコーティング層が厚くなるため、異物が接触したとしてもガイドローラが破損しにくくなる。
加えて、異物と接触しにくいが光ファイバと当接する凹溝の底部ではコーティング層が薄くなるため、コーティング層が割れにくくなり、光ファイバがコーティング層のクラックとの擦過により傷ついてしまう可能性をより低減することができる。
なお、ここでいう「アルミ製」とは、アルミニウム製であってもよいし、アルミニウム合金製であってもよいことを指す。
（２）上記のガイドローラにおいて、前記第１側面と前記第２側面との成す角が、２０度以下である。
このように構成されたガイドローラにおいて、第１側面と第２側面との成す角が、２０度以下であることにより、第１側面と第２側面とが平行状態に近づき、凹溝内で光ファイバが揺動しにくくなるため、光ファイバの捩れを抑制することができる。
このように構成されたガイドローラにおいて、第１側面と第２側面との成す角が、２０度以下であることにより、第１側面と第２側面とが平行状態に近づき、凹溝内で光ファイバが揺動しにくくなるため、光ファイバの捩れを抑制することができる。
（３）上記のガイドローラにおいて、前記第１側面と前記第２側面とが、前記凹溝の下部を形成する第１斜面と、前記凹溝の上部を形成する第２斜面とをそれぞれ有し、前記第１側面の第２斜面と前記第２側面の第２斜面との成す角が、前記第１側面の第１斜面と前記第２側面の第１斜面との成す角より大きい。
このように構成されたガイドローラにおいて、第２の成す角が、第１の成す角より大きいことにより、凹溝の開き角が回転軸から遠ざかるにつれて大きくなるため、ガイドローラに光ファイバを掛けやすくすることができることに加え、凹溝を形成しやすくすることができる。
このように構成されたガイドローラにおいて、第２の成す角が、第１の成す角より大きいことにより、凹溝の開き角が回転軸から遠ざかるにつれて大きくなるため、ガイドローラに光ファイバを掛けやすくすることができることに加え、凹溝を形成しやすくすることができる。
（４）上記のガイドローラにおいて、前記凹溝との間で前記第１側面を形成する第１頂部と、前記凹溝との間で前記第２側面を形成する第２頂部とをさらに備え、前記回転軸から前記第１頂部までの距離が、前記回転軸から前記第２頂部までの距離と異なっている。
このように構成されたガイドローラにおいて、回転軸から第１頂部までの距離が、回転軸から第２頂部までの距離と異なっていることにより、光ファイバをガイドローラにより掛けやすくすることができる。
このように構成されたガイドローラにおいて、回転軸から第１頂部までの距離が、回転軸から第２頂部までの距離と異なっていることにより、光ファイバをガイドローラにより掛けやすくすることができる。
（５）また、本開示の光ファイバ線引装置は、線引炉の直下に設けられて光ファイバの走行方向を変更する直下ローラとして、上記の（１）から（４）のいずれか１つに記載のガイドローラを用いた光ファイバ線引装置である。
このように構成された光ファイバ線引装置において、異物が接触したとしてもガイドローラを損傷しにくくすることと光ファイバがコーティング層との擦過により削られる可能性を低減することとを両立することができる。
このように構成された光ファイバ線引装置において、異物が接触したとしてもガイドローラを損傷しにくくすることと光ファイバがコーティング層との擦過により削られる可能性を低減することとを両立することができる。
［本開示の第１実施形態］
以下、図１乃至図４Ｂに基づいて、本開示の第１実施形態であるガイドローラおよび光ファイバ線引装置を説明する。
なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内ですべての変更が含まれることを意図する。
また、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は、同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。
以下、図１乃至図４Ｂに基づいて、本開示の第１実施形態であるガイドローラおよび光ファイバ線引装置を説明する。
なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内ですべての変更が含まれることを意図する。
