KR20050053437A - 광섬유 인출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광섬유 모재로부터 광섬유를 인출하는 방법은 인출 중의 상기 광섬유의 외경을 측정하며, 상기 광섬유의 측정된 외경 및 기 설정된 외경을 비교해서 상기 광섬유의 외주에 피복되는 코팅액의 압력을 제어한다.

Description

광섬유 인출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRAWING OPTICAL FIBER}

본 발명은 광섬유 제작 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 광섬유 모재로부터 일정한 외경을 갖는 광섬유를 인출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 광섬유 제작은 광섬유를 제작하기 위한 광섬유 모재(Preform) 제조 공정과, 상기 광섬유 모재로부터 기설정된 직경을 갖는 광섬유를 인출해내는 인출 공정을 포함한다.

상술한 광섬유 모재는 복수의 광섬유들을 제작하기 위한 원자재로서, 오버 자켓팅 튜브(Overjacketing tube) 또는 로드 인 튜브(Rode in tube) 등의 공정 등에 의해서 대구경의 광섬유 모재로 제작된다. 상술한 광섬유 모재는 광섬유 인출 장치 등에 의해서 기설정된 직경의 광섬유로 인출된다.

도 1은 종래 기술에 따른 광섬유 인출 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 코팅부의 구성만을 나타내는 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 종래의 광섬유 인출 장치는 광섬유 모재(110)를 가열하는 용융로(130)와, 냉각부(140)와, 외경 측정기(150)와, 상기 베어 광섬유(120a)에 외부 피복을 코팅하는 코팅부(160)와, 경화부(170)와, 캡스탄(180)과, 권취부(190)를 포함한다.

상기 용융로(130)는 상기 광섬유 모재(110)가 광섬유(120a, 120b)로 인출될 수 있도록 상기 광섬유 모재(110)를 충분한 온도로 가열시키고, 상기 냉각부(140)는 상기 용융로(130)를 통과한 베어 광섬유(120a)에 외부 피복이 코팅되기 이전에 적정한 온도를 갖도록 냉각시키킨다. 상기 베어 광섬유(120a)는 그 중심에 코아와, 상기 코아의 외주면을 둘러싸는 클래드를 포함하며, 외부 피복이 코팅되지 않은 상태의 광섬유를 의미한다.

상기 코팅부(160)는 상기 냉각부(140)를 통과한 상기 베어 광섬유(120a)의 외주면에 외부 피복을 코팅시키는 코팅 카트리지(161)와, 상기 코팅 카트리지(161)에 코팅 액을 공급하는 코팅액 공급기(162)를 포함함으로써 상기 베어 광섬유(120a)의 외주면에 외부 피복을 형성한다. 상기 외부 피복은 자외선 경화제 및 폴리머 등이 코팅 액으로 사용 가능하다.

상기 경화부(170)는 상기 코팅부(160)를 통과한 광섬유(120b)의 외부 피복을 자외선 등을 조사함으로써 경화시킨다. 상기 외경 측정기(150)는 상기 경화부(170)를 통과한 외부 피복이 코팅된 광섬유(120b)의 외경을 측정한다.

상기 캡스탄(180)은 상기 외경 측정기(150)를 통과한 상기 광섬유(120b)를 인출하며, 상기 용융로(130)에서 가열된 상기 광섬유 모재(110)에 일정한 인장력 가해서 균일한 직경을 갖는 광섬유(120a, 120b)를 인출할 수 있도록 한다. 즉, 상기 캡스탄(180)은 상기 광섬유(120a, 120b)의 인출 속도를 제어한다. 상기 권취부(190)는 상기 캡스탄을 통과한 광섬유(120b)를 권취시킨다.

그러나, 종래의 광섬유 인출 장치는 베어 광섬유의 외경 및 인출 중의 온도 변화 등으로 인해서 외부 피복이 코팅된 광섬유의 직경이 광섬유 인출시 불규칙 적인 편차를 갖고 인출되는 문제가 있다.

본 발명은 외부 피복이 코팅된 광섬유의 외경을 일정하게 제어할 수 있는 광섬유 인출 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 광섬유 모재로부터 광섬유를 인출하는 방법은,

인출 중의 상기 광섬유의 외경을 측정하며, 상기 광섬유의 실측된 외경 및 기 설정된 외경을 비교해서 상기 광섬유의 외주에 피복되는 코팅액의 압력을 제어한다.

