KR100396264B1 - 광섬유 인출 설비의 베어 파이버 진원도 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유의 인출과정에 있어서, 외경 측정기에서 광모재 용융부로부터 인출되는 베어 파이버의 외경을 측정하여 측정된 외경 데이타를 전송하는 단계와, 외경을 측정함과 동시에 광섬유 스핀장치에서 광섬유의 스핀 위치각도를 측정하여 전송하는 단계와, 전송된 상기 광섬유의 스핀 위치각도를 소정의 함수에 대입하여 상기 외경 데이타의 위치각도를 연산하는 단계와, 상기 위치각도에 따른 외경 데이타를 상호 비교하여 그 편차를 연산하는 단계와, 연산된 외경 편차를 출력하되 상기 연산된 외경 편차가 일정 기준치 이상일 경우 경고신호를 출력하는 단계로 이루어지는 베어 파이버의 진원도 측정 방법으로써, 지속적인 진원도 관리가 가능하여 광섬유의 품질 향상에 기여한다.

Description

광섬유 인출 설비의 베어 파이버 진원도 측정 방법 {MEHTOD FOR MEASURING BARE FIBER ROUNDNESS OF OPTICAL FIBER DRAWING EQUIPMENTS}

본 발명은 광섬유 인출설비에 관한 것으로서, 특히 광섬유 인출 과정에서 베어 파이버 외경의 진원정도를 지속적으로 측정하여 실시간으로 확인할 수 있는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 한 가닥의 광섬유를 제조하기 위해서는 모재 제조공정과, 제조된 모재를 광섬유로 인출하기 위한 인출공정으로 이루어진다. 제조된 모재로부터 한 가닥의 광섬유로 인출하기 위해서는 광섬유 인출설비가 사용된다. 광섬유 인출설비는 인출타워(Draw-Tower)에 공정순으로 각각의 설비들이 수직방향으로 장착되며, 인출설비의 장착순에 따라서 인출공정이 순차적으로 이루어진다.

통상적으로 사용되는 광섬유 인출설비의 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 척(11b)에 의해 수직방향으로 정확히 레벨링된 광섬유 모재(10)(preform)는 이송수단(11c)에 의해 상하로 이동(화살표②방향)하는 용융로(11a)(furnace)에서 충분한 온도(약 2000℃ 이상)로 용융된다. 용융된 모재는 화살표①방향으로 한 가닥의 베어 파이버(12)(bare fiber)로 인출된다. 상기 인출된 베어 파이버(12)는 외경 측정기(13)에서 외경을 측정한 다음, 피복장치(14)를 거치면서 피복(자외선 경화 폴리머)이 입혀지고, 다수개의 피복 경화장치(15)를 통과하면서 경화된다. 상기 베어 파이버(12)는 점성과 표면장력에 의해 외주면에 피복이 입혀진다.

이어서 상기 피복 경화장치(15)를 지난 광섬유(16)는 광섬유 스핀장치(17)를 지나 캡스탄(19)(capstan)을 통과한 후, 권취부(미도시)(winder)에 권선된다. 상기 광섬유 스핀장치(17)는 상기 광모재 용융부(11)를 나온 상기 베어 파이버(12)가 광섬유 스핀장치(17)에 이르는 동안 꼬았다가 풀어주는 동작을 반복하면서, 광섬유의 진원도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 캡스탄(19)은 광섬유 모재(10)에 인장력을가하여 일정한 직경크기를 갖는 광섬유를 인출할 수 있게 한다.

상기 용융로(11)와, 외경 측정기(13)와, 피복장치(14)와, 피복 경화장치(15)와, 광섬유 스핀장치(17)와, 캡스탄(19)은 스탠드형 인출타워(stand-type draw tower)에 공정순으로 각각의 설비들이 수직방향으로 장착되며, 인출설비의 장착순서에 따라서 인출공정이 순차적으로 이루어진다.

