JPS62167236A - 光フアイバ母材延伸装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は光ファイバ母材を所定の外径の光ファイバ母材
に縮径延伸する装置に関する。

〈従来の技術〉 石英系光ファイバ母材の製造方法としては、ＶＡＤ法、
外付法、ＭＣＶＤ法などが知られている。これらのうち
ＶＡＤ法の代表的なプロセスとしては、気相酸化反応に
よって光ファイバ多孔質母材を作成し、これを脱水、透
明化し、次いで縮径・延伸し、円柱状光ファイバ母材と
する０次いで、この円柱状光ファイバ母材を石英パイプ
内に挿入し、石英パイプと一体化し、さらに直径百ＩＬ
ｍ程度（標準１２５　ＪＬｍ）迄線引し、所望の屈折率
分布をもつ光ファイバに成形する。かくして得られた光
ファイバは連続工程で直ちに樹脂が被覆され、光ファイ
バ素線として製造される。

ここで、光ファイバ母材の縮径・延伸工程は光ファイバ
の構造を決定する上で重要であり、このプロセスでは不
可欠の工程である。

またＶＡＤ法には石英パイプを使わない他の工程もある
が、その他多くのプロセスでも縮径・延伸工程は必要で
ある。また、例えば。

他の外付法などでも縮径・延伸の工程を伴なうことがあ
る。

この光ファイバ母材の縮径・延伸工程を実施するのに従
来はガラス旋盤が用いられていた。このような従、来の
光ファイバ母材延伸装置の構成例を第７図に示す、第７
図に示すように、従来の光ファイバ母材延伸装置によれ
ば、水平に設置された旋盤ベース２０の一端に設けられ
た固定支持腕１７ａ、これと対向して旋盤ベース２０上
を速度制御モータ２４で速度制御されながら、水平に移
動可能な可動支持腕１８ａが取付けられている。固定支
持腕１７ａに回転チャック１７．可動支持腕１８ａには
回転チャック１７と共軸で且つ回転チャック１７と同期
回転される回転チャック１日が取付けられている。また
旋盤ベース２０には回転チャック１７、１８の６軸に平
行に旋盤ベース２０上を回転チャック１７．１８の間を
制御された速度で移動できるバーナ台１９が取り付けら
れている。

バーナ台１９には１ないし複数本の酸水素バーナ２１と
外径測定器２２が取り付けられている。

また、バーナ台１９はクラッチ切！ｌ！！機構（図示せ
ず）で動力系から切り離され、手動で操作することがで
きる。同様に、可動支持腕１８ａは速度制御モータ２４
とクラッチ切換機構（図示せず）によって切離され、手
動で操作されて、回転チャック１７．１８に光ファイバ
母材を装着あるいは取り外すことができる。

第７図に示す光ファイバ母材の延伸装置を使って光ファ
イバ母材の縮径φ延伸を行なう手順を第８図（ａ）　、
　（ｂ）　、　（ｃ）に示す。

（１）　　第８図（ａ）に示すように、光ファイバ母材
１２の両端に取りつけられた把持棒１２ａ。

１２ｂを固定支持腕１７ａ、可動支持腕１８ａの回転チ
ャック１７及び１８で、それぞれ把持する。また光ファ
イバ母材１２の有効部の可動支持腕１８ａ側の端部にバ
ーナ台１８を位置させる。

（２）　　次いで両方の回転チャック１７．１８を同期
回転させ、バーナ台１８の酸・水素バーナ２１の火炎２
５で光ファイバ母材１２の一端から加熱軟化させる。

（３）　　第８図（ｂ）に示すように、バーナ台１８は
速度制御モータ駆動装置によりｖｌなる一定速度で固定
支持腕１７ａの方向に移動され、同時に可動支持腕１８
ａは回転チャック１８で光ファイバ母材の把持棒１２ｂ
を把持したまま、速度１ｔｊＪＷモータ装置で速度ｖ２
で移動される。

尚、ｖ２とｖｌには次の関係がある。

ここにり。：光ファイバ母材の元の外径、Ｄ、：縮径延
伸された光ファイバ母 材の外径である。

尚、縮径延伸された光ファイバ母材の外径を外径測定器
２２で測定し、測定値を移動支持台１８ａを駆動する速
度制御モータ装置に入力して、移動支持台１８の移動速
度を制御するようにしている。

