JPH07300350A - 光ファイバ線引き装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光ファイバ線引き装置において、光ファイバ線
速度の変化に関わらず光ファイバの入線温度を一定に制
御できるように冷却筒による冷却能力を迅速に変化させ
られるような冷却装置を提供することを目的とする。 【構成】光ファイバ線引き装置における冷却筒２を伸縮
自在にし、伸縮駆動装置によって冷却筒２を伸縮させる
ようにし、外径測定器７によって被覆径を計測し、被覆
径計測値と規定値との偏差信号に基づいて、冷却筒制御
装置１０により伸縮駆動装置を制御して冷却筒２を伸縮
させる構成とした光ファイバ線引き装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバを線引きして
樹脂被覆を施す、いわゆる光ファイバ線引き装置に関す
るものであり、線引き速度の変動に伴う樹脂被覆の厚さ
（被覆径）の変動を可及的に小さくすることができるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】加熱炉で約２０００℃に加熱して溶融さ
せた母材から６００乃至８００ｍ／分の速度で線引きし
て光ファイバを紡糸し、紡糸した光ファイバを冷却筒を
通して所定の温度（例えば６０℃）まで冷却し、さらに
被覆装置を通して紫外線硬化樹脂を被覆し、被覆硬化装
置を通して被覆を硬化させ、被覆された光ファイバを連
続的に巻取装置によって巻き取る。これが従来の光ファ
イバ線引き装置の概要である。ところで、光ファイバ紡
糸用母材の外径は通常直径３０ｍｍの棒材であるが、そ
の表面は一様ではなく、また、直径も均一ではない。光
ファイバ母材の表面が一様でなく、また直径が均一でな
いので、母材の消耗が進むに連れて紡糸されるファイバ
の線径が微妙に変化する。このファイバ線径の変化を可
及的に補償するために、紡糸されたファイバの線径を常
時監視し、線径が細くなると引き出し速度を遅くし、線
径が太くなると引き出し速度を速めて、紡糸されるファ
イバの線径がほぼ一定になるように線引き速度を常時自
動的に制御している。ファイバ線径は線引き速度を変化
させることによってほぼ一定に制御されるが、被覆の厚
さは、基本的には、被覆装置の引き抜きダイスの直径、
樹脂の物性、樹脂の温度によって決まる。樹脂槽内の樹
脂の温度が変化すると被覆厚さが変化するので、これは
ほぼ一定に制御されている。ところで、最近の線引き速
度は上記のとおり非常に高速になっているが、高速で線
引きしている状態において上記のとおりファイバ線径の
変化を補償するために線引き速度が変化すると、この線
引き速度の変化に伴って被覆厚さが変化し、線引き速度
が速くなると被覆外径が小さくなり、遅くなると被覆外
径が大きくなるという現象がみられる。光ファイバケー
ブルの高密度化が進むに連れて、上記の被覆の厚さの不
均一は被覆線の径のばらつきをもたらすので、放置でき
ない問題になってきた。 ファイバ外径：１２５μｍ ファイバ線速度：６００ｍ／分 被覆第１層用ダイス径：２６０μｍ 被覆第２層用ダイス径：２８５μｍ 樹脂槽内の被覆樹脂温度：４５℃乃至５０℃ 以上の条件の下での光ファイバ入線温度（光ファイバが
被覆装置に進入するときの光ファイバの温度）と被覆厚
さの変化との相関を取ってみると次のとおりである。 ファイバ入線温度（℃） 第１層被覆径（μｍ） 第２層被覆径（μｍ） ５４ ２０２ ２５９ ６０ １９８ ２５６ ７４ １９１ ２５１ 以上のことから線速度の変化によってファイバ入線温度
が変化し、この入線温度の変化によって被覆径が変化す
るものと分析することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は線速度の変化
に伴って生じる被覆径の変化を可及的に小さくすること
を目的とし、線速度の変化に関わらず光ファイバは入線
温度を一定に制御できるように冷却筒による冷却能力を
迅速に変化させられるように冷却装置を工夫することを
その課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のために講
じた手段は次の要素（イ）（ロ）によって構成されるも
のである。 （イ）冷却筒を伸縮自在にし、伸縮駆動装置によって冷
却筒を伸縮させるようにしたこと、（ロ）外径測定器に
よって被覆径を計測し、被覆径測定値と規定値との偏差
信号に基づいて、冷却筒制御装置により伸縮駆動装置を
制御したこと。

