KR20030037169A - An automatic aligning control apparatus of preform in the oversooting machine for outside vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 외부기상증착공법의 버너와 프리폼 축중심 자동정렬 제어장치에 관한 것으로서, 상세하게는 외부기상증착공법을 이용하여 프리폼을 제조할 때 버너와 프리폼간 축중심이 불일치하여 발생하는 증착 프리폼의 외경불균일 현상을 증착전 및 증착과정에서 센서와 컴퓨터를 이용한 자동정렬 제어장치를 이용하여 실시간으로 측정 및 이동제어 함으로서 증착이 종료될 때까지 축중심을 최적의 위치로 유지시켜 주는 외부기상증착공법의 버너와 프리폼 축중심 자동정렬 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a burner and preform axis center automatic alignment control device of the external vapor deposition method, in detail, when the preform is manufactured by using the external vapor deposition method of the deposition preform generated by the mismatch between the center of the burner and the preform External vapor deposition method that maintains the axis center at the optimum position until the end of deposition by measuring and moving the outer diameter non-uniform phenomenon in real time using automatic alignment control device using sensor and computer in the deposition process. It relates to a burner and preform axis center automatic alignment control device.
광섬유는 빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관(導波管)으로 광학섬유라고도 하는데 투명도가 우수한 유리를 주원료로 하며, 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양의 구조로 이루어지고 이를 충격으로부터 보호하기 위해 외부에 합성수지 피복을 1, 2차례 입힌다.Optical fiber is a fiber-shaped waveguide for transmitting light. Also called optical fiber, glass with excellent transparency is the main raw material, and the central core is called cladding around. Consists of a double-cylindrical structure that wraps around the part, and coats the resin one or two times to protect it from impact.
또한, 코어 부분의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 높게 되어 있어서 빛이 코어 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있게 되어 있다. 코어의 지름이 수㎛인 것을 단일모드 광섬유, 수십㎛인 것을 다중(多重)모드 광섬유라 하고, 코어의 굴절률 분포에 따라 계단형·언덕형 광섬유 등으로 나눈다.In addition, since the refractive index of the core portion is higher than the refractive index of the cladding, light is focused on the core portion so that the light can proceed without exiting well. Cores having a diameter of several micrometers are called single mode optical fibers, and those having tens of micrometers are called multimode optical fibers, and are divided into stepped and hill-type optical fibers according to the refractive index distribution of the core.
광섬유는 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼신(混信)이 없고 도청이 힘들며,소형·경량으로서 굴곡에도 강하며, 하나의 광섬유에 많은 통신회선을 수용할 수 있고 외부환경의 변화에도 강하다. 더구나 재료인 유리의 원료는 대단히 풍부하므로 효용도가 높다.The optical fiber has no interference or interference by external electromagnetic waves, it is difficult to tap, and it is small and light, and it is also strong in bending, and it can accommodate many communication lines in one optical fiber and is strong in the change of external environment. Moreover, since the raw material of glass which is a material is very abundant, its utility is high.
이와 같은 광섬유를 제조하려면 광섬유는 매우 가는 실형태이므로 직접 제조하기보다는 광섬유모재(母材:preform)라고 하는 중간재를 먼저 광섬유와 동일한 구조로 형성하고 이를 고열로 녹여 늘이게 되면 광섬유가 완성되는 것이다.In order to manufacture such an optical fiber, since the optical fiber is a very thin thread, an intermediate material called a fiber preform is first formed into the same structure as the optical fiber, and then melted and stretched at a high temperature to complete the optical fiber.
따라서 광섬유모재도 그 구조가 광섬유와 동일하여 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양으로 형성한다.Therefore, the optical fiber base material has the same structure as that of the optical fiber, and forms a double-cylindrical shape in which a portion called a core is wrapped around a portion called cladding.
광섬유모재의 제작방법은 적절한 부착대(흑연·사기의 봉이나 고순도 석영관)를 축방향으로 회전시키면서 그 내부(MCVD법 : 수정된 화학기상증착 방법(Modified Chemical Vapor Deposition)나 외부(OVD법:outside vapor phase deposition)에 불꽃 가수분해 반응에 의해 게르마늄·붕소·인 등이 합성된 산화규소층을 수십 회에 걸쳐 부착시킨 다음, 1700℃ 이상의 높은 온도의 불꽃으로 서서히 가열하여 수축시키면 모재가 완성된다. 이때 게르마늄 등 원소의 포함량을 조절하면 모재의 굴절률 분포를 임의로 조절할 수 있게 되며, 광섬유의 손실 등 광학적 특성이 거의 이 과정에서 결정되므로 매우 주의깊게 진행하게 된다. 또한, 석영막대 끝에 직접 모재를 성장시키는 VAD(vapor phase axial deposition)법도 사용되고 있다.The fabrication method of the optical fiber base material is to rotate the appropriate mounting table (graphite, fraud rod or high-purity quartz tube) in the axial direction (MCVD method: Modified Chemical Vapor Deposition) or external (OVD method: After attaching a silicon oxide layer synthesized with germanium, boron, phosphorus, etc. by flame hydrolysis reaction several times, and then gradually heating and contracting with a flame of high temperature of 1700 ° C or higher, the base metal is completed. In this case, by adjusting the content of elements such as germanium, the refractive index distribution of the base material can be arbitrarily controlled, and the optical properties such as the loss of optical fiber are almost determined in this process, so proceed very carefully. Vapor phase axial deposition (VAD) is also used to grow.
