KR100353439B1 - 솔-젤 공정에서 사용되는 몰딩용 샤프트의 수직이송장치 - Google Patents

솔-젤 공정에서 사용되는 몰딩용 샤프트의 수직이송장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 솔-젤 공정에서 사용되는 몰딩용 샤프트의 수직 이송장치에 관한 것으로서, 개시된 장치는 솔-젤 공정에서 성형된 광섬유 2차 모재를 공정 튜브에서 제거하기 위하여 스탠드형 타워와, 스탠드형 타워를 따라서 수직이동하는 캐리지와, 캐리지의 자유단에 구비된 척과, 척에 고정되어 몰딩용 샤프트를 매달기게 고정시키도록 구형부를 구비한 연결봉 및 상기 몰딩용 샤프트가 동축으로 놓여 튜브형 광섬유 모재가 안착되기 위한 공정 튜브로 구성된 수직이송장치에 있어서, 상기 척에 에어를 공급하기 위한 에어 공급부; 상기 에어 공급부에서 공급된 에어량을 설정된 유량에 따라서 공급하는 유량 조절기; 및 상기 유량 조절기를 지난 에어가 척을 경유하여 외부로 배출되기 위하여 척의 바닥면을 따라서 구비된 다수개의 개구로 구성됨으로서, 에어에 의해 일정 기압영역이 발생하여 미세한 진동을 흡수할 수 있는 구성이다.

