JPH03500159A - Glass drawing method and furnace - Google Patents
Glass drawing method and furnaceInfo
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- JPH03500159A JPH03500159A JP50494487A JP50494487A JPH03500159A JP H03500159 A JPH03500159 A JP H03500159A JP 50494487 A JP50494487 A JP 50494487A JP 50494487 A JP50494487 A JP 50494487A JP H03500159 A JPH03500159 A JP H03500159A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 ガラス引き方法及び炉 1豆亘玉1 本発明は軟化し得る不伝導性材料の加工に関し、詳しくはガラスの主要な且つ後 段階のプレフォームからのクラッド及びアンクラッド繊維そして繊維束の引出し に関する6本発明は特に、ガラス繊維、繊維束、そして複合製品を、炉に導入さ れたプレフォームの溶融端或は軟化端から引出すための方法に関する。[Detailed description of the invention] Glass drawing method and furnace 1 bean ball 1 The present invention relates to the processing of softenable non-conducting materials, and more particularly to the processing of softenable non-conducting materials. Drawing of clad and unclad fibers and fiber bundles from stage preforms 6 The present invention particularly relates to the introduction of glass fibers, fiber bundles, and composite products into a furnace. The present invention relates to a method for withdrawing a preform from a melted or softened end.
11韮I ガラス引き技術は連続した、可撓性の繊維製造成は後に繊維光学スクリーン、フ ェースプレート及び種々の形式の像変更体の如き複合製品へと合体するプロセス 処理のための比較的短いセグメントの製造における現在量も効果的なモードであ る。繊維及び複合繊維束の引出しのために使用されるのに加え、本発明の関与す る形式の引出し技術は複合製品の後段階でのプロセス処理に適用される。そうし たプロセス処理には、均一であるか或は徐々にであるかの何れかでの断面減少が 含まれ、後者の技術は偉伸長体及び像縮小体形成のために使用される。そうした プロセス処理はまた、部分回転体、インバータ等の如き像画配向装置形成のため の種々の度合のひねりその他操作を含む。11 Dwarf I Glass drawing technology was used to produce continuous, flexible fibers, which later became fiber optic screens and fiber optic screens. The process of assembling into composite products such as face plates and various types of image modifiers. Current volume in the production of relatively short segments for processing is also an effective mode. Ru. In addition to being used for drawing fibers and composite fiber bundles, the present invention also involves This type of extraction technology is applied to later processing of composite products. mutual affection The process treatment involves cross-sectional reduction, either uniform or gradual. The latter technique is used for the formation of enlarged and reduced bodies. I did that Processing also includes forming image orientation devices such as partial rotors, inverters, etc. including various degrees of twisting and other manipulations.
この技術分野における重要な目的は、加熱の均一さ及びプレフォーム或は工作物 の臨界的な軟化領域における高度の温度制御である。作業域加熱の均一化の失敗 は製品欠陥及び不合格の主要原因であり、その結果高価な材料及び製造時間の損 失を招く、こうした考慮事項は、大きな、しばしば明確な光学的、物理的な等級 及び熱力学特性が出現し得る非常に複雑な断面特性を有するプレフォームからの 製品形成に於て特に臨界的なものである。An important objective in this technical field is the uniformity of heating and the A high degree of temperature control in the critical softening region of Failure to equalize work area heating is a leading cause of product defects and rejections, resulting in the loss of expensive materials and manufacturing time. These considerations lead to large, often distinct optical and physical magnitudes. and from preforms with very complex cross-sectional properties where thermodynamic properties can emerge. It is particularly critical in product formation.
均一な加熱の必要性は、従来からの加熱速度及び引出し速度の上限、またプレフ ォーム及び製品断面寸法形状の上限が達成されそして超越された場合に最大の臨 界状態に達する。斯界に於て、比較的デリケートな複合製品を引出すために要求 される中庸温度にて引出し炉内に均一加熱を創出することは、当業者の目標とし て認識するところのものではなかった。この目標達成の失敗の主たる原因は中で も、 1100下から1400下(600℃から750℃)の温度での輻射加熱 要素からの熱輻射の均一化が困難なことである。別体の輻射要素はどうしても非 −均一の加熱を生じがちである。溶融領域を連続的に取巻く輻射源を創出する試 み或は個別の要素を拡散マトリックスに埋設する試みは所望の均一性を創出しな かった。更には、大抵の複合製品は輻射エネルギーを、それが均一に導入された 場合でさえも均一に吸収しない、これが非−均一の輻射源の問題を複雑なものと し、また理想的な均−輻射源のために於てさえも均一性の水準を制限している。The need for uniform heating limits traditional heating and withdrawal speed limits, as well as maximum criticality when upper limits on form and product cross-sectional shapes are achieved and exceeded. reach the state of the world. In this industry, there are demands to extract relatively delicate composite products. It is a goal of those skilled in the art to create uniform heating in a drawer furnace at a moderate temperature. It was not something I would recognize. The main reason for failure to achieve this goal is within Also, radiant heating at temperatures from below 1100 to below 1400 (600℃ to 750℃) It is difficult to equalize the heat radiation from the elements. Separate radiating elements are unavoidable. -Tends to produce uniform heating. Experiment to create a radiation source that continuously surrounds the molten area Attempts to embed individual elements in a diffusion matrix do not create the desired uniformity. won. Additionally, most composite products utilize radiant energy that is uniformly introduced. This complicates the problem of non-uniform radiation sources. However, it also limits the level of uniformity even for ideal homogeneous radiation sources.
こうした吸収差の問題は、同一製品中に異なるガラスが含まれ、それらガラスが 異なる赤外線吸収特性(例えばクラッドに対するコアの)を有する任意の適用例 或は極めて肉厚のプレフォーム或は引出し直径を有する任意製品に於て存在する 。後者の場合、作業域面での吸収による加熱量は、物体の中心に向けられる熱伝 導速度に従って注意深く制御されるべきである。中心に向かう各位置に於て、輻 射エネルギーそれ自体は作業域面でのそれと比較し得る水準では侵入し得ない。This problem of absorption differences arises when different glasses are included in the same product and Any application with different infrared absorption properties (e.g. core versus cladding) or present in any product with extremely thick-walled preforms or drawer diameters. . In the latter case, the amount of heating due to absorption at the surface of the working area is due to the heat transfer directed towards the center of the object. It should be carefully controlled according to the conduction velocity. At each position toward the center, the convergence The radiant energy itself cannot penetrate at a level comparable to that at the working surface.