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

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유를 인출하기 위한 광섬유 인출 장치의 구성을 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 코팅부의 구성만을 나타낸다. 도 3과 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 인출 장치는 외부 피복의 코팅부(250)와, 상기 광섬유 모재(210)를 인출하기 위해서 상기 광섬유 모재(210)의 일단을 가열하는 용융로(230)와, 냉각부(240)와, 경화부(260)와, 캡스탄(280)과, 인출된 광섬유(220b)를 권취하는 권취부(290)를 포함한다.

상기 용융로(220)는 상기 광섬유 모재(210)를 인출하기 위해서 상기 광섬유 모재(210)의 일단을 가열하며, 상기 냉각부(240)는 상기 용융로(220)를 통과하는 외부 피복이 코팅되지 않은 베어 광섬유(220a)를 냉각시킨다.

상기 코팅부(260)는 상기 냉각부(240)를 통과한 베어 광섬유(220a)의 외주면에 코팅 액을 코팅시키는 코팅 카트리지(261)와, 외경 측정기(262)와, 코팅액 공급기(264)와, 제어부(263)를 포함한다.

상기 코팅 카트리지(261)는 인출 중의 상기 베어 광섬유(220a)의 외주면에 상기 코팅 액을 코팅함으로써 상기 베어 광섬유(220a)의 외주면에 외부 피복을 형성시키며, 상기 외경 측정기(262)는 상기 코팅 카트리지(261)를 통과한 외부 피복이 코팅된 상기 광섬유(220b)의 외경을 측정해서 상기 제어부(263)에 입력시킨다.

상기 제어부(263)는 상기 외경 측정기(262)에서 측정된 상기 광섬유(220b)의 외경을 기 설정된 외경에 비교해서 인출 중의 광섬유(220a, 220b) 외경 변화에 따라서 상기 코팅액 공급기(264)에서 상기 코팅 카트리지(261)에 공급되는 코팅액의 압력을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 코팅액 공급기(264)로 출력한다.

상기 코팅액 공급기(264)는 상기 냉각기(240)를 통과한 인출 중의 광섬유(220a) 외주면에 외부 피복을 코팅시키기 위한 코팅 액을 상기 코팅 카트리지에 공급하며, 상기 제어부(263)로부터 수신된 제어 신호에 따라서 상기 코팅 카트리지(261)에 공급되는 코팅 액의 압력을 조절한다.

상기 광섬유(220a, 220b)의 인출 속도와, 상기 베어 광섬유(220a)의 외부 피복을 형성하기 위해 상기 코팅 카트리지(261)에 공급되는 코팅 액의 공급 속도 차이로 인해서 보정된 코팅 액이 압력이 적용되는 시간차를 산출하기 위한 타이머(미도시)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 광섬유 인출 장치는 상기 외경 측정기(262)에서 측정된 상기 광섬유(220b)의 외경을 기 설정된 외경에 비교해서 인출 중의 광섬유(220a, 220b)의 외경 변화에 따라서 상기 코팅액 공급기(264)에서 상기 코팅 카트리지(261)에 공급되는 코팅액의 압력을 제어하는 코팅부(260)를 포함함으로써 광섬유 인출 중의 작업 환경 및 인출 속도 등과 같은 요인으로 인한 광섬유의 외부 피복이 한쪽으로 편향되게 코팅됨을 방지한다.

상기 경화부(270)는 상기 코팅부(260)를 통과한 외부 피복을 형성하기 위해서 상기 광섬유(220b)의 외주면에 코팅된 코팅 액을 경화시켜서 외부 피복을 형성한다.

상기 캡스탄(280)은 상기 용융로(230)에서 가열된 상기 광섬유 모재(210)에 일정한 인출 장력을 가함으로써 기설정된 외경을 갖는 베어 광섬유(220a)가 인출되도록 하며, 상기 권취부(290)는 상기 캡스탄(280)을 통과하는 상기 광섬유(220b)를 권취시킨다.