이러한 공정순으로 이루어지는 광섬유 인출 공정에 있어서, 광섬유, 특히 피복을 입히기 전의 베어 파이버의 진원도는 광섬유의 신호 품질에 중요한 요소이다. 상기 베어 파이버는 코어층과 이를 둘러싸는 클래드층으로 구성되며, 진원도가 우수할수록 광신호 품질뿐만 아니라, 광섬유의 기계적 특성도 향상된다. 이 점을 감안하여, 광섬유 인출설비에 외경 측정기를 구비하였다.

그러나, 이러한 광섬유 인출설비에서 외경 측정기는 외경을 측정하는데 그쳐 광섬유 생산중에는 베어 파이버의 진원도를 알 수 없었다. 또한 베어 파이버의 진원도 향상을 위해 광섬유 인출 설비에 광섬유 스핀장치를 적용하였으나, 베어 파이버의 진원도나 진원도의 향상 여부를 확인할 수 있는 방법은 사실상 없는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 광섬유 인출설비 중, 베어 파이버의 진원도를 지속적으로 측정하여, 실시간으로 진원도를 확인할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광섬유의 인출 과정에 있어서, 광모재 용융부로부터 인출되는 베어 파이버의 외경을 외경 측정기에서 측정하여 측정된 외경 데이타를 전송하는 단계와, 베어 파이버의 외경을 측정함과 동시에, 광섬유 스핀장치에서 광섬유의 스핀 위치각도를 측정하여 전송하는 단계와, 전송된 상기 광섬유의 스핀 위치각도를 근거로 소정의 함수를 이용해 상기 외경 데이타의 위치각도를 연산하는 단계와, 상기 위치각도에 따른 외경 데이타를 상호 비교하여 그 편차를 연산하는 단계와, 상기 연산된 편차를 출력하되, 상기 연산된 편차가 일정 기준치 이상일 경우 경고신호를 출력하는 단계로 이루어진다.

도 1은 통상적인 광섬유 인출설비의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 베어 파이버의 진원도 측정 수단이 적용된 광섬유 인출설비의 구성을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 베어 파이버의 진원도 측정 과정을 나타내는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

20 : 데이타 연산부 20a : 디스플레이부

23 : 외경 측정기 27 : 광섬유 스핀장치

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 베어 파이버의 진원도 측정 수단이 적용된 광섬유 인출설비의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 베어 파이버의 진원도 측정 과정을 나타내는 흐름도이다.

광섬유 인출공정은 도 1을 참조하여 상술하였으므로 상세한 설명은 생략한다. 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에 따른 베어 파이버의 진원도 측정수단은 상기 외경 측정기(23) 및 상기 광섬유 스핀장치(27)에 연결되는 데이타 연산부(20)와 상기 데이타 연산부(20)의 연산 결과를 표시하기 위한 디스플레이부(20a)를 통해 이루어진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 베어 파이버의 진원도 측정은 다음과 같이 진행된다. 본 발명의 실시 예에 따른 측정 방법은 상기 외경 측정기(23)에서 광모재 용융부(21)로부터 인출되는 베어 파이버(22)의 외경을 측정하여 측정된 외경 데이타를 상기 데이타 연산부(20)로 전송하는 단계(31a)와, 이와 동시에 상기 광섬유 스핀장치(27)에서는 광섬유의 스핀 위치각도를 측정하여 상기 데이타 연산부(20)로 전송하는 단계(31b)와, 상기 데이타 연산부(20)에서 전송받은 광섬유의 스핀 위치각도를 하기의 수학식 1에 대입하여 전송받은 외경 데이타의 위치각도를 연산하는 단계(32)와, 상기 단계 32에서 연산된 위치각도별 외경 데이타들을 상호 비교하여 그 편차를 하기의 수학식 2에 의하여 연산하는 단계(33)와, 상기 외경 데이타들을 상호 비교하여 얻은 편차값들이 일정 기준치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계(34)와, 일정 기준치를 초과한 편차값이 발생할 경우 경고신호를 출력하는 단계(34a)와, 연산된 편차값들을 출력하는 단계(35)로 진행된다.