均一輻射要素にほぼ近い従来方法が開発された。該方法にはプレフォーム及び及 び製品を、輻射加熱源の変動をならすために十分な速度でそれらの共通軸上で回 転させることが含まれる。この技術は、プレフォーム及び製品の回転を調和させ るための複雑な機構を要するのみならず、もし製品のために必要であれば巻き取 りリールの回転及び横方向移送を必要とする。最良状態に於てこの技術は、縦方 向の均一性を生じること無く、水平方向の(層成された)均一性を生じそれによ り高温の”スポット”に代る高温”リングを生じさせる。更に、この技術は複合 製品における非−均一吸収の問題を取扱うものではない。A conventional method has been developed that approximates a uniform radiant element. The method includes a preform and and the product on their common axis at a speed sufficient to smooth out variations in the radiant heating source. Includes turning. This technology harmonizes the rotation of the preform and product. Not only does it require a complicated mechanism for winding, but it also requires a Requires reel rotation and lateral transfer. At its best, this technique Produces horizontal (stratified) uniformity without producing directional uniformity, thereby This technology produces a hot “spot” instead of a “hot” ring. It does not address the issue of non-uniform absorption in the product.
非−均一吸収の問題は製品が、残余材料に反比例する赤外線吸収傾向を有するH MAクラツディング或は繊維の如き光−吸収要素を含む場合に特に顕著である。The problem of non-uniform absorption is that the product has an infrared absorption tendency that is inversely proportional to the residual material. This is particularly true when light-absorbing elements such as MA cladding or fibers are included.
そうした要素は、輻射炉に於ては温度の内的変則性及び引出し速度の選択を制限 し且つ複雑化する粘性を生じる。Such factors limit the internal anomalies of temperature and the selection of withdrawal speed in radiant furnaces. This results in increased and complicated viscosity.
引出し方法における均一加熱を達成し得ないことの二次的な結果として、プレフ ォーム寸法及び引出しプロセスにおける減少速度が厳しく制限される。その結果 、直径の非常に小さい繊維光学部品を具備する複合製品は多(の段階プロセス処 理によって製造されしなければならない0代表的に、そうした段階には単一繊維 の引出し、多数繊維束の引き下し、多数の多数繊維束の引出し、そしてこれら後 者物品を溶融してのグロック化が含まれる。そうした多段階プロセス処理は製造 時間を浪費し、また各段階がそれ自身の不合格率(20%のオーダーの)斯くし て、本発明の目的は高度に制御された均一の加熱を創出するべくプレフォームの 作業域に作用する方法を提供することにある。A secondary consequence of the inability to achieve uniform heating in the withdrawal method is that Form size and reduction rate in the drawing process are severely limited. the result Composite products with very small diameter fiber optic components are Typically, such steps involve a single fiber. , pulling down multiple fiber bundles, pulling out multiple multiple fiber bundles, and after these This includes melting personal items to make them into Glocks. Such multi-step processing This is time consuming and each step has its own failure rate (on the order of 20%). Therefore, it is an object of the present invention to heat the preform to create highly controlled and uniform heating. The purpose is to provide a method of acting on the work area.
本発明の他の目的は、プレフォーム、製品の寸法及び引出し減少量の制限が著し く拡張された方法を提供することにある。Another object of the invention is that the limitations on preform, product dimensions and drawer reduction are significant. The objective is to provide a highly expanded method.
本発明の他の目的は、品質を損なうこと無く、ある種の繊維光学プロセス処理に おける順次しての減縮引出しの少なくとも1つを排除可能とする、ガラス引きの ための方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method for processing certain fiber optic processes without compromising quality. glazed panel, making it possible to eliminate at least one of the successive reduction drawers in the The goal is to provide a method for
本発明の他の目的は、減縮の生じる作業域の寸法を選択及び制御し得る方法を提 供することにある。別の様相に於ては本発明は特に、引出し可能なプレフォーム の均一加熱の実施並びに作業域制御を助成するようになっている装置を提供する 。Another object of the invention is to provide a method by which the dimensions of the working area in which reduction occurs can be selected and controlled. It is about providing. In another aspect, the invention particularly relates to a retractable preform. Provides an apparatus adapted to assist in the implementation of uniform heating of and control of the work area. .
他の目的は特定具体例を説明することによって明らかである。Other objectives will become apparent from the description of specific embodiments.
1月Jと1逐 本発明は、好ましくは別体の加熱チャンバで創出され且つ引出しチャンバにて導 入される温度制御された空気その他流体の、制御された高速流れを使用する0本 方法は、プレフォームの作業域を均一に加熱するための強制の一然も自由な一対 流混合の温度分布特性を利用するものである0本方法は、好ましくは冷却流体を 再加熱するために別体の加熱チャンバに逆循環させることによる熱の減少した流 体の除去が含まれる0本方法は、所望の円滑な温度/時間輪郭を維持するための 流体加熱制御のために、流れサイクルの臨界点位置での温度センサからのデータ の使用を含む。January J and 1st The present invention is preferably created with a separate heating chamber and conducted with a draw-out chamber. 0 that uses a controlled high velocity flow of temperature controlled air or other fluid to enter the The method is a force-free pair for uniformly heating the working area of the preform. This method, which utilizes the temperature distribution characteristics of flow mixing, preferably uses a cooling fluid. Reduced flow of heat by back-circulating to a separate heating chamber for reheating 0 methods that include body removal to maintain the desired smooth temperature/time contour Data from temperature sensors at critical point locations in the flow cycle for fluid heating control including the use of
別の様相に於ては本方法は、作業域に一様に温度−準備されたプレフォームが入 ることを保証するための、炉の引出しチャンバのすぐ外側でのプレフォームの小 部分の温度調節を含む、これは周囲温度調節のための要件及び異なるプレフォー ム及びプレフォームクランプ手段の異なる熱伝導性を補償するための要件を低減 させる。実施に際しこの段階は、炉からの熱がプレフォームに所望される以上に 加わらないように保持する断熱体を形成する。In another aspect, the method includes introducing a uniformly temperature-prepared preform into a work area. A small portion of the preform just outside the furnace draw-out chamber to ensure that This includes the requirements for ambient temperature regulation and different preforms. Reduces the requirement to compensate for different thermal conductivity of the system and preform clamping means let In practice, this step ensures that more heat from the furnace is applied to the preform than is desired. Forms an insulator that prevents damage from occurring.