（４）　　第８図（ｃ）に示す如く、バーナ台１９が光
ファイバ母材の固定支持腕１７ａ側の端部まで移動させ
ることによって外径り、の光ファイバ母材に縮径Φ延伸
することができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第７図に示したような光ファイバ母材延伸装置によれば
、加熱軟化手段として酸水素へ−すによる火炎を採用し
ているため、母材内部まで十分軟化されず、外径５０ｍ
ｍ以上のような大径光ファイバ母材の延伸が難しい、ま
た外径３０ｍｍから１４ａｖ程度に縮径する場合の光フ
ァイバ母材でもバーナの火力が弱いため、２回に分けて
縮径争延伸しなければならず作業能率が悪い欠点があっ
た。

本発明は、従来の光ファイバ母材延伸装置には上記のよ
うな欠点があったことにかんがみてなされたもので、光
ファイバ母材の支持方式、加熱方式等に工夫をこらし、
大径の光ファイバ母材の延伸を可能とすると共に、延伸
作業能率の向上を図ることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成する本発明の構成は、鉛直方向に貫通し
た開口を有するガラス母材加熱炉と、該ガラス母材加熱
炉の上方に設置され且つガラス母材の両端部に一体的に
設けられた把持棒の一方を把持する上チャックと、前記
ガラス母材加熱炉の下方に設置され且つガラス母材のも
う一方の把持棒を把持する下チャックと、前記上下のチ
ャックで把持棒が把持されたガラス母材を前記ガラス母
材加熱炉に通して加熱した状態で前記上下のチャックの
一方を前記ガラス母材加熱炉に対して相対的に近付は且
つ他方のチャックを前記ガラス母材加熱炉に対して相対
的に遠ざける機構とを備えてなることを特徴とする光フ
ァイバ母材延伸装置に存する。

く実　施　例〉 本発明による光ファイバ母材延伸装置の一実施例につき
、図面を参照しながら説明する。第１図（ａ）は本発明
の一実施例の構成図を示す。本発明の光ファイバ母材延
伸装置の第１図（ａ）に示す実施例によれば、当該光フ
ァイバ母材延伸装置は、鉛直に立てられた光ファイバ母
材昇降装置１と、これに固定され、鉛直方向に貫通した
開口２ａをもつ加熱炉２と、加熱炉２の上方に配置され
、かつ加熱炉２の開口２ａの６軸と同軸の６軸をもち、
光ファイバ母材の上部把持棒を把持する上チャック３と
、加熱炉２の下方に配置され、かつ加熱炉２の開口２ａ
の６軸と同軸の６軸をもち、光ファイバ母材の下部把持
棒を把持する下チャック４とからなる。加熱炉２のヒー
タ１３はカーボン抵抗炉１３である。加熱炉２に対して
、光ファイバ母材を移動させる上下チャック３，４は、
独立に速度制御される。

第１図（ｂ）に示すギヤグイアゲラムのように速度制御
モータ７．８、クラッチ１０及び減速ｙ！１１１を介し
て連動操作されるポールねじ軸５．６によって独立な所
定の速度で上下チャ、り３，４を移動させる速度制御モ
ータ機構及び上下チャック３．４を急速に移動させる早
送りモータ９による早送り駆動機構とが第１図（ａ）に
示す光ファイバ母材昇降装置ｌ内に組込まれている。こ
の光ファイバ母材昇降装置１により、上チャック３は速
度制御されながら、加熱炉２に対して移動され、これと
同時に下チャック４も異なる速度で制御されながら移動
させることができる。また上下チャック３，４はそれぞ
れ早送りモータ９とクラッチ１０を用いて急速に所定の
位置に移動することが可能である。

第１図（ａ）、　（１））に示す光ファイバ母材延伸装
置によって、光ファイバ母材の縮径・延伸を行う手順を
第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）　
、　（ｅ）によって説明する。