Description

솔-젤 공정에서 사용되는 몰딩용 샤프트의 수직 이송장치{VERTICAL-FEEDING DEVICE OF MOLDING SHAFT IN SOL-GEL PROCESS}
본 발명은 튜브형 광섬유 2차 모재를 제조하기 위한 솔-젤 공정에 관한 것으로서, 특히 솔-젤 몰딩용 샤프트를 상하로 정밀하게 이동시킬 수 있는 수직이송장치에 관한 것이다.
일반적인 광섬유는 소정의 굴절율을 갖는 내부의 코어(core)와, 코어보다 굴절율이 낮으면서 입사된 빛의 전반사가 이루어지게 하는 클래딩(cladding)으로 구성된다. 이러한 광섬유를 제조하기 위해서는 광섬유 모재 제조공정과, 제조된 광섬유 모재를 한가닥의 광섬유로 뽑아내는 광섬유 인출공정(drawing process)으로 이루어진다. 이어서 인출된 광섬유는 피복되어 한가닥의 광섬유로 제작된다.
한편, 제조된 광섬유 모재에서 장조장의 광섬유를 인출하기 위하여 오버 클래딩(over-cladding) 또는 오버 자케팅(over-jacketting) 공정이 수행된다. 즉, 제조된 1차 원기둥형 광섬유 모재에 튜브형의 2차 석영관을 오버 클래딩 공정 또는 오버 자케팅 공정을 수행하여 대구경 광섬유 모재를 완성하게 된다. 이때, 2차 석영관 즉, 발열 실리카(fumed silica)를 이용한 실리카 글래스를 제조하는 방법으로는 화학기상 증착법 또는 솔-젤 공법이 널리 사용되고 있다.
상기 오버 크래딩 공정은 고생산성을 위한 대구경 모재 제조를 위하여 화학 기상 증착법 또는 기타 다른 모재 제조방법에 의하여 만들어진 1차 모재를 두꺼운 석영관 내부로 삽입한 후, 열원으로 가열하여 밀봉해 줌으로서 클래딩층을 확장시켜 대구경 모재를 제조하는 공정이다.
상기한 솔-젤 공정에서 공정 튜브내의 솔-젤 몰딩용 샤프트를 상하로 이송시키기 위하여 도 1에 보여진 장치가 종래에 사용되었다. 도 1을 참조하면, 종래의 솔-젤 몰딩용 샤프트의 수직이송장치는 스탠드형 타워(10)에 캐리지(30)가 타워를 따라서 상하로 이송수단에 의해 이동되는 구성이었다. 미도시된 이송수단은 나사와, 나사와 결합되어 회전하여 상기 나사를 상하로 이동시키는 가이드로 구성된다.
스탠드형 타워(10)의 바닥에 공정 튜브(20)가 놓이고, 공정 튜브(20) 동축으로 내부에 몰딩용 샤프트(40)가 놓여 튜브형 광섬유 2차 모재를 성형한 후, 상방(화살표①방향)으로 상기 몰딩용 샤프트(40)를 이탈시키켜 공정 튜브(20)에서 제거한다. 이어서, 몰딩된 튜브형 모재를 숙성시키는 공정으로 솔-젤 공법이 진행된다.이때, 상기 스탠드형 타워(10)에 장착된 캐리지(30)에 매달린 몰딩용 샤프트(40)는 일단에 연결봉(42)이 구비되어 캐리지에 연결된 척(50)에 고정된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 몰딩용 샤프트의 상하수직 이송장치는 다음과 같은 문제점이 발생하였다. 몰딩용 샤프트를 공정 튜브에서 이탈시키는 공정에서, 정확하게 수직방향으로 동축으로 레벨링되어 수직방향으로 이동되는 것이 필수적으로 요구되나, 몰딩용 샤프트는 척에 매달리는 방식으로 고정되어 상방으로 이동되는 방식이기 때문에 이송중에 약한 진동이나 충격등에 매우 취약한 구조이다. 종래의 장치는 일단이 매달리는 방식으로 몰딩용 샤프트가 고정되는 구조이기 때문에 정밀한 고정이 매우 어렵다. 특히, 척과 연결봉과의 마찰에 의해 정밀수직 이송이 매우 어려게 된다.
상기한 문제로 광섬유 2차 모재의 품질이 저하되는 원인이 되었다. 성형된 광섬유 2차 모내의 내외경의 크기는 일정값으로 유지되어야 하며, 특히 광섬유 2차 모재의 내경의 표면 조도도 균일해야하 고품질의 광섬유 2차 모재라 할 수 있다. 결국은 이러한 영향으로 최종적인 광섬유 모재와 광섬유 인출공정시에 품질이 저하되는 문제점이 발생하였다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 몰딩용 샤프트 이동의 정밀성을 제공할 수 있는 정밀수직 이송장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 에어의 기압을 이용한 정밀수직 이송장치를 제공함에있다.
본 발명의 또 다른 목적은 코일의 자장을 이용하여 몰딩용 샤프트 이동의 정밀성을 제공할 수 있는 정밀수직 이송장치를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 솔-젤 공정에서 성형된 광섬유 2차 모재를 공정 튜브에서 제거하기 위하여 스탠드형 타워와, 스탠드형 타워를 따라서 수직이동하는 캐리지와, 캐리지의 자유단에 구비된 척과, 척에 고정되어 몰딩용 샤프트를 매달기게 고정시키도록 구형부를 구비한 연결봉 및 상기 몰딩용 샤프트가 동축으로 놓여 튜브형 광섬유 모재가 안착되기 위한 공정 튜브로 구성된 수직이송장치에 있어서,
상기 척에 에어를 공급하기 위한 에어 공급부;
상기 에어 공급부에서 공급된 에어량을 설정된 유량에 따라서 공급하는 유량 조절기; 및
상기 유량 조절기를 지난 에어가 상기 척을 경유하여 외부로 배출되기 위하여 척의 바닥면을 따라서 구비된 다수개의 개구로 구성됨으로서, 에어에 의해 일정 기압영역이 발생하여 미세한 진동을 흡수할 수 있는 구성된다.
상기 구형부는 표면을 따라서 다수개 구비되고, 일정 배열을 따라서 형성되는 홈을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 상기 공정 튜브는 다수번 권선된 코일을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 코일은 공정 튜브의 길이방향을 따라서 등간격으로 권선되어 일정 유도 자기장을 발생시키는 것이 바람직하다.
도 1은 종래의 솔-젤 몰딩용 샤프트의 수직이송장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 솔-젤 몰딩용 샤프트의 정밀수직 이동장치를 나타내는 구성도.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정밀수직 이송장치를 나타내는 구성도이다. 도 2에 보여진 정밀수직 이송장치는 몰딩용 샤프트(40)가 놓인 공정 튜브(20)내에 솔-젤을 공급한 후에 성형시키고, 이어서 삽입된 몰딩용 샤프트(40)를 수직이송장치에 의해 공정 튜브(20)에서 완전히 제거된 상태를 나타낸다.
본 발명에 따른 정밀수직 이송장치는 솔-젤 공법을 채용한 광섬유 2차 모재 제조시에 적용되며, 아울러, 에어의 기압과 코일의 자장에 의해 이송의 정밀성을 제공할 수 있는 장치이다. 상기한 이송의 정밀성을 제공할 수 있는 요소들 즉, 에어의 기압은 척(60)에 적용되고, 코일(70)의 자장은 공정 튜브(20)에 적용된다. 이하에서는 본 발명에 따른 정밀수직 이송장치의 구성에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
스탠드형 선반(10)에 미도시된 이송장치에 의해 캐리지(30)가 선반(10)을 따라서 상하로 이동된다. 상기 캐리지(30)의 자유단에는 본 발명에 따른 척(60)이 구비되며, 상기 척(60)은 좌우 척(61a,61b)으로 구분된다. 상기 공정 튜브(20)내에 몰딩용 샤프트(40)가 동축으로 위치하여 튜브형 광섬유 2차 모재를 성형한 후, 상기 몰딩용 샤프트(40)를 공정 튜브(20)에서 이탈시켜야 하는 바, 상기 캐리지(30)가 상방(화살표①방향)으로 일정한 주속으로 이동함으로서, 상기 몰딩용 샤프트(40)는 공정 튜브(20)에서 제거된다. 이때, 상기 척(60)에는 몰딩용 샤프트(40)의 연결봉(42)의 구형부(43)가 잡혀져 매달린 상태를 유지하게 된다. 본 발명에 따른 정밀수직 이송장치는 척(60)에 에어를 공급하여 척(60)과 구형부(43)간에 발생하는 마찰력을 극소화한다. 상기 척(60)의 에어 공급장치는 에어 공급부(2)와, 공급된 에어의 유량을 조절하는 유량조절기(4)(MFC:Mass Flow Controller)와, 공급되는 에어가 경유하는 척(60)으로 구성된다. 상기 척(60)은 미도시된 다수개의 개구가 구비되어 공급된 에어가 외부로 배출된다. 도면의 척(60)에 도시된 화살표는 에어의 이동방향을 의미한다.
부가적으로, 상기 척(60)에서 공급되는 에어의 기압영향을 극대화하기 위하여 상기 연결봉의 구형부(43)에 홈(43a)이 구비되는 것이 바람직하며, 상기 홈(43a)은 일정한 배열로 표면에 다수개 형성되는 것이 바람직하다. 상기 척(60)에서 동시적으로 다수개의 개구를 따라서 에어가 공급되면, 상기 공급된 에어의 선두는 먼저 구형부(43)와 저항하게 되고, 다시 에어의 기류가 다시 반사되는 방식으로 진행한다. 따라서, 상기 척(60)과 구형부(43)간에 일정 압력 발생 영역이 생기게 되며, 이러한 영역은 척(60)과 구형부(43)간의 마찰을 흡수하게 되어 몰딩용 샤프트 이송의 정밀성을 제공하게 된다. 또한, 상기 척(60)에서 배출된 에어는 구형부(43)에 형성된 홈(43a)으로 진행할 경우에, 배출된 에어의 선두는 홈(43a)에 의해 저항할 수 있는 기압을 유도시키기 때문에 효율적이다.
아울러, 상기 공정 튜브(20)에는 자장이 발생하도록 코일(70)이 구비되는바, 상기 코일(70)은 공정 튜브(20)의 길이방향을 따라서 그의 외주에 등간격으로 감기게 설치된다. 발생된 유도 자기장은 코일(70)을 따라서 헬리컬 방향으로 발생되기 때문에 몰딩용 샤프트(40)가 움직이지 못하는 힘을 제공하게 된다.
결과적으로, 상기 공정 튜브(20)내에 튜브형 광섬유 2차 모재가 성형된 후, 상기 몰딩용 샤프트(40)를 상방으로 이동시켜 제거시키는 공정이 진행되는 과정에서, 일차적으로 상기 코일(70)에 의한 유도 자기장으로 몰딩용 샤프트(40)의 미세 이동을 방지하고, 이차적으로 척(60)에 에어를 공급하여 발생하는 기압으로 몰딩용 샤프트(40)의 미세이동을 방지한다. 이로써, 본 발명에 따라서 몰딩용 샤프트(40)가 제거된 공정 튜브(20)내의 튜브형 광섬유 2차 모재의 내외경을 일정값으로 유지하게 된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함을 당해분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
이상으로 살펴본 바와같이, 본 발명은 몰딩용 샤프트를 잡아주는 척에 에어를 공급하여 척과 구형부간의 마찰을 최소화함으로서, 몰딩용 샤프트에 발생하는 미세 진동을 흡수하게 되었고, 아울러 공정 튜브에 코일이 다수번 등간격으로 권선됨으로서, 공정 튜브에서 몰딩용 샤프트의 이탈시에 발생하는 미세 진동을 흡수하게 되어 고품질의 튜브형 광섬유 2차 모재를 제조하게 되었다. 이로써, 최종적인대구경 광섬유 모재와 광섬유를 제조할 수 있게 되었다.