본 발명은 광섬유를 제조하는데 많은 장점이 있는 것으로 알려진 공법중의하나인 외부기상증착공법(OVD법:outside vapor phase deposition)에 있어 증착시 외경불균일을 방지 및 광특성의 불량을 원천적으로 방지하고자 하는 것에 관한 것이다.The present invention is to prevent the outer diameter unevenness during deposition in the outer vapor phase deposition (OVD method), which is one of the methods known to have a number of advantages in the manufacture of optical fibers and to fundamentally prevent defects in optical properties It is about.
외부기상증착공법은 현재 사용되는 광섬유제조공정의 하나로서 증착율이 높고 모재를 크게 만들 수 있는 장점이 있으며, 버너로부터 분사된 연료인 H2, O2등이 연소하여 이들과 함께 생성 분출된 SiCl4, GeCl4등의 산화 및 가수분해에 의해 발생한SiO2, GeO2, 등의 입자를 회전하는 모봉에 부착시키는 공정이다.The external vapor deposition method is one of the optical fiber manufacturing processes currently used, which has the advantage of high deposition rate and a large base material.SiCl 4 produced by the combustion of H 2 , O 2, etc. a SiO 2, the step of attaching the mobong for rotating the particles of GeO 2, such as caused by oxidation and hydrolysis, such as GeCl 4.
광섬유 모재를 생성하는 주입자인 SiO2는 원료물질 SiCl4가 H2/O2연소 생성물인 H2O와의 가수분해반응을 거쳐 만들어 지거나 1100℃이상에서 운반기체 O2와의 직접적인 산화반응으로 형성된다. 이때 SIO2, GeO2등은 충돌, 응집등의 과정을 거쳐 직경 0.2 ㎛ 정도의 입자가 되며 회전하는 모재에 부착된다.Injection design SiO 2 to generate an optical fiber base material is a raw material SiCl 4 is formed as a direct oxidation reaction of the carrier gas, O 2 in the produced or at least 1100 ℃ via the H 2 / O 2 combustion product in the hydrolysis reaction of the H 2 O. At this time, SIO 2 , GeO 2, etc., are particles having a diameter of about 0.2 μm through collision, agglomeration, and the like, and are attached to the rotating base material.
SiCl4+ 2H2O ----> SiO2+ 4HCl (가수분해반응)SiCl 4 + 2H 2 O ----> SiO 2 + 4HCl (hydrolysis)
SiCl4+ 2O2---> SiO2+ 2Cl2(산화반응)SiCl 4 + 2O 2 ---> SiO 2 + 2Cl 2 (oxidation reaction)
외부기상 증착공정에서의 입자부착은 일반적으로 원형의 버너에서 분사되는 미세한 SiO2등의입자 및 고온의 공기가 상대적으로 저온의 모봉에 충돌함으로서 이루어지는데 입자가 모봉에 부착되는 주요한 메커니즘은 열영동 현상으로 알려져 있다. 버너에서 분출되는 수소와 산소의 연소로 인하여 버너표면 근처에서 SiCl4의산화반응과 화염에 의한 가수분해가 일어나 SiO2입자가 형성되며 이 입자들은 버너에서 분출되는 고온의 가스와 함께 움직이다가 모봉의 주위를 지나면서 온도구배에 의한 영향 등에 의해서 상대적으로 온도가 낮은 모봉에 부착된다. 열영동에 의한 입자부착은 유동 및 온도장에 의해 결정되며 유동 및 온도장 또한 실린더의 온도에 따라 달라진다. 이때, 각 과정마다 화학가스 SiCl4, GeCl4등의 조성을 변화시켜 원하는 굴절율 분포를 갖게되며, 원하는 증착두께가 되면 모봉을 입자 부착층으로 부터 분리시켜 제거한 후 1400 ~ 1600℃의 온도를 유지하는 로(furnace)에서 건조 및 소결과정을 거쳐 모재상태로 제조한다.Particle adhesion in the external vapor deposition process is generally achieved by the impact of fine SiO 2 particles and hot air on a relatively low temperature woolen rod sprayed from a circular burner. Known as The combustion of hydrogen and oxygen emitted from the burner causes oxidation of SiCl 4 and hydrolysis by flame to form SiO 2 particles near the burner surface, which move together with the hot gas emitted from the burner. As it passes around the rod, it is attached to a relatively low woolen rod by the influence of temperature gradient. The particle adhesion by thermophoresis is determined by the flow and temperature fields, and the flow and temperature fields also depend on the temperature of the cylinder. At this time, by changing the composition of chemical gases SiCl 4 , GeCl 4, etc. for each process, it has a desired refractive index distribution, and when the desired deposition thickness is reached, the wool is separated from the particle adhesion layer and removed and the furnace is maintained at a temperature of 1400 to 1600 ° C. It is manufactured in a matrix state by drying and sintering in a furnace.