（１）　　加熱炉２の開口２ａの上下端は上下蓋をかぶ
せて冨閉状態とし、不活性ガスを充満させて、炉内を必
要温度に高める。

（２）　　第２図（ａ）に示す如く、上下把持棒（ダミ
ー棒）　１２ａ、　１２ｂを取り付けた光ファイバ母材
１２を加熱炉２の上蓋を開けて、開口２ａの中に挿入す
る。

（３）　　第２図（ｂ）に示す如く、加熱炉２内に挿入
された光ファイバ母材１２を、母材の有効部下端がヒー
タ１３の中心部に位置するように、加熱炉２の下蓋を開
けて上下チャック３．４で光ファイバ母材１２の上下把
持棒１２ａ、　１２ｂをそれぞれ把持する。尚、この際
、加熱炉２の開口２ａと把持棒１２ａ、　１２ｂとの間
隙から空気が炉２内に侵入しないように炉内は不活性ガ
スで充満するとともに、開口上下端部に間隙を狭くする
ためのシール蓋が使用される。

（４）　　第２図（Ｃ）に示す如く、上チャック３で上
把持線１２ａを把持し、外径ｄｔの光ファイバ母材１２
を下端から上端に向って次第に加熱軟化しながら、供給
速度Ｖ工で加熱炉２内に供給し、下チャック４によって
下把持棒１２ｂを把持し、加熱軟化された光ファイバ母
材１２下端を速度ｖ２で引き降ろし、光ファイバ母材１
２を縮径・延伸して外径ｄ２の光ファイバ母材とする。

尚、縮径・延伸された光ファイバ１２の外径は外径測定
器で計測され、この値が速度制御モータに帰還されて外
径が一定に保たれるように速度制御される。

尚、上記上チャック３の加熱炉２に対する相対速度ｖ１
と下チャック４の加熱炉２に対する相対速度ｖ２との間
には次の関係がある。

ここにｄｌは供給光ファイバ母材の外径、ｄ２は縮径・
延伸された光ファイバ 母材の外径である。

（５）第２（ｄ）、　（ｅ）に示す如く、光ファイバ母
材の加熱φ延伸が母材上端に達した場合は、第１図（ｂ
）に示すクラッチ１０を切り替え、早送りモータ９で上
チャー２り３を急速に上昇させ、光ファイバ母材から上
把持線１２ａを切り離し、次に下チャック４も早送りモ
ータ９に切替えて急速に下降させ、縮径・延伸された光
ファイバ母材１２を加熱炉２外に取り出す、母材を取り
出した後、加熱炉２の開口を上下蓋によって密閉し、ヒ
ータ１３を保護する。

従来の光ファイバ延伸装置は酸水素炎バーナで加熱し、
水平方向に光ファイバ母材を縮径・延伸するのに対し、
本発明による装置は、鉛直方向に光ファイバ母材を縮径
拳延伸するのにカーボン抵抗炉によって加熱軟化してい
る。酸水素炎バーナによる加熱は母材の表面のみで内部
に余り及ばないのに対し、本発明のようにカーボン抵抗
炉によるものは母材の内部まで輻射熱で熱せられ、加熱
軟化度が大きい、従って、従来の如く母材を水平にする
と、母材がたわんで変形してしまい、良好な結果が得ら
れなくなってしまう０本発明によるヒータ１３は加熱が
軸対称であるため、母材は周辺から均一に加熱される。

このため、母材をヒータに関して回転する必要はない。

第１図に示す実施例では加熱炉２のヒータ１３にはカー
ボン抵抗炉を用いているが、ジルコニア抵抗炉等の他の
高温炉を用いてもよい、また、第１図に示す実施例では
光ファイバ母材を加熱炉の上から下へ送給して縮径拳延
伸しているがこれも必要条件ではなく、下から上へ光フ
ァイバ母材を送給して縮径・延伸してもよい。

本発明の第２の実施例を第３図と第４図によって説明す
る。第１図・第２図の実施例では、加熱炉が固定され、
上下のチャックを動かす方式のものであったが、光ファ
イバ母材を固定された加熱炉の上端から送入し下端から
取り出すため上下に広い空間を必要とし、設備高さが高
くなり、場合によっては建屋高さの制限が影響するよう
な問題がある。従って、なるべく設備高さは低くするこ
とが望ましい、一方、上チャックと加熱炉、下チャック
と加熱炉との相対速度ｖ１．ｖ２が（１）式の関係を保
てばよく、第３図に示すようなギアダイアグラムをもっ
た装置でも、第１図に示す装置と同様の操作ができる。