また、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は、同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。
［光ファイバ線引装置の概要］
まず、図１を用いて、本開示の第１実施形態に係る光ファイバ線引装置１００の概要を説明する。
図１は、第１実施形態に係る光ファイバ線引装置１００の概略図である。
まず、図１を用いて、本開示の第１実施形態に係る光ファイバ線引装置１００の概要を説明する。
図１は、第１実施形態に係る光ファイバ線引装置１００の概略図である。
図１に示すように、ガイドローラを備えた光ファイバ線引装置１００は、光ファイバ用のガラス母材Ｇを加熱し軟化させる線引炉１１０を最上流に備えている。
線引炉１１０は、内側にガラス母材Ｇが供給される円筒状の炉心管１１１と、この炉心管１１１を取り囲む発熱体１１２と、炉心管１１１内にパージガスを供給するガス供給部１１３とを有している。
なお、ガラス母材Ｇは、母材送りユニットＦによってその上部が把持されている。
そして、この母材送りユニットＦは、ガラス母材Ｇの下端部分を線引炉１１０の炉心管１１１まで送ることができる。
線引炉１１０は、内側にガラス母材Ｇが供給される円筒状の炉心管１１１と、この炉心管１１１を取り囲む発熱体１１２と、炉心管１１１内にパージガスを供給するガス供給部１１３とを有している。
なお、ガラス母材Ｇは、母材送りユニットＦによってその上部が把持されている。
そして、この母材送りユニットＦは、ガラス母材Ｇの下端部分を線引炉１１０の炉心管１１１まで送ることができる。
光ファイバ線引装置１００は、線引炉１１０の下方（下流側）に、ガラスファイバＧ１を冷却する冷却ユニット１２０を備えている。
本実施形態において、冷却ユニット１２０は、ヘリウムガス等の冷却ガスによりガラスファイバＧ１の冷却を行っているが、ガラスファイバＧ１を非接触で冷却できれば、いずれの冷却方式であってもよい。
本実施形態において、冷却ユニット１２０は、ヘリウムガス等の冷却ガスによりガラスファイバＧ１の冷却を行っているが、ガラスファイバＧ１を非接触で冷却できれば、いずれの冷却方式であってもよい。
光ファイバ線引装置１００は、冷却ユニット１２０の下方（下流側）に、ガラスファイバＧ１の外形を測定する外径測定ユニット１３０を備えている。
本実施形態において、外径測定ユニット１３０は、レーザー光によりガラスファイバＧ１の外径を測定しているが、ガラスファイバＧ１の外径を非接触で測定できれば、いかなる測定方式であってもよい。
本実施形態において、外径測定ユニット１３０は、レーザー光によりガラスファイバＧ１の外径を測定しているが、ガラスファイバＧ１の外径を非接触で測定できれば、いかなる測定方式であってもよい。
光ファイバ線引装置１００は、外径測定ユニット１３０の下方（下流側）に、ガラスファイバＧ１に樹脂層Ｇ２（図４Ａ参照）を被覆して光ファイバＧ３を形成する被覆ユニット１４０を備えている。
本実施形態において、被覆ユニット１４０は、外径が測定されたガラスファイバＧ１に紫外線硬化型樹脂であるウレタンアクリレート樹脂を塗布し、このウレタンアクリレート樹脂に紫外線を照射することでウレタンアクリレート樹脂を硬化させている。
すなわち、樹脂層Ｇ２は、紫外線硬化型樹脂であるウレタンアクリレート樹脂により形成される。
なお、紫外線を照射することで硬化する樹脂を用いれば、樹脂層Ｇ２を形成する樹脂はウレタンアクリレート樹脂以外の樹脂であってもよい。
本実施形態において、被覆ユニット１４０は、外径が測定されたガラスファイバＧ１に紫外線硬化型樹脂であるウレタンアクリレート樹脂を塗布し、このウレタンアクリレート樹脂に紫外線を照射することでウレタンアクリレート樹脂を硬化させている。
すなわち、樹脂層Ｇ２は、紫外線硬化型樹脂であるウレタンアクリレート樹脂により形成される。
なお、紫外線を照射することで硬化する樹脂を用いれば、樹脂層Ｇ２を形成する樹脂はウレタンアクリレート樹脂以外の樹脂であってもよい。
光ファイバ線引装置１００は、被覆ユニット１４０の下方（下流側）、すなわち、線引炉１１０の直下に、光ファイバＧ３の走行方向を変更するガイドローラ１５０の一つである直下ローラ１５０Ａを備えている。