本発明の方法の別の様相には、炉の引出しチャンバの入口から出口の有効距離を 調節するための、伸長し得る断熱手段の制御された運動が含まれ、これにより作 業域の寸法が随意調節される。Another aspect of the method of the invention includes determining the effective distance from the inlet to the outlet of the draw chamber of the furnace. includes controlled movement of an extensible insulation means to adjust, thereby The dimensions of the business area can be adjusted at will.
本発明の更に別の様相は、特に本方法を実施するようになっている引出し炉であ る。炉はプレフォーム入口及び出口を具備する引出しチャンバと、制御し得る加 熱要素を有する、好ましく分離された流体加熱チャンバとを含む。別体の流体加 熱チャンバは入口通路或は溝によって引出しチャンバと連通される。該連通は強 制対流手段によって仲介される。A further aspect of the invention is a drawer furnace particularly adapted to carry out the method. Ru. The furnace has a drawer chamber with a preform inlet and an outlet, and a controllable processing chamber. a preferably separate fluid heating chamber having a thermal element. Separate fluid addition The thermal chamber is in communication with the withdrawal chamber by an inlet passage or groove. The connection is strong mediated by convection control means.
本方法及び装置双方の変化例に於て、プレフォーム入口は炉底部に位置付けられ 、製品は炉の引出しチャンバ上部の出口から上方に引出される。変化例の段階及 び要素は個別に採用し得る。In variations of both the method and apparatus, the preform inlet is located at the bottom of the furnace. , the product is drawn upwardly through an outlet at the top of the drawing chamber of the furnace. Stages of change and elements may be adopted separately.
記載された方法及び装置は、直径の大きな、恐らく全ての寸法に於て複雑な形状 を有し、加つるに複写吸収特性の異なる材料の複合体である、引出し可能な工作 物の均一加熱の技術的問題を解決する0作業域に高速の1強制対流流体が供給さ れることにより、輻射加熱に於て遭遇する温度の極端な差を生じることのない熱 エネルギー移動が可能とされる。斯くして、表面ホットスポット或は内側ホット スポットの回避が、工作物内への熱伝導量或はデッドエアの僅かな自由対流量に 専ら依存するのではなく、強制対流の速度及び温度調節によって制御され得る。The described method and apparatus are suitable for large diameter and possibly complex geometries in all dimensions. A retractable workpiece, which is a composite of materials with different copy-absorbing properties. A high-speed forced convection fluid is supplied to the working area, which solves the technical problem of uniform heating of objects. heat without producing the extreme differences in temperature encountered in radiant heating. Energy transfer is possible. Thus, surface hot spots or internal hot spots Avoiding spots is due to the amount of heat conduction into the workpiece or the small amount of free convection of dead air. Rather than relying solely on it, it can be controlled by the rate of forced convection and temperature regulation.
更には、一定の熱エネルギー適用量に於て、作業域の寸法(直径減縮輪郭の引出 し及び形状に関しての)制御の技術的問題が、断熱スリーブを強制対流の流れ模 様内に延長させることによって容易に解決され得る。Furthermore, at a constant thermal energy application, the dimensions of the working area (drawing of the diameter-reduced profile) Technical issues of control (with respect to This can be easily resolved by lengthening it within the range.
図面の簡単な説明 本発明の方法及び装置は共に、例示的なものであって限定的なものではない図面 に示される特定具体例を参照することにより最も良く理解され得る。Brief description of the drawing Both the method and the apparatus of the invention are illustrated in the drawings, which are given by way of example only and are not restrictive. It can be best understood by reference to the specific embodiments presented in .
第1図は本発明の方法の具体例の流れダイヤグラムである。FIG. 1 is a flow diagram of an embodiment of the method of the present invention.
第2図は、本発明の原理を具体化した炉の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a furnace embodying the principles of the invention.
第3図は予備冷却クーラーの単純化した部分断面図である。FIG. 3 is a simplified partial cross-sectional view of the pre-cooling cooler.
第4図は調節し得る直径手段を具備する、引出しチャンバ入口の好ましい形態の 平面図である。FIG. 4 shows a preferred form of drawer chamber inlet with adjustable diameter means. FIG.
第5図は第2図を線V−■で切断した断面図であり、加熱流体分与手段の具体例 が例示される。FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 2 taken along the line V-■, and is a specific example of the heated fluid dispensing means. is exemplified.
第6図は調節し得る断熱スリーブの作用を例示する例示図である。FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating the operation of an adjustable insulating sleeve.
第7図は下方ではな(上方への引出し作動を実施し得るよう設計された改変装置 を示す例示図である。Figure 7 shows a modified device designed to perform an upward, not downward, withdrawal operation. FIG.
江IB望1朋 本発明の方法の実施には幾つかのモードが存在し、その詳細の幾つかは作成製品 及び加工原料に依存する。以下は、現在意図される最良モードを含む、満足され る適用例の詳細な説明である。本発明実施のための特定設計形状の装置の詳細な 説明もまた、ここに記載される。Noboru IB There are several modes of implementing the method of the invention, some of the details of which and processing raw materials. The following is satisfied, including the currently intended best mode: This is a detailed description of an application example. A detailed description of the specific design and configuration of the apparatus for carrying out the invention. A description is also provided here.