【０００５】

【作 用】冷却筒の長さを伸縮自在にして、その長さ
を変化させることによって冷却筒の有効長さ（ファイバ
の冷却に寄与する冷却筒の有効な長さ）を変化させるこ
とができるので、光ファイバが冷却筒を通過するのに要
する時間が変化する。これによって光ファイバが冷却筒
から出て被覆装置に進入するときの温度、すなわち入線
温度を変化させることができる。線速度が速くなると光
ファイバが冷却筒を通過するのに要する時間が短くな
り、冷却不足を生じ、その結果入線温度が高くなり、入
線温度が高くなった結果被覆厚さが薄くなる。反対に、
線速度が遅くなると光ファイバが冷却筒を通過するのに
要する時間が長くなり、冷却過剰を生じ、その結果入線
温度が低くなり、入線温度が低くなった結果被覆厚さが
厚くなる。この被覆径を常時計測して被覆厚さの変化を
検知し、基準値との偏差に比例する偏差信号に基づいて
冷却筒制御装置が作動し、被覆厚さが薄いときは、伸縮
駆動装置によって冷却筒を伸長させて、上記の偏差信号
が零になるまで光ファイバの入線温度を下げ、反対に、
被覆厚さが厚いときは、伸縮駆動装置によって冷却筒を
短縮させて、上記の偏差信号が零になるまで光ファイバ
の入線温度を上げる。これによって、線径を一定にする
ための線速度の変化に関わらず、被覆径を一定に制御す
ることができる。

【０００６】

【実 施 例】次いで、図１、図２を参照しつつ二層被
覆を施す第一実施例を説明する。加熱炉１、伸縮自在の
冷却筒２、第１層被覆装置３、硬化装置（紫外線照射装
置）４、第２層被覆装置５、硬化装置（紫外線照射装
置）６、外径測定器７が順次縦に配列されており、加熱
炉１内で２０００℃に加熱された母材８から紡糸された
光ファイバ９が冷却筒２、第１層被覆装置３、硬化装置
（紫外線照射装置）４、第２層被覆装置５、硬化装置
（紫外線照射装置）６、外径測定器７を順次通過する。
紡糸された光ファイバ９は冷却筒２によって５０乃至６
０℃まで冷却され、第１層被覆装置３によって第１層が
被覆され、硬化装置４によって第１被覆層が硬化され、
第２被覆装置５によって第２層が被覆され、硬化装置６
によって第２被覆層が硬化される。第２層が硬化された
状態でその外径を外径測定器７によって計測し、その計
測信号が冷却筒制御装置１０に入力される。冷却筒制御
装置１０は比較回路、演算回路等を有し、計測値と基準
値を比較してその差が零になるように冷却筒２を伸縮さ
せるものである。伸縮自在の冷却筒２は円筒状の冷却水
ジャケット２１の内側に伸縮筒２２を嵌合させ、伸縮筒
２２を駆動する油圧シリンダ２３を設け、この油圧シリ
ンダ２３のピストンロッ２４を伸縮筒２２の下端に連結
している。冷却水ジャケット２１には下端から冷却水が
導入され、上端から冷却水を排出して、冷却水を循環さ
せて冷却水ジャケットの中を通すヘリュウムガスを冷却
している。ヘリュウムガスは冷却水ジャケット２１の
中、および伸縮筒２２を通って下方から排出されるが、
その間に光ファイバ９を冷却する。伸縮筒２２が伸長す
ると冷却筒の有効長さが増大し、光ファイバの冷却筒通
過時間が長くなるので、光ファイバの被覆装置３への入
線温度が下がり、伸縮筒２２が短縮すると冷却筒の有効
長さが短縮し、光ファイバの被覆装置３への入線温度が
上がる。