本実施形態において、直下ローラ１５０Ａは、光ファイバＧ３の走行方向を鉛直方向から水平方向へと変更する。
本実施形態において、直下ローラ１５０Ａは、光ファイバＧ３の走行方向を鉛直方向から水平方向へと変更する。
光ファイバ線引装置１００は、直下ローラ１５０Ａの下流側に、樹脂層Ｇ２の状態を検査する検査ユニット１６０を備えている。
本実施形態において、検査ユニット１６０は、気泡検出器、外径測定器あるいはコブ（凹凸）検出器等の検出ユニットであり、樹脂層Ｇ２における気泡の有無、樹脂層Ｇ２の外径あるいは樹脂層Ｇ２におけるコブの有無を光学的（例えば、レーザ光式）に検出し、不良の発生を監視している。
本実施形態において、検査ユニット１６０は、気泡検出器、外径測定器あるいはコブ（凹凸）検出器等の検出ユニットであり、樹脂層Ｇ２における気泡の有無、樹脂層Ｇ２の外径あるいは樹脂層Ｇ２におけるコブの有無を光学的（例えば、レーザ光式）に検出し、不良の発生を監視している。
光ファイバ線引装置１００は、検査ユニット１６０の下流側に、光ファイバＧ３の走行方向を変更するガイドローラ１５０の一つである案内ローラ１５０Ｂを備えている。
本実施形態において、案内ローラ１５０Ｂは、光ファイバＧ２の走行方向を水平方向から斜め上方へと変更する。
本実施形態において、案内ローラ１５０Ｂは、光ファイバＧ２の走行方向を水平方向から斜め上方へと変更する。
光ファイバ線引装置１００は、さらに、キャプスタン１７０、スクリーニングユニット１８０およびダンサローラ１９０を備えている。
キャプスタン１７０は、案内ローラ１５０Ｂの下流側に設けられ、光ファイバＧ３に所定の張力を加えている。
スクリーニングユニット１８０は、キャプスタン１７０の下流側に設けられている。
ダンサローラ１９０は、スクリーニングユニット１８０の下流側に設けられている。
なお、ダンサローラ１９０の下流側には、ボビンＢが設置されている。
キャプスタン１７０は、案内ローラ１５０Ｂの下流側に設けられ、光ファイバＧ３に所定の張力を加えている。
スクリーニングユニット１８０は、キャプスタン１７０の下流側に設けられている。
ダンサローラ１９０は、スクリーニングユニット１８０の下流側に設けられている。
なお、ダンサローラ１９０の下流側には、ボビンＢが設置されている。
［ガイドローラの詳細構造］
次に、光ファイバ線引装置１００で用いるガイドローラ１５０について詳説する。
なお、光ファイバ線引装置１００は、ガイドローラ１５０として、直下ローラ１５０Ａおよび案内ローラ１５０Ｂを設けているが、本実施形態において直下ローラ１５０Ａおよび案内ローラ１５０Ｂの概形は同様である。
次に、光ファイバ線引装置１００で用いるガイドローラ１５０について詳説する。
なお、光ファイバ線引装置１００は、ガイドローラ１５０として、直下ローラ１５０Ａおよび案内ローラ１５０Ｂを設けているが、本実施形態において直下ローラ１５０Ａおよび案内ローラ１５０Ｂの概形は同様である。
まず、図２および図３を用いて、ガイドローラ１５０の詳細な構造について説明する。
図２は第１実施形態に係るガイドローラを説明するための斜視図であり、図３は図２に示すガイドローラをＩＩＩ－ＩＩＩ線から見た断面図である。
図２は第１実施形態に係るガイドローラを説明するための斜視図であり、図３は図２に示すガイドローラをＩＩＩ－ＩＩＩ線から見た断面図である。
ガイドローラ１５０は、「超々ジュラルミン」（日本工業規格においてはＡ７０７５として分類されている）と呼ばれる組成のアルミニウム合金で形成されている。
ガイドローラ１５０の材質がアルミニウム合金であることにより、ガイドローラ１５０をステンレス鋼で形成する場合に比べてガイドローラ１５０の質量が小さくなるため、ガイドローラ１５０の慣性モーメントが下がり、より高速にガイドローラ１５０を回すことができる。
特に、ガイドローラ１５０の材質がＡ７０７５である場合、Ａ７０７５が切削性に優れる材料であるため、ガイドローラ１５０の凹溝１５４を容易に加工できる。
ガイドローラ１５０の材質がアルミニウム合金であることにより、ガイドローラ１５０をステンレス鋼で形成する場合に比べてガイドローラ１５０の質量が小さくなるため、ガイドローラ１５０の慣性モーメントが下がり、より高速にガイドローラ１５０を回すことができる。