第1図に示される方法ダイヤグラムは全方法の基本的段階を概略するものである 0本方法は、計算され且つ実験上の空気温度及び流量データに基(非常に精密な プレフォーム加熱を可能とすることから1本方法の最適使用に於ては先ず、入口 前でのプレフォームのある程度の温度制御が要求される。この入口前温度は従来 は、周囲温度(その制御は効果がない)のみならず、プレフォーム及びその送り 機構を通しての先立つ炉からの伝導量に依存している。こうした要因の影響は本 発明の方法では、プレフォームの温度をそれが炉に入る直前に”標準化”された 温度に持ち来す段階によって低下される。これは本発明の方法のある段階では最 もしばしば冷却段階であるが、ある周囲状況のためには穏やかな加温でもあり得 る。この温度標準化段階10の最も単純な具体例には、供給源から多少とも一定 温度の空気を持ち来しそしてそれをプレフォームが炉に入る位置でその周囲に吹 付けることが含まれる。同時に、プレフォームは送り段階11に於て、入手し得 る送りtlI横を使用して炉の引出しチャンバ内に送られる。これにはモータ駆 動される駆動ねじが含まれる。送り機構は、もしコア及びクラッド或は複数のク ラッドが異なる速度で駆動されるべき場合には、そうした駆動ねじを幾つか具備 し得る。この送り機構は回転手段を具備する必要はない、そうした回転手段は先 に説明した炉の均一性を実現するためには複雑な方策であって、その成功は限ら れたものである。The method diagram shown in Figure 1 outlines the basic steps of the entire method. This method is based on calculated and experimental air temperature and flow data (very precise). In the optimal use of the one-piece method, first, the inlet Some degree of temperature control of the preform is required. This inlet temperature is not only the ambient temperature (the control of which is ineffective) but also the preform and its feed. It depends on the amount of conduction from the previous furnace through the mechanism. The impact of these factors is In the invented method, the temperature of the preform is "standardized" just before it enters the furnace. The temperature is lowered by the stage it brings to. This is the maximum at certain stages of the method of the invention. is also often a cooling phase, but depending on the ambient conditions it can also be a mild warming phase. Ru. The simplest implementation of this temperature standardization step 10 involves Bring the air at temperature and blow it around the preform at the point where it enters the furnace. Includes attaching. At the same time, the preform is available at the feed stage 11. It is fed into the drawing chamber of the furnace using a feed tlI side. This has a motor drive. Includes a driven screw. The feeding mechanism can be used if the core and cladding or multiple If the rad is to be driven at different speeds, several such drive screws are provided. It is possible. This feeding mechanism does not need to be equipped with rotation means, such rotation means being Achieving the furnace uniformity described in Figure 1 is a complex strategy with limited success. It is something that was given.
本発明の最も重要な点は、空気その他の熱交換流体を、繊維引出しを行なうチャ ンバから好ましく分離されたチャンバ内で加熱する段階を含むことである。もし チャンバが分離されない場合は、少なくとも作業域をそこで使用される輻射要素 から隠蔽するべきである。次いで加熱された空気は段階13に於て、調節し得る 強制対流手段、即ちファン、空気ポンプ、等を使用して引出しチャンバ内に導入 或は分与される。空気加熱段階12は好ましくは、温度測定段階14の案内下で 制御(例えば可変抵抗或は制御された冷却ガスシステムの導入により)される、 この測定は好ましくは、空気が引出しチャンバに導入されるに従い実施される。The most important aspect of the present invention is that air or other heat exchange fluid is used in the fiber drawing chamber. heating in a chamber preferably separate from the chamber. if If the chamber is not separated, at least the working area should be separated from the radiant elements used there. should be hidden from The heated air may then be conditioned in step 13. introduced into the drawer chamber using forced convection means, i.e. fans, air pumps, etc. Or distributed. The air heating stage 12 is preferably guided by a temperature measuring stage 14. controlled (e.g. by introducing a variable resistance or a controlled cooling gas system); This measurement is preferably performed as air is introduced into the draw chamber.
こうした測定が、例えば熱電対を空気流れ模様内に挿入することによって実施さ れ、電気的或は電子的プロセス処理手段を介しての予備選択アルゴリズムによっ て空気加熱手段を制御する。These measurements can be performed, for example, by inserting thermocouples into the air flow pattern. and by a preselection algorithm via electrical or electronic processing means. to control the air heating means.
これには計算された或は表パラメータを使用しての、個別の或は連続した熱制御 設定段階15へと通じるフィードバック或はフィードフォワードプロセス処理が 含まれ得る。この段階はまた、加熱空気の流量の変動制御な包含する。この目的 は、特定作業域の特定プレフォームを均一加熱するに適した温度/時間輪郭の開 発である。この目的のために、加熱空気はプレフォームの作業域を通過して段階 16へと差し向けられる。流れの好ましいモードはむしろ乱流であるが、作業域 を厳密な方向で貫く方向性を有している。流入流れが引出しチャンバの入口端に 於てプレフォーム周囲に分与されることもまた好ましい。This includes individual or continuous thermal control using calculated or table parameters. The feedback or feedforward process leading to configuration step 15 is may be included. This step also includes variable control of the heated air flow rate. this purpose is the opening of a temperature/time profile suitable for uniform heating of a particular preform in a particular work area. It originates from For this purpose, heated air is passed through the working area of the preform to form a stage Sent to 16. Although the preferred mode of flow is rather turbulent, the working area It has a directionality that runs through it in a strict direction. The incoming flow is at the inlet end of the draw chamber. It is also preferred to distribute the material around the preform.
プレフォームが作業温度にある場合、重力及び引出し段階17での引張力の組合 せを使用して、減径製品が通常態様で引出される。プレフォーム製品の引出し量 及び直径の減径量は(中でも)温度輪郭及び作業域長さの双方に依存することか ら、追加的な作業域形状付は段階18を使用し得る0作業域形状は、引出し開始 以前に設定し得或はプレフォームの製品及び或は特性の要件に従う引出し方法の 種々の段階で調節し得る。When the preform is at working temperature, the combination of gravity and tensile forces in the drawing stage 17 The reduced diameter product is drawn in the usual manner using a drawer. Preform product withdrawal amount and that the amount of diameter reduction depends on both the temperature profile and the working area length (among other things). Additional work area shapes may be used in step 18. of the withdrawal method according to the requirements of the product and or properties of the preform, which can be previously set or It can be adjusted in various stages.