【０００７】図３に示す第二実施例は図１に示す実施例
における硬化装置４と被覆装置５との間に第２の冷却筒
２０を配置し、硬化処理された第１の被覆層を第２の冷
却筒２０によって所定の温度に冷却してから第２層を被
覆するための被覆装置５に入線させるものである。この
第２の冷却筒２０は冷却筒２と同様に伸縮自在のもので
あって、冷却筒制御回路１０によって、冷却筒２と共に
その長さを制御される。冷却筒を伸縮自在にするための
具体的な構造としては、上記実施例の入れ子式のものの
他に蛇腹ホースを冷却水ジャケットの下端に接続した構
造を採用することもでき、また伸縮駆動装置としては上
記の油圧シリンダの他にリニアパルスモータを用いるこ
ともでき、あるいは回転型のパルスモータとラック、ピ
ニオンギャとからなる駆動機構を採用することもでき
る。また、上記の制御装置は外径測定器による測定値と
基準値との差をとって、この差が零になるようにフィー
ドバック制御するものであるが、被覆径の変化量と光フ
ァイバの入線速度との相関を実験的に求め、入線速度信
号とこの相関を用いてマイコンでオープン制御すること
もできる。さらに、光ファイバの入線温度を計測し、被
覆径の変化量と光ファイバの入線温度との相関を実験的
に求め、入線温度信号とこの相関を用いてマイコンでオ
ープン制御することもできる。リニアパルスモータを用
いる場合は、モータのコイルを冷却水ジャケットの下部
に組み込み、これによって伸縮筒２２を直接駆動する機
構を採用すれば、伸縮駆動装置は冷却水ジャケットの外
に露出せず、また、冷却筒の伸縮制御のために運動する
ものは伸縮筒のみであるから、運動体の慣性が小さく、
したがって制御の応答性は極めて高く、油圧シリンダを
用いる上記実施例のものよりも制御精度を高くすること
ができる。これらの変形は、被覆径を計測して冷却筒の
長さをフィードバック制御する上記実施例の単なる変形
例であって、同等なものである。上記実施例の線引き装
置による線引き結果は次のとおりである。 試験条件 ファイバ外径 ：１２５μｍ ファイバ基準線速度 ：６００ｍ／分 被覆第１層用ダイス径 ：２６０μｍ 被覆第２層用ダイス径 ：２８５μｍ 樹脂槽内の被覆樹脂温度：４５℃乃至５０℃ 第１層被覆樹脂 ：紫外線硬化型。 第２層被覆樹脂 ：紫外線硬化型。 試験時間 ：６０分。 試験結果 本実施例 従来例 最大線速度（ｍ／分）： ６５０ ６５０ 最小線速度（ｍ／分）： ５５０ ５５０ 第２層最大被覆径 ： ２５１ ２５３ 第２層最小被覆径 ： ２４９ ２４７ 以上のとおり、本実施例と従来例とでは、最大線速度、
最小線速度、両速度の差は殆ど同じであるが、従来例に
おける最大被覆径と最小被覆径の差が６μｍであるのに
対して、本実施例のそれは２μｍに止まっている。

【０００８】

【効 果】前記の本発明の課題を解決した発明はまだ
ない。したがって、新規な前記課題を解決して、従来技
術の問題を解消したこと自体が本発明特有の効果であ
る。すなわち、母材から紡糸される光ファイバの線径が
常時変化するので、これを補償するために光ファイバの
線引き速度を変化させざるを得ないが、この線引き速度
の変化に伴って生じる被覆径の変化を、光ファイバの入
線温度を制御することによって補償してほぼ一定にする
ことができる。また、本発明は、光ファイバの冷却筒内
に滞留する時間を変化させて、その入線温度を変化させ
ることをその解決原理とし、そのための手段として、伸
縮筒の有効長さを伸縮させるものであるから、光ファイ
バの入線温度の制御を極めて高い応答性をもって迅速に
行うことができ、微妙な線引き速度の変化による被覆厚
さの変化を極めて小さくすることができる。このことが
本発明の最大の効果である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例の概念図である。

【図２】本発明の冷却筒の実施例の断面図である。

【図３】第二実施例の概念図である。

【符号の説明】

１・・・加熱炉 ２、２０・・・冷却筒 ２１・・・冷却水ジャケット ２２・・・伸縮筒 ２３・・・油圧シリンダ ２４・・・ピストン ３・・・第１被覆装置 ４、６・・・硬化装置 ５・・・第２被覆装置 ７・・・外径測定器 ８・・・母材 ９・・・光ファイバ １０・・・冷却筒制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却筒を伸縮自在にし、伸縮駆動装置によ
   って冷却筒を伸縮させるようにし、 外径測定器によって被覆径を計測し、被覆径計測値と規
   定値との偏差信号に基づいて、冷却筒制御装置により伸
   縮駆動装置を制御して冷却筒を伸縮させる光ファイバ線
   引き装置。
2. 【請求項２】光ファイバ線引き装置において、被覆径を
   計測し、当該計測値と被覆径の基準値との偏差に基づい
   て冷却筒の有効長さを制御し、被覆装置への光ファイバ
   の入線温度を制御して被覆径をほぼ一定に制御する光フ
   ァイバ線引き方法。