일반적으로 위와 같은 공정을 진행시킬 때는 1개 또는 다수의 버너를 일렬로 배치하여 좌우 이송운동 시키거나 프리폼을 좌우이송운동을 하도록 하는데 모봉에 부착되는 실리카 입자의 균일한 증착은 버너의 중심축과 프리폼의 축방향이 일치되도록 정렬시키고 프리폼과 버너의 간격을 균일하게 유지할 때 가능하다.In general, when the above process proceeds, one or more burners are arranged in a line to move the left and right or move the preform. The uniform deposition of the silica particles attached to the woolen rod causes the burner's central axis and the preform. This can be done by aligning the axial direction of and keeping the gap between the preform and the burner even.
프리폼의 축방향과 버너의 축방향을 정렬시키는 공정 및 프리폼과 버너의 간격을 균일하게 유지시키는 것은 프리폼의 외경균일도를 높이는데 있어서, 가장 중요한 요인중의 하나이지만 현재의 방법은 모봉의 위치를 미리 측정하여 측정된 위치에 모봉을 고정시키거나 수동조작을 통하여 육안검사를 하는 등의 방법을 사용하고 있으며 이런 방법으로는 축중심이나 프리폼과 버너간 간격을 최적의 상태로 유지하였다고 보기 어렵다.The process of aligning the axial direction of the preform with the axial direction of the burner and keeping the distance between the preform and the burner uniform are one of the most important factors in increasing the outer diameter uniformity of the preform, but the current method is to measure the position of the woolen rod in advance. The measurement method is to fix the woolen bar at the measured position or to perform visual inspection through manual operation. In this way, it is difficult to maintain the optimum distance between the shaft center and the preform and the burner.
따라서, 상기에서 언급한 바와 같이 버너의 중심축과 모봉의 중심축이 일치되도록 정렬하는 것과 프리폼과 버너간의 간격이 모두 균일하도록 유지하는것은 증착 프리폼의 외경균일도 유지측면에서 매우 중요하다. 그러나 현재의 제조방식은 정렬에 큰 비중을 두지 않고 있으며 정렬을 하는 방법도 수동조절식 또는 고정식으로서 정밀제어가 불가능하고 어떠한 원인에 의하여 프리폼의 고정위치가 틀어졌을 경우 불량프리폼이 제조되는 것을 피하기 어렵다는 문제가 있다.Therefore, as mentioned above, it is important to align the center axis of the burner and the center axis of the woolen bar and maintain the uniform gap between the preform and the burner in terms of maintaining the outer diameter uniformity of the deposition preform. However, the current manufacturing method does not place a great emphasis on the alignment, and the alignment method is also manual or fixed, and precise control is impossible, and if the fixed position of the preform is misplaced by any cause, it is difficult to avoid manufacturing the defective preform. there is a problem.