作業域形状付けの満足される方法には、引出しチャンバの入口から有効出口まで の有効距離を変化させることが含まれる。詳しくはこれは、引出しチャンバの出 口から入口に向けて可変伸長し得る断熱スリーブを引出し軸と同中心にて位置決 めすることによって達成され得る。A satisfactory method of shaping the working area includes: from the inlet of the drawer chamber to the effective outlet; This includes changing the effective distance of the In detail, this is the exit of the drawer chamber. The insulating sleeve, which can be variably extended from the mouth to the inlet, is positioned concentrically with the drawer shaft. This can be achieved by
温度制御を容易化するために、作業域を通過して流動した加熱空気を、空気戻し 段階19に於てチャンバから引抜き加熱チャンバ内で再加熱し得る。もし追加的 な空気温度測定段階20が空気引抜きに際し実施されると、加熱設定制御の向上 が為され得る。そうした調節は例えば、温度差からの熱吸収測定に基いて為され 得る。To facilitate temperature control, the heated air flowing through the work area is In step 19, it may be withdrawn from the chamber and reheated in a heating chamber. If additional If the air temperature measurement step 20 is carried out during air extraction, improved heating setting control is achieved. can be done. Such adjustments may be made, for example, on the basis of heat absorption measurements from temperature differences. obtain.
製品引出しの後、全体を段階21として示される通常の製品プロセス処理が実施 される。連続繊維のためには回転及び往復巻き取りリールが設けられ得る。追加 的なコーティングを塗布し得る。もっと不連続な製品のためには、準完成製品と してか或はそれ以上のプロセス処理のための多数の、また多数の/多数の要素複 合体へと束ねるための周期的切断のための手段を設は得る。After product withdrawal, normal product processing is carried out, generally designated as step 21. be done. Rotating and reciprocating take-up reels may be provided for continuous fibers. addition A typical coating can be applied. For more discrete products, semi-finished products and Multiple and/or multiple element complexes for one or more processes Means may be provided for periodic cutting to bundle into a union.
この方法では極めて均一な加熱が提供されそれにより非常に直径の大きなプレフ ォームから直径の非常に大きい製品の引出しが可能であることから、プレフォー ムを炉下方から上方へと送りそ・して製品を上方から引出すことが可能でありま た有益であることが分った。この改変方法は作業域形状及び製品の巻き取り特性 に対する重力の影響を有益に変化させる。本改変方法は、傾斜の緩い比較的長い 作業域に於て特に適用し得る。This method provides extremely uniform heating, which allows for very large diameter preforms to be Because it is possible to withdraw products with very large diameters from the It is possible to feed the product from the bottom of the furnace to the top and then pull out the product from the top. It turned out to be useful. This modification method is based on the shape of the work area and the winding characteristics of the product. beneficially alters the influence of gravity on This modification method uses a relatively long slope with a gentle slope. Particularly applicable in work areas.
本発明の全方法が、特別な制御手段を使用すること無<4.54ンチ(12cm )を越える複合プレフォームに対して適用され、該複合プレフォームは1つの 段階で直径0.03インチ(0,08cm )へど減径引出しされた。プレフォ ームは約70下 (21”C)へと標準化された。空気が、引出しチャンバへ約 1380下(750℃)で送達され得るよう加熱された。空気が作業域を通過し て高速で強制送りされ、約1375″F(747℃)で抜き出された。製造速度 及び製品の品質は、こうした低減のために多数の段階が必要とされる従来からの 輻射による引出しと少な(とも比較し得るものであった。The entire method of the present invention can be used without the use of special control means. ) is applied to a composite preform that exceeds one It was drawn down to a diameter of 0.03 inches (0.08 cm) in stages. Prefo The chamber was standardized to approximately 70 below (21”C). It was heated so that it could be delivered under 1380°C (750°C). Air passes through the work area was force fed at high speed and extracted at approximately 1375″F (747°C). Manufacturing speed and product quality, which traditionally requires multiple steps for such reduction. It could also be compared to extraction by radiation.
別の場合に於て本方法の加熱の均一性は、3インチのプレフォームからの、優れ た品質での及び製造速度での1インチの製品のワンステップでの製造を可能とし た。In other cases, the heating uniformity of the method was excellent, starting from a 3-inch preform. Enables one-step production of 1-inch products with superior quality and production speed. Ta.
プレフォームは炉下方から導入されそして上方から巻き取られた。The preform was introduced into the furnace from below and rolled up from above.
本方法を存益に適用し得るプレフォームの寸法に対する何らの制限も見出されな かった。従来通りの引出し方法に適用する場合、その製造速度は、現在では入手 し得る或は容易に改変し得る巻き取り機構の容量によって制限される通常速度の 5乃至6倍近くとなった。No restrictions are found on the dimensions of the preforms to which the method can be applied successfully. won. When applied to traditional withdrawal methods, the manufacturing speed is currently normal speed limited by the capacity of the winding mechanism, which can be easily modified or It was nearly 5 to 6 times more.