特に、ガイドローラ１５０の材質がＡ７０７５である場合、Ａ７０７５が切削性に優れる材料であるため、ガイドローラ１５０の凹溝１５４を容易に加工できる。
そして、ガイドローラ１５０は、図２に示すような円板状のローラであり、貫通孔１５１が側面視においてガイドローラ１５０の中央に形成されている。
この貫通孔１５１に軸が挿入され、この軸を中心にガイドローラ１５０が回転する。
すなわち、ガイドローラ１５０の回転軸Ｃは貫通孔１５１の中心線と一致している。
この貫通孔１５１に軸が挿入され、この軸を中心にガイドローラ１５０が回転する。
すなわち、ガイドローラ１５０の回転軸Ｃは貫通孔１５１の中心線と一致している。
また、光ファイバＧ３の走行方向に沿うガイドローラ１５０の外周には、第１頂部１５２と、第２頂部１５３とが全周に亘って形成されており、この第１頂部１５２と第２頂部１５３との間に凹溝１５４が形成されている。
そして、ガイドローラ１５０へ光ファイバＧ３を掛けやすくするために、図３に示すように、回転軸Ｃから第１頂部１５２までの距離Ｌ１が、回転軸Ｃから第２頂部１５３までの距離Ｌ２より短くなっている。
そして、ガイドローラ１５０へ光ファイバＧ３を掛けやすくするために、図３に示すように、回転軸Ｃから第１頂部１５２までの距離Ｌ１が、回転軸Ｃから第２頂部１５３までの距離Ｌ２より短くなっている。
凹溝１５４は、図３に示すように、第１頂部１５２側の第１側面１５４ａと、この第１側面１５４ａと対向する第２側面１５４ｂとにより形成されている。
そして、第１側面１５４ａと第２側面１５４ｂの間の距離Ｘは、回転軸Ｃに向かって漸減している。
また、第１側面１５４ａと第２側面１５４ｂとのなす角（すなわち、凹溝１５４の開き角θ）は、例えば２０度となっている。
このように、第１側面１５４ａと第２側面１５４ｂとのなす角を２０度にすることにより、第１側面１５４ａと第２側面１５４ｂとが平行状態に近づき、凹溝１５４内で光ファイバＧ３が揺動しにくくなるため、光ファイバＧ３の捩れを抑制することができる。
そして、第１側面１５４ａと第２側面１５４ｂの間の距離Ｘは、回転軸Ｃに向かって漸減している。
また、第１側面１５４ａと第２側面１５４ｂとのなす角（すなわち、凹溝１５４の開き角θ）は、例えば２０度となっている。
このように、第１側面１５４ａと第２側面１５４ｂとのなす角を２０度にすることにより、第１側面１５４ａと第２側面１５４ｂとが平行状態に近づき、凹溝１５４内で光ファイバＧ３が揺動しにくくなるため、光ファイバＧ３の捩れを抑制することができる。
［凹溝の詳細構造］
次に、図４Ａおよび図４Ｂを用いて、凹溝１５４の詳細な構造について説明する。
図４Ａは図３の要部拡大図であり、図４Ｂは図４Ａの要部拡大図である。
次に、図４Ａおよび図４Ｂを用いて、凹溝１５４の詳細な構造について説明する。
図４Ａは図３の要部拡大図であり、図４Ｂは図４Ａの要部拡大図である。
図４Ａに示すように、凹溝１５４の底部はＵ字状であり、この凹溝１５４の曲率半径ｒは約１５０μｍとなっており、光ファイバＧ３の半径（約１２５μｍ）よりも大きくなっている。
なお、凹溝１５４の曲率半径ｒは小さい方が好ましく、光ファイバＧ３の半径より小さくても良い。
なお、凹溝１５４の曲率半径ｒは小さい方が好ましく、光ファイバＧ３の半径より小さくても良い。
また、凹溝１５４には、コーティング層１５５が形成されている。
凹溝１５４の底部におけるコーティング層の厚みｔｂは例えば２０μｍであり、凹溝１５４の底部から２ｍｍ遠ざかった位置におけるコーティング層１５５の厚み（不図示）は例えば５０μｍとなっている。
すなわち、コーティング層１５５の厚みは、回転軸Ｃから遠ざかるにつれて（図４Ａでは上方に向かって）厚くなっている。
換言すれば、異物が接触しやすいガイドローラ１５０の凹溝１５４の上部ではコーティング層１５５が厚くなり、異物と接触しにくいが光ファイバＧ３と当接し得るガイドローラ１５０の凹溝１５４の底部ではコーティング層１５５が薄くなっている。
これにより、異物が接触しやすい凹溝１５４の上部においてはコーティング層１５５が十分厚いため、凹溝１５４に異物が接触したとしてもガイドローラ１５０が破損しにくくなっている。