外観は第１図（ａ）に示す光ファイｌ（母材昇降装置の
高さが低くなるだけで、その外は特に変りはない。

第３図に示す本発明の光ファイバ母材延伸装置によれば
、上チャック３を固定しておいて、加熱炉２と下チャッ
ク４を速度制御モータ機構によって所定の速度で昇降さ
せ、外径ｄ１の光ファイバ母材を外径ｄ２の母材に縮径
・延伸するものである。第３図に示す本発明の実施例で
は、加熱炉２は速度制御モータ１５と減速ｆｉｌｌによ
って速度制御され、上チャック３に対し相対速度ｖｌで
近接するようポールねじ軸１４にそって駆動され、また
クラッチＩＯを切換えることによって、早送りモータ１
Ｂにより速い速度で駆動される。また下チャック４は、
速度ト”Ｉ＠７モータ７と減速機１１によって速度制御
され、下チャック４は加熱炉２に対し相対速度ｖ２で遠
ざかるようにポールねじ軸６にそって駆動される。また
下チャック４は、クラッチ１０の切換えにより早送りモ
ータ９によって高速で駆動される。第４図（ａ）。

（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）　、　（ｅ）は、第３
図に示す本発明の光ファイバ母材延伸装置によって光フ
ァイバ母材を縮径・延伸する工程の手順を示す。

第４図（ａ）に示すように、加熱炉２を早送りモータ９
の操作で下げ、光ファイバ母材１２の上把持棒１２ａを
上チャック３によって把持し、加熱炉２を上昇させて加
熱炉２のヒータ１３の中心部に外径ｄ□の光ファイバ母
材１２の有効部の下端部を位置させ、第４図（ｂ）に示
す如く、光ファイバ母材１２の下把持線１２ｂを下チャ
ック４によって把持する０次いで、第４図（ｃ）　、　
（ｄ）に示す如く加熱炉２を上チャック３に相対速度Ｖ
ｌで接近させ、下チャック４を加熱炉２に対し相対速度
ｖ２で遠ざかるように、それぞれ速度制御モータ１５．
７により速度制御することによって外径ｄ１の光ファイ
バ母材１２を外径ｄ２のものに縮径・延伸することがで
きる。光ファイバ母材１２の上端まで縮径・延伸した後
、第４図（ｅ）に示すように、下チャック４を急速に下
降させて、上チャック３を光ラアイバ母材１２から切り
離す。

第５図及び第６図に本発明の光ファイバ母材延伸装置の
他の実施例を示す、第５図に示す実施例では、上下チャ
ック３，４はポールねじ軸５，６、減速機１１．速度制
御モータ７．８によって第１図に示すものと同様に速度
制御されて駆動され、また必要に応じて、クラッチｌＯ
を切換えることにより、早送りモータ９によって高速移
動される。また加熱炉２はポールねじ軸１４、減速機１
１及び早送りモータ（定速モータ）　１８によって単独
に昇降されるようになっている。

第５図に示す本発明の実施例の操作手順を第６図に示す
、第６図（ａ）（ｂ）に示す如く、加熱炉２の位置を上
チャック３に対して十分に下げ、外径ｄ１の光ファイバ
母材１２を上チャック３に取り付け、加熱炉２を上昇さ
せ有効下端をヒータＢの中央に位置させ下チャック４に
より光ファイバ母材１２を保持し、加熱溶融し、外径ｄ
２の光ファイバ母材１２に縮径・延伸することができる
。

第６図（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）　、　（ｅ）に
示す操作手順は第２図に示す操作手順と同一である。尚
、上下チャック３．４と加熱炉２との相対速度はｖ！、
ｖ２に保たれ（１）式を満足する。この実施例では、速
度Ｈ帥モータを使わずに、定速モータで加熱炉２を上下
方向所定の位置に移動するようにしているので、加熱炉
２の駆動系が簡素化し、設備コスト的にも有利となる。