本システムが通常の引出し作業に於て、工作物を変形させること無く直径の大き な工作物に熱を有効に送達し得ることが、本システムの格別の態様での使用を可 能とする。通常、多数の微細な繊維から形成される直径の大きな製品は、繊維の 積み重ねそして加熱下での及び空隙除去のための非常な高圧下での繊維の溶融を 含む非常に非効率的なプロセスによって形成される。こうした直径の大きな製品 は以下の態様に於てもつと効率的に形成され得る。先ず、繊維を直径が所望の製 品よりも僅かに大きい状態で積み重ねて束にすることによってプレフォームが形 成される。次いで束は気密のガラス包囲体内に入れられ次いでガラス包囲体が真 空とされる。これによって出来たプレフォームが次いで、プレフォームが所望の 直径に対して僅かな量だけに減径されることを除き、本発明の態様に於て炉に挿 通される。その結果、均一に溶融された、空隙のない、変形されない繊維から成 る直径の大きな製品が形成される。この製品を気密プレート内へと滑り込ませ得 る。実際の作業に於ては、引出し期間中に包囲体を継続的に真空とする必要があ り得る。こうした引出しによる変形が非常に小さいことから、引出し域で工作物 に捻り運動を加えることが可能である。それにより製品はその繊維が均一の螺旋 配向を有するものとなる。完成した製品を像回転体或は像インバータ形成のため に切断し得る。This system can handle large diameter workpieces without deforming the workpiece during normal drawing operations. The ability to effectively deliver heat to a workpiece allows for particular uses of the system. Noh. Typically, large diameter products formed from a large number of fine fibers are stacking and melting of fibers under heating and under very high pressure for void removal formed by a highly inefficient process involving These large diameter products can be efficiently formed in the following manner. First, cut the fiber to the desired diameter. The preforms are shaped by stacking them into bundles that are slightly larger than the product. will be accomplished. The bundle is then placed into an airtight glass enclosure and the glass enclosure is then It is assumed to be empty. The resulting preform is then shaped into the desired shape. In embodiments of the invention, the diameter is reduced by only a small amount relative to the diameter. Passed. The result is a uniformly fused, void-free, undeformed fiber structure. A product with a large diameter is formed. This product cannot be slipped into the airtight plate. Ru. In practice, it is necessary to continuously apply a vacuum to the enclosure during the withdrawal period. can be obtained. Since the deformation caused by such a pull-out is very small, the workpiece can be It is possible to add a twisting motion to the This allows the product to have a uniform helix of fibers. It has an orientation. The finished product is used to form an image rotator or an image inverter. It can be cut into
髭1 本発明の方法を実施するために特別に設計された装置が第2図から第7図に開示 され、第2図に於て改変された概略態様に於て最も包括的に示される。Mustache 1 Apparatus specially designed for carrying out the method of the invention is disclosed in FIGS. 2 to 7. and is most comprehensively illustrated in a modified schematic embodiment in FIG.
過去、強制対流炉は入手可能であったが、本発明の炉は、他の要素との独特の組 合せ及びガラス引き作業での強制対流の特別の性質を利用するようになっている 形状に於て記載される0強制対流加熱ガラス引き技術への適用は、本技術の特別 の、予期しなかった且つ驚くべき程の直径容量、引出し速度及び品質(製品不合 格率に関しての)の向上をもたらした。Although forced convection furnaces have been available in the past, the furnace of the present invention has a unique combination with other elements. It is designed to take advantage of the special properties of forced convection in laminating and glazing operations. Application to forced convection heating glass drawing technology described in the shape is a special feature of this technology. unexpected and surprising diametral capacity, withdrawal speed and quality (product rejects). regarding maxims).
第2図に例示され全体を参照番号30で示されるような全体的組合せには、好ま しくは複合プレフォームの種々の構成部品の差動送りのための容量を有する送り 機構31が含まれる。複合プレフォームの送り機構は、必要な気密シールを具備 する真空引きアセンブリ32及びクランプ手段33を含み得る0本装置の工作物 は熱軟化性の、引出し可能なプレフォーム34である。プレフォームに対しそれ が炉(全体を番号40で示される)に入る直前に温度標準化或は”予備冷却”を 実施するために、本具体例は、制御し得る弁38を具備する導管37を介して供 給源36からの比較的一定温度の空気が供給される、中空カラー35或は熱断絶 体を具備する。”予備冷却”空気は、内向きで半径方向に配向された番号39で 示される如き複数の孔を通してプレフォームに向けて内側に差し向けられる。標 準値として室温に近い70″F (約21”C)を選択するのが満足され且つ好 都合であることが分った。プレフォーム温度を一定に維持する上でのより微細な 制御を達成するために、中空カラー35の上方及び或は下方に温度センサを設け 、空気温度及び或は体積制御を為し得る。The overall combination as illustrated in FIG. 2 and designated generally by the reference numeral 30 includes a preferred or feed with capacity for differential feeding of the various components of a composite preform. A mechanism 31 is included. The feeding mechanism of the composite preform has the necessary airtight seal. The workpiece of the apparatus may include a vacuum assembly 32 and clamping means 33 for is a heat softenable, drawable preform 34. it against the preform temperature standardization or “precooling” immediately before entering the furnace (indicated overall by number 40). For implementation, this embodiment provides a supply via a conduit 37 with a controllable valve 38. Hollow collar 35 or thermal insulation supplied with relatively constant temperature air from a source 36 have a body. The "pre-cooling" air is directed inward and radially at number 39. It is directed inwardly toward the preform through a plurality of holes as shown. mark It is satisfactory and preferable to select 70"F (approximately 21"C), which is close to room temperature, as the standard value. It turned out to be convenient. finer control in maintaining a constant preform temperature. Temperature sensors are provided above and/or below the hollow collar 35 to achieve control. , air temperature and/or volume control.
プレフォーム34は引出しチャンバ人口41を通して炉40に送り込まれる。該 入口は好ましくは、熱損失に対する穏やかな抵抗を保証するために幾分耐火性の ”アイリス”アセンブリである。Preform 34 is fed into furnace 40 through draw chamber port 41 . Applicable The inlet is preferably somewhat refractory to ensure mild resistance to heat loss. This is the “iris” assembly.
引出しチャンバ43は炉の本具体例が含む2つのチャンバの1つであり、他のチ ャンバは別体の空気加熱チャンバ44である。空気加熱チャンバには、燃焼性、 誘導性、放電誘発性、不伝導性、等のものであり得る加熱手段が供給されるが、 好ましい具体例に於ては大領域抵抗コイル45が含まれる。これらには供給源4 6及び可変インピーダンス或は可変変換器の如き制御機構47からの電力が供給 される。Drawer chamber 43 is one of two chambers included in this embodiment of the furnace; The chamber is a separate air heating chamber 44. The air heating chamber contains combustible, Heating means are provided which can be inductive, discharge inducing, non-conductive, etc. In the preferred embodiment, a large area resistance coil 45 is included. These include source 4 6 and a control mechanism 47 such as a variable impedance or variable transducer. be done.
強制対流要素50(高温ファン、ポンプ、等)が加熱要素を通して空気を引抜き そして流れを、引出しチャンバ43と連通する溝51を通して差し向ける。こう した送達は内側の、半径方向に孔開けされたブレナムの如き送達手段52によっ て好ましく仲介される。A forced convection element 50 (high temperature fan, pump, etc.) draws air through the heating element. The flow is then directed through the groove 51 which communicates with the withdrawal chamber 43. like this Delivery is accomplished by an internal, radially perforated delivery means 52, such as a blennium. preferably mediated by
流れ通路に沿った位置に温度感知トランスデユーサ手段54が設けられ、その信 号が中央制御システム60に送られる。Temperature sensing transducer means 54 are provided at positions along the flow path and The signal is sent to the central control system 60.