さらに、凹溝１５４の底部においてコーティング層１５５が割れにくくなるため、光ファイバＧ３がコーティング層１５５のクラックとの擦過により傷ついてしまう可能性をより低減することができる。
凹溝１５４の底部におけるコーティング層の厚みｔｂは例えば２０μｍであり、凹溝１５４の底部から２ｍｍ遠ざかった位置におけるコーティング層１５５の厚み（不図示）は例えば５０μｍとなっている。
すなわち、コーティング層１５５の厚みは、回転軸Ｃから遠ざかるにつれて（図４Ａでは上方に向かって）厚くなっている。
換言すれば、異物が接触しやすいガイドローラ１５０の凹溝１５４の上部ではコーティング層１５５が厚くなり、異物と接触しにくいが光ファイバＧ３と当接し得るガイドローラ１５０の凹溝１５４の底部ではコーティング層１５５が薄くなっている。
これにより、異物が接触しやすい凹溝１５４の上部においてはコーティング層１５５が十分厚いため、凹溝１５４に異物が接触したとしてもガイドローラ１５０が破損しにくくなっている。
さらに、凹溝１５４の底部においてコーティング層１５５が割れにくくなるため、光ファイバＧ３がコーティング層１５５のクラックとの擦過により傷ついてしまう可能性をより低減することができる。
次に、コーティング層１５５について、図４Ｂを用いて詳細に説明する。
コーティング層１５５は、基材であるガイドローラ１５０上に形成されたアルマイト皮膜１５５ａと、このアルマイト皮膜１５５ａ上に形成された複合セラミックス皮膜１５５ｂとからなる。
なお、コーティング層の厚みｔとは、このアルマイト皮膜１５５ａの厚みと複合セラミックス皮膜１５５ｂの厚みとを合わせた厚みとなっている。
コーティング層１５５は、基材であるガイドローラ１５０上に形成されたアルマイト皮膜１５５ａと、このアルマイト皮膜１５５ａ上に形成された複合セラミックス皮膜１５５ｂとからなる。
なお、コーティング層の厚みｔとは、このアルマイト皮膜１５５ａの厚みと複合セラミックス皮膜１５５ｂの厚みとを合わせた厚みとなっている。
アルマイト皮膜１５５ａは、基材となるガイドローラ１５０を電解液に漬けて電流を流すことで、その表面Ｓ（例えば、第１側面１５４ａ、第２側面１５４ｂ）に生じた酸化皮膜および無数の孔Ｐから形成されている。
したがって、このアルマイト皮膜１５５ａは、基材表面Ｓを中心としてその上下に形成されるものである。
したがって、このアルマイト皮膜１５５ａは、基材表面Ｓを中心としてその上下に形成されるものである。
複合セラミックス皮膜１５５ｂは、このアルマイト皮膜１５５ａ上に被膜されている。
すなわち、複合セラミックス皮膜１５５ｂは、アルマイト皮膜１５５ａに形成された孔Ｐに充填されると共にアルマイト皮膜１５５ａ上に被膜される。
この複合セラミックス皮膜１５５ｂは、化学反応を利用して形成されるものであり、高密度、高硬度皮膜、高密着力、低い摩擦係数などの特徴を有し、耐摩耗性や耐食性に優れている。
具体的には、この複合セラミックス皮膜１５５ｂは、平均粒径が約２μｍの酸化クロム系複合ファインセラミックス材料から構成された皮膜であり、硬質クロムめっきと比較し、微小亀裂を特殊セラミックスで封孔補強した複合機能皮膜である。
そして、この複合セラミックス皮膜１５５ｂは、その中に含まれる酸化クロムが約２μｍの超微粒子であるため、高硬度を保ちながら高い潤滑効果もあり、摺動部分の発熱を抑える作用も有している。
また、この複合セラミックス皮膜１５５ｂは、高硬度に加え、殆どの溶剤に対して高い耐食性を有している。
このような複合セラミック皮膜は、ＣＤＣ－ＺＡＣ（登録商標）コーティングとも呼ばれる。
すなわち、複合セラミックス皮膜１５５ｂは、アルマイト皮膜１５５ａに形成された孔Ｐに充填されると共にアルマイト皮膜１５５ａ上に被膜される。
この複合セラミックス皮膜１５５ｂは、化学反応を利用して形成されるものであり、高密度、高硬度皮膜、高密着力、低い摩擦係数などの特徴を有し、耐摩耗性や耐食性に優れている。
具体的には、この複合セラミックス皮膜１５５ｂは、平均粒径が約２μｍの酸化クロム系複合ファインセラミックス材料から構成された皮膜であり、硬質クロムめっきと比較し、微小亀裂を特殊セラミックスで封孔補強した複合機能皮膜である。
そして、この複合セラミックス皮膜１５５ｂは、その中に含まれる酸化クロムが約２μｍの超微粒子であるため、高硬度を保ちながら高い潤滑効果もあり、摺動部分の発熱を抑える作用も有している。