本発明による光ファイバ母材延伸装置による実験例を以
下に説明する。第１図；第２図に示す本発明の実施例の
装置による実験結果を示す。

外径ｄｌ　＝　５７．５ｍｍの光ファイバ母材を外径ｄ
２＝　１４．５ｍｍの光ファイバ母材に縮径・延伸する
ことができた。この際加熱炉ヒータ１３部の温度は１９
２０℃、ヒータ１３（７）内径は　１００■、上チャッ
クの加熱炉への接近相対速度Ｖｌは、Ｖｌ＝５１１１Ｅ
ｌ／分、下チャックの加熱炉に対する相対速度ｖ２は、
ｖ２　＝　８０ｍｍ／分であった。このような条件では
従来の装置は実現不可能である。

一方、設備高さについては、　ｄｌ　＝　５５ｍｍ、　
ｆＬ＝　４００ｍｍの光７フイバ母材をｄ２　＝　２４
ｍｍ、　　ｆｌ　＝２１００ｍｍの光ファイバに縮径延
伸する場合、第１図に示す実施例の設備配置では設備高
さは約４７ＱＯｍｍになり、第５図の実施例の設備配置
すれば設備高さは約３８５０ｍ麿程度となる。

〈発明の効果〉 本発明による光ファイバ母材延伸装置によれば、従来の
装置では不可能であった大径の光ファイバ母材や縮径率
の大きい光ファイバ母材の縮径・延伸を実施することが
できるようになった。また加熱炉、上下チャックの駆動
ギヤ機構の設計によって設備高の低い装置も作ることが
でき、建屋の制限等の問題を改善することができるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明による光ファイバ母材延伸装置の
一実施例の構成図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）に示す
装置のギアダイアグラム、第２図（ａ）　、　（ｂ）　
、　（ｃ）　、　（ｄ）　、　（ｅ）は第１図に示す実
施例の操作工程図、第３図は本発明の他の実施例のギア
ダイアグラム、第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）
　、　（ｄ）　、　（ｅ）は第３図に示す実施例の操作
工程図、第５図は本発明の他の実施例のギアダイアグラ
ム、第６図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ
）　、　（ｅ）は第５図に示す実施例の操作工程図であ
り、第７図は従来の光ファイバ母材延伸装置の概略側面
図、第８図（ａ）、（ｂ）。 （Ｃ）はその操作工程図である。 図面中、１は昇降装置、　２は加熱炉、　　３は上チャ
ック、　　４は下チャック、　　５，６゜１４はポール
ねじ軸、　　７，８，１５，２３．２４は速度制御モー
タ、　　９．１８は早送りモータ、　　１０はクラッチ
、１１は減速機、　１２は光ファイバ母材、　　１３は
ヒータ、　ｌ？、　１８は回転チャック、１８は移動バ
ーナ台、２０は旋盤ベース、　２１は酸水素バーナ、　
２２は外径測定器、　２５は火炎である。 第１図 ｔσ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（ｂ）第２図 第３図 第４図 （０）　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　（ｃ）　
　　　　　　　どｄ）　　　　　　　　　（ｅ）第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉛直方向に貫通した開口を有するガラス母材加熱
   炉と、該ガラス母材加熱炉の上方に 設置され且つガラス母材の両端部に一体的に設けられた
   把持棒の一方を把持する上チャックと、前記ガラス母材
   加熱炉の下方に設置され且つガラス母材のもう一方の把
   持棒を把持する下チャックと、前記上下のチャックで把
   持棒が把持されたガラス母材を前記ガラス 母材加熱炉に通して加熱した状態で前記上下のチャック
   の一方を前記ガラス母材加熱炉に対して相対的に近付け
   且つ他方のチャックを前記ガラス母材加熱炉に対して相
   対的に遠ざける機構とを備えてなることを特徴とする光
   ファイバ母材延伸装置。
2. （２）上記ガラス母材加熱炉を速度制御モータを使用し
   て上下動させるようにすると共に、上記上下のチャック
   のうち少なくとも一方を 速度制御モータを使用して上下動させるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ
   母材延伸装置。
3. （３）上記ガラス母材加熱炉を定速モータで上下動させ
   るようにすると共にガラス母材加熱炉に対し上記上下の
   チャックを速度制御モータ機構により独立して上下動さ
   せるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の光ファイバ母材延伸装置。