空気流れはプレフォーム/工作物を通過して活発に或は程々に引出され、有効引 出しチャンバ出ロ56位置或はその付近で終端する作業域55を創出する。空気 流れは、戻し対流要素58及び、やはりその信号を中央制御システム60に送る 戻し空気温度感知トランスデユーサ手段59が設けられ得る戻し溝57を貫いて 継続される。The air flow can be actively or moderately drawn through the preform/workpiece, resulting in an effective draw. A working area 55 is created that terminates at or near the outlet chamber outlet 56 location. air The flow returns to the convection element 58 and also sends its signal to the central control system 60. Through the return groove 57 a return air temperature sensing transducer means 59 may be provided. Continued.
有効引出しチャンバ出口には入口位置の直径手段42と類似の直径調節手段59 を設は得る。有効引出しチャンバ出口56は、実際の出口と可動的に係合して入 口41に向い引出しチャンバ内を伸延する断絶スリーブにより、実際の出口61 と識別される。製品は、この断絶スリーブの内側端部を通過して引出されると加 熱された流れから遮蔽される。この可動位置が従って作業域55の端部な画定す る。断絶スリーブの位置はねじ或はクランプによって一次的に固定し得、或はサ ーボ賦活されるラックアンドギヤ或は摩擦ホイールの如き伸長手段63による可 変中央制御下のものとし得る。At the exit of the effective draw chamber there is a diameter adjusting means 59 similar to the diameter means 42 at the inlet position. The setting is obtained. The effective drawer chamber outlet 56 is in movable engagement with the actual outlet. A disconnection sleeve extending within the drawer chamber towards the opening 41 allows the actual outlet 61 to be is identified as The product is heated as it is pulled through the inner end of this disconnection sleeve. Shielded from heated streams. This movable position therefore defines the end of the working area 55. Ru. The position of the disconnection sleeve may be temporarily fixed by screws or clamps, or by a support. - by an elongating means 63 such as a rack and gear or friction wheel activated. It can be under variable central control.
製品は重力、トラクション手段等を使用する引出し機構64によつて通常態様に て引出される。製品は次いでそれ以降のプロセス処理要素65、即ち巻き取りリ ール、カッタ、パンドラ−、スライサ等へと送通される。The product is normally removed by a withdrawal mechanism 64 using gravity, traction means, etc. It is pulled out. The product is then transferred to a further processing element 65, i.e. the winding reel. It is sent to a roll, cutter, pandora, slicer, etc.
効果的な中空カラー35は第3図に示されるように構成し得る。比較的一定温度 の圧縮空気が、ニアコンプレッサの如き一定温度空気源から導管37を介して中 空カラー35へと持ち来たされ、そして半径方向孔39を貫いてプレフォームに 向けて内側へと差し向けられる。An effective hollow collar 35 may be constructed as shown in FIG. relatively constant temperature compressed air is passed through conduit 37 from a constant temperature air source such as a near compressor. into the empty collar 35 and through the radial holes 39 into the preform. Directed inward.
引出しチャンバ入口を見下ろす第4図には、有効入口直径をしてプレフォーム3 4(代表的な単一クラッド繊維−光学プレフォームとして示される)のそれを受 容せしめるための、調節自在の直径手段42の具体例が例示される。類似の機構 を、有効引出しチャンバ出口56の直径調節機構59のために使用し得る。Figure 4, looking down at the drawer chamber inlet, shows the effective inlet diameter of the preform 3. 4 (representative single clad fiber - shown as an optical preform). An example of an adjustable diameter means 42 for accommodating is illustrated. similar mechanism may be used for the diameter adjustment mechanism 59 of the effective drawer chamber outlet 56.
第5図は第2図をII V −Vで切断した流れ分与手段52の水平方向での詳 細図であり、該流れ分与手段52は流れ制御を容易化するべく形状付けされた内 側半径方向孔53を具備するトロイド状ブレナムに埋設されている。好ましい具 体例に於ては内側半径方向孔は工作物の軸に沿って細長化される。FIG. 5 is a horizontal detail of the flow distribution means 52 taken along II V-V in FIG. 5 shows a detailed view of the flow distribution means 52 with an interior shaped to facilitate flow control; FIG. It is embedded in a toroidal brenum with side radial holes 53. Preferred ingredients In some embodiments, the inner radial bore is elongated along the axis of the workpiece.
調節自在のスリーブ62の動的具体例の詳細が第6図に示され、作業域を短くす るための調節状態が破線で示される。調節は中央制御システム60下で伸長手段 63を伸延させることによって為される。伸長手段は好ましくは環状である。Details of a dynamic embodiment of the adjustable sleeve 62 are shown in FIG. The adjustment state for this purpose is indicated by a dashed line. Adjustment is done by means of extension under a central control system 60. This is done by distracting 63. The elongation means are preferably annular.
炉上方からのプレフォーム送り及び炉上方からの製品引出しを含む方法変化例は 、第2図の装置に於て満足状態で実施され得る0本発明の全利益はしかしながら 、第7図に示される装置変化例による状況下で最良のものを得る。この変化例に 於ては、炉は縦方向平面に於て随意に回転し得る遊動環70.71を使用して取 付けされる。この場合、送り機構31及び引出し機構64は、図示されるような 夫々の適宜の位置へと再位置付けされる。Examples of method variations include feeding preforms from above the furnace and withdrawing products from above the furnace. , the full benefit of the present invention, which can be satisfactorily implemented in the apparatus of FIG. , obtain the best under the circumstances according to the device variation shown in FIG. An example of this change In this case, the furnace is mounted using a floating ring 70.71 that can be rotated at will in the longitudinal plane. be attached. In this case, the feeding mechanism 31 and the drawing mechanism 64 are They are repositioned to their respective appropriate positions.