또한, 제조과정에서 모봉 또는 프리폼이 변형될 경우 축중심이 이탈된 상태로 또는 수평이 아닌상태로 회전하면서 증착되어 증착표면이 길이방향으로 불균일 할 뿐 아니라 광섬유 상에서 광특성이 길이방향으로 편차를 가지게 되는 문제가 있다. 예를 들어 외부기상증착공정을 이용하여 모봉에 증착을 할 경우 프리폼과 버너의 축방향이 정렬되어 있지 않을 경우나 프리폼과 버너 사이의 간격이 균일하지 않으면 증착 후 프리폼은 가운데가 볼록하거나 한쪽 끝이 다른 쪽에 비하여 증착량이 많아지며 반경방향으로 증착밀도의 차이가 발생하게 된다. 통상적으로 외부기상증착공정을 이용하여 제조된 프리폼은 신터링 공정을 거치면서 실험적으로 부피 및 길이가 20 ~ 30% 정도 변하고 외경도 10~ 30% 정도의 변형이 일어나며 이러한 과정에서 상기와 같은 불균일한 증착은 모봉에 길이 방향과 반경방향으로 불규칙적인 영향을 가하게 되므로 이로 인한 광섬유 외경편차 및 편심율 등의 기하구조 특성불량은 물론 광섬유코어도 영향을 끼치게 되어 코어경의 함수로 표현되는 광학특성에도 악영향을 주게되는 문제가 있다. 특히, 이러한 현상은 프리폼이 대형화 될수록 특성불량 현상이 심화된다.In addition, when the woolen or preform is deformed during the manufacturing process, it is deposited while the axis center is released or rotated in a non-horizontal state, so that the deposition surface is not uniform in the longitudinal direction and the optical characteristics on the optical fiber are varied in the longitudinal direction. There is a problem. For example, when depositing on a woolen rod using an external vapor deposition process, if the axial direction of the preform and the burner is not aligned, or if the distance between the preform and the burner is not uniform, the preform may be convex or at one end after deposition. Compared with the other side, the deposition amount increases and the deposition density difference occurs in the radial direction. In general, the preform manufactured by using an external vapor deposition process undergoes a sintering process, and experimentally changes its volume and length by about 20 to 30% and an outer diameter of about 10 to 30% by deformation. Deposition causes irregular effects in the longitudinal direction and the radial direction on the woolen rod, so that not only the geometric characteristics such as optical fiber outer diameter deviation and eccentricity are affected, but also the optical fiber core affects the optical properties represented as a function of the core diameter. There is a problem. In particular, as the preform increases in size, the phenomenon becomes worse.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 제조준비 및 제조과정에서 실시간으로 모봉의 위치를 최적의 상태로 제어하여 종래의 방식에 따른 축중심 이탈에 의한 외경불균일 수평이탈에 의한 길이 방향 증착증가 또는 감소등의 발생을 방지할 뿐 아니라 증착시 외경불균일 및 수트(soot) 밀도 불균일성에 의한 광섬유 편심율 비원율등의 기하구조 특성불량 발생을 원천적으로 방지하여 증착 프리폼의 균일한 외경균일도를 얻는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, the object of the present invention is to control the position of the woolen rod in an optimal state in real time during the preparation and manufacturing process, the outer diameter non-uniformity due to the deviation of the axis center according to the conventional method It not only prevents the increase or decrease of longitudinal deposition due to horizontal deviation, but also prevents the occurrence of geometric characteristic defects such as optical fiber eccentricity ratio ratio due to outer diameter unevenness and soot density unevenness during deposition. The purpose is to obtain a uniform outer diameter uniformity of.
도 1 은 외부기상증착공법에서의 프리폼과 버너의 축중심 자동정렬 제어장치에 대한 정면도이다.1 is a front view of the axis center automatic alignment control device of the preform and the burner in the external vapor deposition method.
도 2 는 외부기상증착공법에서 프리폼과 버너의 축중심 자동정렬 제어장치에 대한 측면도이다.2 is a side view of the axis center automatic alignment control device of the preform and the burner in the external vapor deposition method.
도 3 는 종래 방식에 의한 축중심 이탈과 증착상태를 평면상에서 관찰하고 이를 설명하기 위한 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram for observing the axis center deviation and deposition state by a conventional method on the plane and to explain it.
도 4 는 본발명에 의한 축중심 정렬과 증착상태를 평면상에서 관찰하고 이를 설명하기 위한 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram for observing and explaining the axis center alignment and deposition state according to the present invention on a plane.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
10: 모봉 정렬상태 측정수단 20: 모봉 정렬상태 검지수단10: woolen alignment state measurement means 20: woolen alignment state detection means
30: 프리폼 센서부 40: 제어부30: preform sensor unit 40: control unit
50: 상하이동수단 60: 전후이동수단50: Shanghai moving means 60: post-movement means
70: 신호전송수단 80: 버너70: signal transmission means 80: burner
90: 광섬유 프리폼 91: 모봉90: optical fiber preform 91: bristle
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 광섬유 모재를 모봉지지수단에 의해 지지하고 회전시키면서 버너로 가열하여 증착시키는 외부기상증착장치에 있어서, 모봉의 상태를 측정하기 위한 모봉 센서부와, 프리폼의 상태를 측정하기 위한 프리폼 센서부와, 상기 모봉 센서부 및 프리폼 센서부의 센싱 신호를 이용하여 모봉과 프리폼의 위치를 측정하고, 모봉 또는 프리폼 위치의 제어가 필요한 경우 제어신호를 전송하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호를 수신하여 모봉과 프리폼의 위치를 최적의 위치로 이송해주는 이송부로 이루어져서 프리폼과 버너의 축중심을 일치시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention for realizing the above object is an external vapor deposition apparatus for supporting the optical fiber base material by the wool support means and rotating while depositing by heating with a burner, a woolen sensor unit for measuring the state of the woolen rod, a preform A control unit for measuring the position of the woolen yarn and the preform using sensing signals of the preform sensor unit for measuring the state of the woolen sensor unit and the preform sensor unit, and transmitting control signals when control of the woolen or preform position is necessary; Receiving a control signal of the control unit consisting of a transfer unit for transferring the position of the rod and the preform to the optimum position, characterized in that the control to match the axis center of the preform and the burner.