また、この複合セラミックス皮膜１５５ｂは、高硬度に加え、殆どの溶剤に対して高い耐食性を有している。
このような複合セラミック皮膜は、ＣＤＣ－ＺＡＣ（登録商標）コーティングとも呼ばれる。
［本開示の第２実施形態］
次に、図５を用いて、本開示の第２実施形態であるガイドローラおよび光ファイバ線引装置を説明する。
図５は、第２実施形態に係るガイドローラの要部拡大断面図である。
なお、第２実施形態の光ファイバ線引き装置２００およびガイドローラ２５０は、第１実施形態のガイドローラ１５０における凹溝１５４の形状を変更したものであり、多くの要素について第１実施形態のガイドローラ１５０と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を付すのみとする。
次に、図５を用いて、本開示の第２実施形態であるガイドローラおよび光ファイバ線引装置を説明する。
図５は、第２実施形態に係るガイドローラの要部拡大断面図である。
なお、第２実施形態の光ファイバ線引き装置２００およびガイドローラ２５０は、第１実施形態のガイドローラ１５０における凹溝１５４の形状を変更したものであり、多くの要素について第１実施形態のガイドローラ１５０と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を付すのみとする。
図５に示すように、ガイドローラ２５０の凹溝２５４は、第１側面２５４ａと第２側面２５４ｂとが、第１の開き角（第１の成す角）θ１と、第２の開き角（第２の成す角）θ２とを有している。
この第２の開き角θ２は例えば３０度であり、第１の開き角θ１は例えば２０度であり、第２の開き角θ２は第１の開き角θ１より大きくなっている。
この第２の開き角θ２は例えば３０度であり、第１の開き角θ１は例えば２０度であり、第２の開き角θ２は第１の開き角θ１より大きくなっている。
すなわち、第１側面２５４ａは、回転軸Ｃ側の傾斜が急な第１斜面２５４ａａと、この第１斜面２５４ａａに接続され第１斜面２５４ａａよりも傾斜が緩やかな第２斜面２５４ａｂとから形成されている。
同様に、第２側面２５４ｂも、回転軸Ｃ側の傾斜が急な第１斜面２５４ｂａと、この第１斜面２５４ｂａに接続され第１斜面２５４ｂａよりも傾斜が緩やかな第２斜面２５４ｂｂとから形成されている。
すなわち、第１側面２５４ａと第２側面２５４ｂとは、凹溝２５４の下部を形成する第１斜面（２５４ａａ、２５４ｂａ）と、凹溝２５４の上部を形成する第２斜面（２５４ａｂ、２５４ｂｂ）とをそれぞれ有している。
同様に、第２側面２５４ｂも、回転軸Ｃ側の傾斜が急な第１斜面２５４ｂａと、この第１斜面２５４ｂａに接続され第１斜面２５４ｂａよりも傾斜が緩やかな第２斜面２５４ｂｂとから形成されている。
すなわち、第１側面２５４ａと第２側面２５４ｂとは、凹溝２５４の下部を形成する第１斜面（２５４ａａ、２５４ｂａ）と、凹溝２５４の上部を形成する第２斜面（２５４ａｂ、２５４ｂｂ）とをそれぞれ有している。
また、第２斜面２５４ａｂ、２５４ｂｂに積層されたコーティング層の厚みは約５０μｍとなっており、第１斜面２５４ａａ、２５４ｂａに積層されたコーティング層の厚みには上方側では約５０μｍとなっており、下方（凹溝２５４の底部）側では約２０μｍとなっている。
すなわち、第２実施形態においても、コーティング層の厚みは、回転軸Ｃから遠ざかるにつれて（図５では上方に向かって）厚くなっている。
すなわち、第２実施形態においても、コーティング層の厚みは、回転軸Ｃから遠ざかるにつれて（図５では上方に向かって）厚くなっている。
［変形例］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記に限定されるものではない。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記に限定されるものではない。
例えば、ガイドローラの材質は超々ジュラルミン（Ａ７０７５）であったが、Ａ６０６１等のアルミニウム合金であれば如何なる組成であってもよい。
例えば、ガイドローラは１つの材料から削り出して作製されるが、上述したようなガイドローラの凹溝を形成できれば、２枚の板を貼り合わせてガイドローラを作製してもよい。