第7図に示される回転自在形状の別懇様として、装置を中央水平面を中心として 対称構成し得る。従って、加熱チャンバから引出しチャンバへの入口溝のみなら ず流れ分与手段を中央に位置付けし得る。引出しチャンバの”入口”及び”出口 ”域には次いで、閉鎖し得る戻し溝、伸長し得る断絶スリーブ、予備冷却のため の中空カラーそして孔直径調節手段が同一状態で供給される。このようにしてプ レフォームが送られ、そして同様の容易さでもって製品が上方或は下方に引出さ れ得る。その選択はプレフォーム、製品そして製造速度の特徴に依存する。As an alternative to the rotatable shape shown in Figure 7, the device can be rotated around the central horizontal plane. Can be configured symmetrically. Therefore, if only the inlet groove from the heating chamber to the drawer chamber is The flow distribution means may be centrally located. “Inlet” and “Exit” of the drawer chamber The area is then provided with a closeable return groove, an extendable disconnection sleeve, and a pre-cooling The hollow collar and hole diameter adjusting means are supplied in the same condition. In this way The reform is fed and the product is pulled upwards or downwards with equal ease. It can be done. The selection depends on the characteristics of the preform, product and manufacturing speed.
エ」U江」口引立 本発明の引出し方法によって提供される均一加熱の工業的適用性の幾つかのモー ドは、装置及びその特徴の前記説明から容易に明らかであり、その他の使用及び 利益は全(予期されなかったものである。E"Ue" Kuchibiki Several modes of industrial applicability of uniform heating provided by the withdrawal method of the present invention. are readily apparent from the foregoing description of the device and its features, and are suitable for other uses and The profit is totally (unexpected).
現在の輻射炉に於て、多段階製造方法の各段階における代表的製品不合格率は約 20%である。本発明の方法及び装置はこの不合格率を著しく低減する。In current radiant furnaces, the typical product rejection rate at each stage of the multi-stage manufacturing method is approximately It is 20%. The method and apparatus of the present invention significantly reduces this rejection rate.
中庸直径の製品のための引出し速度は、プレフォームの完全且つ至当な均一加熱 を可能とする゛ために十分遅い速度が必要とされることによって大きく制限され てきている0本発明の方法は、大きな直径のプレフォームさえも、幾つかの製品 が従来形状の引出し炉での速度の5乃至6倍の速度で、更に満足される品質に於 て取出され得るまでに迅速且つ均一に加熱する。The withdrawal speed for medium diameter products ensures complete and reasonably uniform heating of the preform. is largely limited by the need for a sufficiently slow speed to allow The method of the present invention has been developed for several products, even large diameter preforms. The speed is 5 to 6 times faster than that of conventional drawer furnaces, and the quality is even more satisfactory. heats quickly and evenly until it can be removed.
本発明の方法は、輻射吸収クラツディング及び繊維を組み込んだ製品に必要な輻 射炉での取扱いに比較して、特別の取扱いを一般に必要としない。そうした製品 は最も複雑な像操作用製品:フェースプレート、像拡張体、インバータ等を含む 。The method of the present invention reduces the radiation required for products incorporating radiation absorbing claddings and fibers. Generally no special handling is required compared to handling in a firing furnace. such products includes the most complex image manipulation products: faceplates, image extensions, inverters, etc. .
最も重要なことには、従来方法に於ては通常の複合製品は幾つかの段階を経て製 造される。これは、プレフォームに対する製品の、変形無く達成し得る減径速度 の大きさが制限されることに基くものである。域値均一性を持って加熱し得るプ レフォームの絶対的寸法限界もまた存在していた。本発明の方法は、少なくとも 4.5インチ(128all 1及び恐らくはそれ以上に大きい複合プレフォー ムを含むプレフォームの作業域を均一に加熱し得る。Most importantly, in traditional methods, typical composite products are manufactured through several steps. will be built. This is the rate of diameter reduction that can be achieved without deformation of the product relative to the preform. This is based on the fact that the size of is limited. A plastic that can be heated with threshold uniformity. There were also absolute size limits for the reform. The method of the invention comprises at least 4.5 inch (128all 1 and possibly larger composite preform) The working area of the preform, including the mold, can be heated uniformly.
これは: 1、製品からプレフォームへのかなり通常的な速度比に於て直径の大きな最終製 品が引出され得、最終圧縮、焼きなまし、デボイディング、そして形状付けの各 段階が恐らく排除される。this is: 1. Final production of large diameters at fairly normal speed ratios from product to preform. The product may be drawn and subjected to final compaction, annealing, devoiding, and shaping. Steps are probably eliminated.
2、非常に大きな低減比での、多数−多数−形式の複合製品製造の1つ以上の段 階を排除可能とする利益を得られる。そうした段階を排除することは、時間及び 労働力の節約となるばかりでなく、やむを得ない消費及び不合格を通しての材料 損失の黄胴の節約となる。2. One or more stages of many-many-type composite product manufacturing with very large reduction ratios. You can get the benefit of being able to eliminate floors. Eliminating such steps takes time and It not only saves labor, but also saves materials through unavoidable consumption and rejects. It will save you the loss of yellow body.
ことを意味する。It means that.
明らかに、本発明及び方法の具体例における、その実質的精神から離れることな く形状及び構造上の小変更を為し得る。従って、本発明をここに示され且つ説明 された形状そのものに限定することは所望されず、請求の範囲内から適正に導か れる内容の全てを含むことが所望される。Obviously, without departing from the substantial spirit of the invention and method embodiments, Minor changes in shape and structure may be made. Accordingly, the invention is shown and described herein. It is not desirable to limit the shape to the shape itself; It is desirable to include all of the content included in the document.
斯くして本発明が説明された。新規且つ特許証による保証が所望されるものとし ての請求の範囲は:国際調査報告The invention has thus been described. Guarantee of newness and patent certificate is desired. The scope of the claim is: international search report
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JPS5988336A (en) * | 1982-10-04 | 1984-05-22 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | Optical fiber drawing method and device |
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1987
- 1987-06-26 JP JP62504944A patent/JP2557673B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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JPS52119949A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-07 | Hitachi Ltd | Method of reducing variations in wire diameter of optical fibers |
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