상기 모봉센서부는 모봉 양 끝단의 위치를 검출하도록 모봉을 중심으로 서로 대향하는 위치로 복수개 설치하고, 상기 프리폼 센서부는 프리폼 양 끝단의 위치를검출하도록 설치하는 것을 특징으로 한다.The woolen sensor unit is installed in a plurality of positions opposite to each other around the woolen to detect the position of both ends of the woolen, the preform sensor is characterized in that installed to detect the position of both ends of the preform.
한편, 상기 모봉센서부는 1개 이상으로 설치한 버너들이 배열되어 있는 버너축과 동일선상에 설치하고, 상기 제어부의 제어에 따라 모봉의 정렬상태를 측정하도록 센서신호를 발생하는 모봉정렬상태 측정센서수단과, 상기 모봉정렬상태 측정센서수단에 대향하도록 설치하여 발생하는 센서신호를 수신하고 그 센서신호를 제어부로 전송하는 모봉정렬상태 검지수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the woolen sensor unit is installed on the same line as the burner shaft in which at least one burner is arranged, and the woolen alignment state measuring sensor means for generating a sensor signal to measure the alignment of the woolen under the control of the controller And a rod alignment state detection means for receiving a sensor signal generated by being installed to face the rod alignment state measurement sensor means and transmitting the sensor signal to the control unit.
또한, 상기 프리폼 센서부는 프리폼까지의 거리를 측정하여 제어부로 전송함에 의해서 다수의 프리폼 센서부에서 측정된 거리를 비교하여 프리폼의 수평상태를 검출할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.The preform sensor unit may measure the distance to the preform and transmit the measured value to the control unit to detect the horizontal state of the preform by comparing the distances measured by the plurality of preform sensor units.
또한, 상기 제어부는 상기 각 센서부들과 신호전송수단으로 연결한 컴퓨터인 것을 특징으로 한다.The control unit may be a computer connected to each of the sensor units through signal transmission means.
한편, 상기 이송부는 모봉의 양 끝단에 위치하여 모봉을 지지하는 모봉지지부에 연결 설치하여 모봉을 상하로 이동시키는 상하이동수단과 전후로 이동시키는 전후이동수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the transfer unit is located at both ends of the woolen rod is connected to the woolen support portion for supporting the woolen rod is characterized in that consisting of the Shanghai moving means for moving the woolen up and down and the front and rear movement means for moving back and forth.
위와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention made as described above are as follows.
광섬유 모재를 모봉지지수단에 의해 지지하고 회전시키면서 버너로 가열하여 증착시키는 외부기상증착장치에서, 상기 모봉센서부는 모봉 양 끝단의 위치를 검출하도록 양 끝단 부근에서 서로 대향하는 위치로 복수개 설치되면서 상기 모봉정렬상태 측정센서수단에 대향하도록 설치되어 있어서, 발생하는 센서신호를 수신하는 모봉정렬상태 검지수단으로 모봉의 정렬상태가 검지되며, 상기 프리폼 센서부는 프리폼 양 끝단의 위치를 검출하도록 양 끝단 부근에 설치되는 것을 특징으로 한다.In the external vapor deposition apparatus for supporting and rotating the optical fiber base material by a woolen support means while being heated and deposited by a burner, the woolen sensor part is installed in a plurality of opposite positions near each end to detect the position of both ends of the woolen while It is installed so as to face the wool alignment state measurement sensor means, and the wool alignment state detection means for receiving the generated sensor signal detects the alignment state of the wool rods, and the preform sensor part is located near both ends to detect the position of both ends of the preform. It is characterized by being installed.
프리폼까지의 거리를 측정하여 제어부로 전송함에 의해서 다수의 프리폼 센서부에서 측정된 거리를 비교하여 프리폼의 수평상태를 검출할 수 있게 되고, 상기 각 센서부들과 신호전송수단으로 연결된 컴퓨터에서 모봉과 프리폼의 축중심을 고정설치된 버너의 중심과 비교하여 제어신호를 송신하게 되면, 모봉의 양 끝단에서 모봉을 지지하는 모봉지지부에 연결 설치되어 있는 상하이동수단과 전후이동수단으로 모봉과 프리폼의 위치를 이동시켜 버너와 프리폼의 축중심을 자동으로 제어하게 된다.By measuring the distance to the preform and transmitting it to the control unit, it is possible to detect the horizontal state of the preform by comparing the distances measured by the plurality of preform sensor units, and the woolen and the preform in the computer connected to the respective sensor units and the signal transmission means. When the control signal is transmitted by comparing the shaft center of the burner with the center of the fixed burner, the position of the woolen and preform is moved by the shank movement means and the forward and backward movement means which are connected to the woolen support which supports the woolen rods at both ends of the woolen rod. By moving, it will automatically control the center of shaft of burner and preform.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only.