Claims (4)

  1. 솔-젤 공정에서 성형된 광섬유 2차 모재를 공정 튜브에서 제거하기 위하여 스탠드형 타워와, 스탠드형 타워를 따라서 수직이동하는 캐리지와, 캐리지의 자유단에 구비된 척과, 척에 고정되어 몰딩용 샤프트를 매달기게 고정시키도록 구형부를 구비한 연결봉 및 상기 몰딩용 샤프트가 동축으로 놓여 튜브형 광섬유 모재가 안착되기 위한 공정 튜브로 구성된 수직이송장치에 있어서,
    상기 척에 에어를 공급하기 위한 에어 공급부;
    상기 에어 공급부에서 공급된 에어량을 설정된 유량에 따라서 공급하는 유량 조절기; 및
    상기 유량 조절기를 지난 에어가 상기 척을 경유하여 외부로 배출되기 위하여 척의 바닥면을 따라서 구비된 다수개의 개구로 구성됨으로서, 에어에 의해 일정 기압영역이 발생하여 미세한 진동을 흡수할 수 있는 구성인 솔-젤 공정에서 사용되는 몰딩용 샤프트의 수직이송장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구형부는 표면을 따라서 다수개 구비되고, 일정 배열을 따라서 형성되는 홈을 더 구비하는 솔-젤 공정에서 사용되는 몰딩용 샤프트의 수직이송장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공정 튜브는 다수번 권선된 코일을 더 구비하는 솔-젤공정에서 사용되는 몰딩용 샤프트의 수직이송장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 코일은 상기 공정 튜브의 길이방향을 따라서 등간격으로 권선되어 일정 유도 자기장을 발생시키는 솔-젤 공정에서 사용되는 몰딩용 샤프트의 수직이송장치.
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