例えば、ガイドローラは光ファイバの製造工程の一つである線引き工程に用いたが、樹脂が被覆された光ファイバに着色用の紫外線硬化型樹脂を塗布して被覆する着色工程、または、ボビンに巻回された光ファイバを他のボビンへ巻き替える巻替工程等に用いても良い。
例えば、本実施形態においては、回転軸から第１頂部までの距離が、回転軸から第２頂部までの距離より短くなっていたが、回転軸から第２頂部までの距離が、回転軸から第１頂部までの距離より短くなっていてもよい。
第１実施形態において、凹溝１５４の開き角θは例えば２０度であったが、開き角θは凹溝１５４内で光ファイバＧ３が揺動しにくくなれば、２０度以下であればよく、例えば１５度であってもよい。
すなわち、凹溝の開き角は小さければ小さいほど、凹溝内で光ファイバが揺動しにくくなり、光ファイバの捩れを抑制でき、好ましい。
すなわち、凹溝の開き角は小さければ小さいほど、凹溝内で光ファイバが揺動しにくくなり、光ファイバの捩れを抑制でき、好ましい。
具体的には、例えばガイドローラの回転軸と光ファイバの走行方向は垂直であることが好ましいが、実際には完全に垂直に取り付けることは難しい。
ガイドローラの取付角度がわずかにずれた場合、光ファイバは凹溝の一方の斜面により強く接触することになり、光ファイバに捩れが残留する。
このような場合でも凹溝の開き角が２０度の場合、開き角が３０度の場合と比較して、光ファイバに残留する捩れは大きく減少し、１５度の場合はさらに減少する。
ガイドローラの取付角度がわずかにずれた場合、光ファイバは凹溝の一方の斜面により強く接触することになり、光ファイバに捩れが残留する。
このような場合でも凹溝の開き角が２０度の場合、開き角が３０度の場合と比較して、光ファイバに残留する捩れは大きく減少し、１５度の場合はさらに減少する。
第２実施形態において、第２の開き角θ２は例えば３０度であり、第１の開き角θ１は例えば２０度であったが、第２の開き角θ２が第１の開き角θ１より大きくなっていれば、第１の開き角θ１および第２の開き角θ２はこれに限定されるものではない。
例えば、第１の開き角θ１は１５度～２０度のいずれの角度であってもよいし、第２の開き角は３０度以上であれば、いずれの角度であってもよい。
例えば、第１の開き角θ１は１５度～２０度のいずれの角度であってもよいし、第２の開き角は３０度以上であれば、いずれの角度であってもよい。
また、前述した実施形態が備える各要素は技術的に可能である限り組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
１００ ・・・ 光ファイバ線引装置
１１０ ・・・ 線引炉
１１１ ・・・ 炉心管
１１２ ・・・ 発熱体
１１３ ・・・ ガス供給部
１２０ ・・・ 冷却ユニット
１３０ ・・・ 外径測定ユニット
１４０ ・・・ 被覆ユニット
１５０、 ２５０ ・・・ ガイドローラ
１５０Ａ ・・・ 直下ローラ
１５０Ｂ ・・・ 案内ローラ
１５１ ・・・ 貫通孔
１５２ ・・・ 第１頂部
１５３ ・・・ 第２頂部
１５４、 ２５４ ・・・ 凹溝
１５４ａ、２５４ａ ・・・ 第１側面
２５４ａａ・・・ 第１斜面
２５４ａｂ・・・ 第２斜面
１５４ｂ、２５４ｂ ・・・ 第２側面
２５４ｂａ・・・ 第１斜面
２５４ｂｂ・・・ 第２斜面
１５５ ・・・ コーティング層
１５５ａ ・・・ アルマイト皮膜
１５５ｂ ・・・ 複合セラミックス皮膜
１６０ ・・・ 検査ユニット
１７０ ・・・ キャプスタン
１８０ ・・・ スクリーニングユニット
１９０ ・・・ ダンサローラ
Ｃ ・・・ 回転軸
Ｓ ・・・ 基材表面
Ｐ ・・・ 孔
Ｇ ・・・ ガラス母材
Ｇ１ ・・・ ガラスファイバ
Ｇ２ ・・・ 樹脂層
Ｇ３ ・・・ 光ファイバ
Ｂ ・・・ ボビン
Ｆ ・・・ 母材送りユニット
Ｌ１ ・・・ 回転軸から第１頂部までの距離
Ｌ２ ・・・ 回転軸から第２頂部までの距離
Ｘ ・・・ 第１側面から第２側面までの距離
θ ・・・ 凹溝の開き角
θ１ ・・・ 第１の開き角（第１の成す角）
θ２ ・・・ 第２の開き角（第２の成す角）
ｒ ・・・ 凹溝底部の曲率半径
ｔ ・・・ コーティング層の厚み
ｔｂ ・・・ 凹溝底部のコーティング層の厚み
１１０ ・・・ 線引炉