도 1 은 외부기상증착공법에서의 프리폼과 버너의 축중심 자동정렬 제어장치에 대한 정면도이고, 도 2 는 외부기상증착공법에서 프리폼과 버너의 축중심 자동정렬 제어장치에 대한 측면도로 본 발명에 의해 프리폼이 상하이동과 전후이동으로 수평정렬과 축중심 정렬이 이루어지는 것을 나타내고 있다.Figure 1 is a front view of the axial center automatic alignment control device of the preform and the burner in the external vapor deposition method, Figure 2 is a side view of the axial center automatic alignment control device of the preform and the burner in the external vapor deposition method by the present invention The preform shows horizontal and axial center alignment in Shanghai and forward and backward movements.
도 3 는 종래 방식에 의한 축중심 이탈과 증착상태를 평면상에서 관찰하고 이를 설명하기 위한 개략도이며, 도 4 는 본발명에 의한 축중심 정렬과 증착상태를 평면상에서 관찰하고 이를 설명하기 위한 개략도로 증착이 균일하게 이루어진 것을 나타내고 있다.Figure 3 is a schematic diagram for observing the axis center deviation and deposition state according to the conventional method in a plan view, and Figure 4 is a schematic diagram for observing the axis center alignment and deposition state in accordance with the present invention on a plane plan and described It shows that this was made uniform.
본 발명은 광섬유 모재를 모봉지지수단에 의해 지지하고 회전시키면서 버너로 가열하여 증착시키는 외부기상증착장치에 추가적으로 설치하는 것으로 모봉(91)의 상태를 측정하기 위한 모봉 센서부(10)와, 프리폼(90)의 상태를 측정하기 위한 프리폼 센서부(30)와, 상기 모봉 센서부(10) 및 프리폼 센서부(30)의 센싱 신호를 이용하여 모봉(91)과 프리폼(90)의 위치를 측정하고, 모봉(91)과 프리폼(90) 위치의 제어가 필요한 경우 제어신호를 전송하는 제어부(40)와, 상기 제어부(40)의 제어신호를 수신하여 모봉(91)과 프리폼(90)의 위치를 최적의 위치로 이송해주는 이송부로 이루어져서 프리폼(90)과 버너(80)의 축중심을 일치시키도록 구성한 것이다.The present invention additionally installed in an external vapor deposition apparatus for heating and depositing by heating a burner while supporting and rotating the optical fiber base material by the woolen support means, and a woolen sensor unit 10 for measuring the state of the woolen rod 91 and a preform. The position of the woolen 91 and the preform 90 is measured by using the preform sensor unit 30 for measuring the state of the 90 and the sensing signals of the woolen sensor unit 10 and the preform sensor unit 30. And, if control of the position of the woolen 91 and the preform 90, the control unit 40 for transmitting a control signal, and the control signal of the control unit 40 receives the position of the woolen 91 and the preform 90 It is configured to match the axis center of the preform (90) and the burner (80) by consisting of a transfer unit for transporting to the optimum position.
이때, 상기 모봉센서부(10)와 프리폼 센서부(30)는 모봉(91)과 프리폼(90)의 양 끝단 부근과 대향하는 위치에 복수로 설치하는 것이 모봉(91)과 프리폼(90)의 이상 위치를 정확히 측정할 수 있으므로 가장 바람직하다.In this case, the woolen sensor unit 10 and the preform sensor unit 30 are installed in plural positions at opposite positions near both ends of the woolen 91 and the preform 90 of the woolen 91 and the preform 90. It is most preferable because the abnormal position can be measured accurately.
한편, 상기 모봉센서부는 1개 이상으로 설치한 버너(80)들이 배열되어 있는 버너축과 동일선상에 설치하고, 상기 제어부(40)의 제어에 따라 모봉(91)의 정렬상태를 측정하도록 센서신호를 발생하는 모봉정렬상태 측정센서수단(10)과, 상기 모봉정렬상태 측정센서수단(10)에 대향하도록 설치하여 발생하는 센서신호를 수신하고 그 센서신호를 제어부(40)로 전송하는 모봉정렬상태 검지수단(20)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the woolen sensor unit is installed on the same line as the burner shaft in which at least one burner 80 is arranged, and the sensor signal to measure the alignment state of the woolen 91 under the control of the control unit 40 Mounting alignment state measuring sensor means for generating a 10 and the mounting state for receiving the sensor signal generated by facing the mounting state alignment sensor means 10 and transmitting the sensor signal to the control unit 40 Characterized in that the detection means 20.