상기 베어 파이버의 진원도 측정 과정에서 사용되는 수학식들은 다음과 같다.

상기 수학식 1은 상기 외경 측정기(23)에서 측정하는 외경 데이타의 위치각도를 연산하기 위한 식이다. 상기 수학식 1에서 상기 β는 상기 외경 측정기(23)에서 측정되는 외경 데이타의 위치각도이고, 상기 α는 상기 광섬유 스핀장치(27)에서 측정되는 광섬유의 스핀 위치각도이다. 상기 Dｄ는 상기 광섬유 스핀장치(27)로부터 상기 외경 측정기(23)에서 상기 베어 파이버(22)의 외경을 측정하는 위치까지의 거리이고, 상기 D는 상기 광섬유 스핀장치(27)로부터 상기 베어 파이버(22)의 인출시점까지의 거리이다.

상기 수학식 1은 광모재 용융부의 인출시점으로부터 상기 광섬유 스핀장치(27)에 이르는 동안 인출된 광섬유(22, 26)의 경도는 일정하다는 전제하에 비례식으로부터 유도하였다.

그런데, 상기 베어 파이버(22)는 인출 시점으로부터 상기 광섬유 스핀장치(27)에 이르기까지 그 냉각 정도나, 피복을 입히기 전후에 따라 상기 광섬유 스핀장치(27)에 의해 꼬이는 정도는 그 길이방향의 위치에 따라 다르다. 즉, 광섬유의 인출 시점으로 부터 광섬유 스핀장치에 이르기까지 광섬유의 경도가 일정하지 않은 것이 사실이다.

그러나, 상기 광섬유 길이방향에 따른 경도 차이를 감안한 계산 방법으로 얻은 외경 데이타의 위치각도는 상기 광섬유 스핀장치(27)로부터의 거리에 따른 광섬유 길이방향의 경도가 일정하다는 전제하에 유도된 상기 수학식 1에 의한 계산 방법으로 얻은 외경 데이타 위치각도는 그 차이가 크지 않음을 알 수 있었다.

상기 수학식 1에 의해 계산된 위치각도에 따른 외경 데이타들을 상기 데이타연산부(20)는 상호 비교하여, 그 편차를 다음 수학식 2에 의하여 계산한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 인출되는 베어 파이버의 외경을 측정 위치각도 별로 비교함으로써 그 진원도를 측정할 수 있고, 그 결과를 즉시 출력하며, 필요에 따라 경고메시지를 출력하여 광섬유의 진원도 관리에 활용할 수 있다. 즉, 본 발명은 광섬유의 진원도를 향상시키는데 활용할 수 있으므로 광섬유의 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.

Claims (2)

1. 광섬유의 인출 과정에 있어서,

   광모재 용융부로부터 인출되는 베어 파이버의 외경을 외경 측정기에서 측정하여 측정된 외경 데이타를 전송하는 단계(a)와;

   외경을 측정함과 동시에, 광섬유 스핀장치에서 광섬유의 스핀 위치각도를 측정하여 전송하는 단계(b)와;

   전송된 상기 광섬유의 스핀 위치각도를 근거로 소정의 함수를 이용해 상기 외경 데이타의 위치각도를 연산하는 단계(c)와;

   상기 위치각도에 따른 외경 데이타를 상호 비교하여 그 편차를 연산하는 단계(d)와;

   상기 연산된 편차를 출력하는 단계(e)로 이루어지는 베어 파이버의 진원도 측정 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 (e)단계는 연산된 편차값이 일정 기준치를 초과하는 경우 경고신호를 출력하는 단계를 더 구비하는 베어 파이버의 진원도 측정 방법.