１１１ ・・・ 炉心管
１１２ ・・・ 発熱体
１１３ ・・・ ガス供給部
１２０ ・・・ 冷却ユニット
１３０ ・・・ 外径測定ユニット
１４０ ・・・ 被覆ユニット
１５０、 ２５０ ・・・ ガイドローラ
１５０Ａ ・・・ 直下ローラ
１５０Ｂ ・・・ 案内ローラ
１５１ ・・・ 貫通孔
１５２ ・・・ 第１頂部
１５３ ・・・ 第２頂部
１５４、 ２５４ ・・・ 凹溝
１５４ａ、２５４ａ ・・・ 第１側面
２５４ａａ・・・ 第１斜面
２５４ａｂ・・・ 第２斜面
１５４ｂ、２５４ｂ ・・・ 第２側面
２５４ｂａ・・・ 第１斜面
２５４ｂｂ・・・ 第２斜面
１５５ ・・・ コーティング層
１５５ａ ・・・ アルマイト皮膜
１５５ｂ ・・・ 複合セラミックス皮膜
１６０ ・・・ 検査ユニット
１７０ ・・・ キャプスタン
１８０ ・・・ スクリーニングユニット
１９０ ・・・ ダンサローラ
Ｃ ・・・ 回転軸
Ｓ ・・・ 基材表面
Ｐ ・・・ 孔
Ｇ ・・・ ガラス母材
Ｇ１ ・・・ ガラスファイバ
Ｇ２ ・・・ 樹脂層
Ｇ３ ・・・ 光ファイバ
Ｂ ・・・ ボビン
Ｆ ・・・ 母材送りユニット
Ｌ１ ・・・ 回転軸から第１頂部までの距離
Ｌ２ ・・・ 回転軸から第２頂部までの距離
Ｘ ・・・ 第１側面から第２側面までの距離
θ ・・・ 凹溝の開き角
θ１ ・・・ 第１の開き角（第１の成す角）
θ２ ・・・ 第２の開き角（第２の成す角）
ｒ ・・・ 凹溝底部の曲率半径
ｔ ・・・ コーティング層の厚み
ｔｂ ・・・ 凹溝底部のコーティング層の厚み
Claims (5)
- 光ファイバの走行方向を変更するアルミ製のガイドローラであって、
回転軸と前記光ファイバの走行方向に沿って形成された凹溝とを備え、
前記凹溝が、第１側面と該第１側面と対向する第２側面とを有すると共にコーティング層が形成され、
前記第１側面と前記第２側面との間の距離が、前記回転軸に向かって漸減し、
前記コーティング層が、前記第１側面および前記第２側面に形成されたアルマイト皮膜と、該アルマイト皮膜に被膜された複合セラミックス皮膜とからなり、
該コーティング層の厚みが、前記回転軸から遠ざかるにつれて厚くなっているガイドローラ。 - 前記第１側面と前記第２側面との成す角が、２０度以下である請求項１に記載のガイドローラ。
- 前記第１側面と前記第２側面とが、前記凹溝の下部を形成する第１斜面と、前記凹溝の上部を形成する第２斜面とをそれぞれ有し、
前記第１側面の第２斜面と前記第２側面の第２斜面との成す角が、前記第１側面の第１斜面と前記第２側面の第１斜面との成す角より大きい請求項１に記載のガイドローラ。 - 前記凹溝との間で前記第１側面を形成する第１頂部と、前記凹溝との間で前記第２側面を形成する第２頂部とをさらに備え、
前記回転軸から前記第１頂部までの距離が、前記回転軸から前記第２頂部までの距離と異なっている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガイドローラ。 - 線引炉の直下に設けられて光ファイバの走行方向を変更する直下ローラとして、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガイドローラを用いた光ファイバ線引装置。
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- 2020-05-01 JP JP2020081073A patent/JP7380410B2/ja active Active
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2021
- 2021-04-30 CN CN202110478375.9A patent/CN113582535B/zh active Active
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| JP2019137599A (ja) | 2018-02-15 | 2019-08-22 | 住友電気工業株式会社 | ガイドローラ及び光ファイバ線引装置 |
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