또한, 상기 프리폼 센서부(30)가 프리폼(90)까지의 거리를 측정하여 제어부(40)로 전송함에 의해서 다수의 프리폼 센서부(30)에서 측정된 거리를 비교하여 프리폼(90)의 수평상태를 검출할 수 있게 된다.In addition, the preform sensor unit 30 measures the distance to the preform 90 and compares the distances measured by the plurality of preform sensor units 30 by transmitting to the control unit 40 in a horizontal state of the preform 90. Can be detected.
따라서, 상기 제어부(40)는 상기 각 센서부(10, 20, 30)들과 신호전송수단(70)으로 연결한 컴퓨터인 것을 특징으로 한다.Therefore, the control unit 40 is characterized in that the computer connected to each of the sensor unit (10, 20, 30) and the signal transmission means (70).
한편, 상기 이송부는 모봉(91)의 양 끝단에 위치하여 모봉을 지지하는 모봉지지부에 연결 설치하여 모봉(91)을 상하로 이동시키는 상하이동수단(50)과 전후로 이동시키는 전후이동수단(60)으로 형성하여 제어부(40)의 제어에 따라 모봉(91) 과 프리폼(90)의 위치를 이동하여 버너(80) 축중심과 일치하도록 제어하게 된다.On the other hand, the transfer unit is located at both ends of the woolen rod 91 is connected to the woolen support portion for supporting the woolen rod and moving means 50 to move the woolen 91 up and down and forward and backward movement means 60 to move back and forth And to move the positions of the bristle 91 and the preform 90 according to the control of the control unit 40 so as to match the center of the burner 80 axis.
즉, 본 발명의 외부기상증착공법의 버너와 축중심 자동정렬 제어장치에 의해서 광섬유 모재를 외부기상증착공법으로 증착시키게 되면, 먼저 광섬유 모재인 모봉(91)을 모봉지지수단에 외부기상증착장치에 설치하되, 버너(80)의 축중심과 일치시켜 모봉(91)이 회전될 때, 버너(80)의 축중심과 일치하여 회전하도록 설치한다.That is, when the optical fiber base material is deposited by the external vapor deposition method by the burner of the external vapor deposition method of the present invention and the axis center automatic alignment control device, first, the mother bar 91, which is the optical fiber base material, is attached to the woolen support means. Is installed in, but when the hair bar 91 is rotated to match the axis center of the burner 80, it is installed to rotate in accordance with the axis center of the burner (80).
그리고, 회전시키면서 버너(80)로 가열하여 프리폼(90)을 증착시키게 되는데 이때 외부기상증착장치에는 본발명의 축중심 자동정렬장치가 설치되어 있다면, 모봉센서부와 프리폼 센서부(30)가 모봉(91)과 프리폼(90)의 양 끝단 부근과 대향하는 위치에 복수로 설치된다.Then, the preform 90 is deposited by heating with the burner 80 while rotating. If the axial center automatic alignment device of the present invention is installed in the external vapor deposition apparatus, the woolen sensor unit and the preform sensor unit 30 are unsealed. It is provided in multiple numbers at the position which opposes the vicinity of the both ends of 91 and the preform 90.
이 모봉센서부는 다수의 버너(80)들이 배열되어 임의로 형성되는 버너축과 동일선상에 설치하여 이 기준선을 벗어나는 것을 검지하는 것에 의해서 모봉의 정렬상태를 검치한다. 즉, 모봉정렬상태 측정센서수단(10)을 버너(80)들이 배열되어 있는 버너축과 동일선상에 설치하고 센서신호를 발생시키면, 모봉(91)을 중심으로 모봉정렬상태 측정센서수단(10)과 반대방향에 모봉정렬상태 측정센서수단(10)에 대향하도록 설치되어 모봉정렬상태 측정센서수단(10)에서 발생하는 센서신호를 모봉정렬상태 검지수단(20)에서 수신한다. 이는 모봉정렬상태 측정센서수단(10)과 모봉정렬상태 검지수단(20)이 모봉(91)을 중심으로 동일한 수직선상에 설치되어 있는 것이므로 모봉(91)이 기준선인 버너축을 벗어나게 되면 이를 검지할 수 있어서 모봉(91)의 기준선 이탈을 검지하게 된다.This woolen sensor unit detects the state of the woolen yarn by detecting a deviation from the reference line by installing a plurality of burners 80 on the same line as the burner shaft arbitrarily formed. That is, when the woolen alignment state measuring sensor means 10 is installed on the same line as the burner shaft on which the burners 80 are arranged and generates a sensor signal, the woolen state alignment sensor means 10 is formed around the woolen 91. It is installed so as to face the woolen alignment state measurement sensor means 10 in the opposite direction to receive the sensor signal generated from the woolen alignment state measurement sensor means 10 in the woolen alignment state detection means 20. This is because the woolen alignment state measurement sensor means 10 and the woolen alignment state detection means 20 are installed on the same vertical line with respect to the woolen core 91 so that when the woolen core 91 is out of the burner shaft which is the reference line, it can be detected. The baseline deviation of the woolen rod 91 is detected.
또한, 상기 프리폼 센서부(30)에서는 프리폼(90)까지의 거리를 측정하여 제어부(40)로 전송함에 의해서 다수의 프리폼 센서부(30)에서 측정된 거리를 비교하여 프리폼의 수평상태를 검출할 수 있게 되고, 상기 각 센서부들과 신호전송수단(70)으로 연결된 컴퓨터인 제어부(40) 모봉(91)과 프리폼(90)의 축중심을 고정설치된 버너(80)의 축중심과 비교하여 제어신호를 송신하게 되면, 모봉(91)의 양 끝단에서 모봉(91)을 지지하는 모봉지지부에 연결 설치되어 있는 상하이동수단(50)과 전후이동수단(60)으로 모봉(91)과 프리폼(90)의 위치를 이동시켜 버너(80)와 프리폼(90)의 축중심을 자동으로 제어하게 된다.In addition, the preform sensor unit 30 detects a horizontal state of the preform by comparing the distances measured by the plurality of preform sensor units 30 by measuring the distance to the preform 90 and transmitting the same to the control unit 40. It is possible to control the control signal by comparing the shaft center of the control unit 40, the rods 91 and the preform 90, which are computers connected to the respective sensor units and the signal transmission means 70, with the shaft center of the burner 80 fixedly installed. When the transmission, the rods 91 and the preform 90 to the Shanghai moving means 50 and the front and rear movement means 60 which are installed at both ends of the rods 91 are connected to the wool support unit supporting the rods 91. ) To automatically control the axis center of the burner 80 and the preform 90 by moving the position.
상기한 바와 같이 본 발명은 본 발명에 의하면 외부기상 증착공법을 이용하여 광섬유 모재를 제조할 경우 증착과정에서 가장 쉽게 나타날 수 있는 증착프리폼의 증착불균일 현상을 크게 억제할 수 있다. 즉, 증착불균일 현상 요인 중 가장 중요한 프리폼과 버너간 축방향 정렬 및 프리폼과 버너의 균일한 간격을 실시간으로 제어하여 일정하게 조절할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, when the optical fiber base material is manufactured by using an external vapor deposition method, the deposition non-uniformity phenomenon of the deposition preform, which may occur most easily in the deposition process, may be greatly suppressed. That is, the most important of the deposition nonuniformity phenomena can be controlled by controlling the axial alignment between the preform and the burner and the uniform spacing of the preform and the burner in real time.
이는 프리폼을 균일하게 증착시킬 수 있어서 길이방향 증착불균일 현상 또한 저감시킬 수 있으며 이 광섬유 모재로 제조된 광섬유의 길이방향 특성편차도 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 모봉 및 코어직경 등과 함수관계에 있는 광특성, 예를들면, 코어직경에 민감한 차단파장 등의 광특성 불량이 예방되어 우수한 품질의 광섬유제조가 가능하게 된다.This makes it possible to deposit the preform uniformly, thereby reducing the longitudinal deposition unevenness and reducing the longitudinal characteristic deviation of the optical fiber manufactured from the optical fiber base material. Therefore, optical characteristics, such as a shielding wavelength sensitive to the core diameter, for example, optical properties in a functional relationship with the woolen core and the core diameter are prevented, thereby making it possible to manufacture an optical fiber of high quality.
즉, 본 발명에 따르면 프리폼과 버너간의 축방향정렬 및 프리폼과 버너간의 간격을 항상 최적의 위치로 유지시켜 주는 것이다.That is, according to the present invention, the axial alignment between the preform and the burner and the distance between the preform and the burner are always maintained at the optimum position.
상기한 바와 같이 본 발명은 외부기상 증착공법을 이용하여 광섬유 모재를 제조할 경우 증착과정에서 흔히 발생하여 증착프리폼의 증착불균일 현상을 일으키는 요인인 프리폼과 버너간 축방향 정렬 및 프리폼과 버너의 간격을 항상 최적의 위치로 유지시켜 클래딩 외경의 균일도가 향상되고, 모봉에도 광특성의 영향을 주지 않게 되는 광섬유모재를 생산할 수 있게 되며, 따라서 이로 생산하는 광섬유도 광특성과 불량이 최대한 억제되는 고품질의 광섬유를 생산할 수 있게 된다.As described above, when the optical fiber base material is manufactured by using an external vapor deposition method, the axial alignment between the preform and the burner, which occurs frequently during the deposition process, causes the deposition unevenness of the deposition preform, and the gap between the preform and the burner. By maintaining the optimal position at all times, the uniformity of the cladding outer diameter can be improved, and the optical fiber base material can be produced, which does not affect the optical properties on the woolen bar. Will be able to produce.
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