광섬유를 인출하는 방법은 크게 광섬유 모재의 일단을 고온에서 가열함으로써 인출이 용이하도록 하는 용융 과정과, 그 일단이 가열된 광섬유 모재에 일정한 장력을 가해서 인출하는 인출 과정과, 인출 중의 베어 광섬유에 외부 피복을 코팅하는 피복 코팅 과정에 의한다.

본 발명은 특히 인출 중의 베어 광섬유의 외주면에 일정한 직경을 갖는 외부 피복이 코팅된 광섬유를 제작하기 위한 외부 피복의 코팅 과정에 관한 것이다. 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 외부 피복의 코팅 과정의 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 외부 피복의 코팅 과정(310)은 외부 피복이 코팅된 광섬유의 외경을 측정하는 측정 단계(320)와, 측정된 광섬유 외경과 기설정된 광섬유의 외경을 비교해서 실제 인출되는 광섬유의 외경과 제작하고자 했던 광섬유 외경 사이의 편차를 산출해내는 편차 연산 단계(330)와, 상기 편차 연산 단계(330)의 결과에 따라서 코팅 액의 압력을 보정하기 위한 제어 단계(340, 350)를 포함한다.

상기 제어 단계(340, 350)는 상기 편차 연산 단계에서 산출된 결과에 따라서 상기 광섬유의 외주면에 코팅되는 코팅 액의 압력을 제어함으로써, 인출 중에 외부 피복이 코팅된 광섬유의 외경이 불균일하게 인출되는 것을 방지 한다.

도 6은 종래의 광섬유 인출 장치에 의한 외부 피복의 직경의 편차를 나타내고, 도 7은 본 발명에 따른 광섬유 인출 장치에 의한 외부 피복의 직경의 산포를 나타내는 그래프이다. 도 6과 도 7을 참조해서 본 발명에 따른 광섬유 인출 방법 및 장치에 의한 광섬유와 종래 기술에 따른 광섬유의 외경의 산포를 비교, 설명한다.

도 6은 종래의 광섬유 인출 장치에 의한 외부 피복의 직경의 편차를 나타내는 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따른 광섬유 인출 장치에 의한 외부 피복의 직경의 산포를 나타내는 그래프이다. 도 6과 7을 참조하면, x좌표는 외부 피복이 코팅된 광섬유의 외경의 분포를 나타낸다. 즉, b ~ c는 광섬유의 적정 외경을 나타내고, b는 광섬유 외경의 허용 가능한 하한 값을 각각 나타낸다. 또한, d는 광섬유의 외경의 허용 가능한 상한 값을 나타낸다. 즉, a ~ b 및 c ~ d는 허용 불가능한 광섬유의 외경을 의미한다. y축은 광섬유 외경의 측정 주기를 의미한다.

결과적으로, 본 발명은 광섬유의 인출 중에 베어 광섬유의 외주면에 피복되는 외부 피복의 원료인 코팅 액의 압력을 조절해 줌으로써, 외부 피복이 코팅된 광섬유의 직경 분포가 b ~ c 사이에 안정적으로 형성된 반면에, 종래의 광섬유는 허용 가능한 하한인 b에 주로 분포하게 됨을 알 수 있다.

본 발명에 따른 광섬유 인출 장치 및 방법은 베어 광섬유의 외주에 외부 피복을 코팅하기 위해 공급되는 코팅 액의 압력을 외부 피복이 코팅된 광섬유의 직경과, 코팅하고자 하는 광섬유의 직경과의 편차에 따라서 제어함으로써 일정한 직경을 갖는 광섬유의 제작이 가능하다.

도 1은 종래 기술에 따른 광섬유 인출 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 도 1에 도시된 코팅부의 구성만을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유를 인출하기 위한 광섬유 인출 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 4는 도 3에 도시된 코팅부의 구성만을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유를 제작하기 위한 방법의 순서도,

도 6은 종래의 광섬유 인출 장치에 의한 외부 피복의 직경의 편차를 나타내는 그래프,

도 7은 본 발명에 따른 광섬유 인출 장치에 의한 외부 피복의 직경의 산포를 나타내는 그래프.

Claims (5)

1. 광섬유 모재로부터 광섬유를 인출하는 방법에 있어서,

   인출 중의 상기 광섬유의 외경을 측정하며, 상기 광섬유의 측정된 외경 및 기 설정된 외경을 비교해서 상기 광섬유의 외주에 피복되는 코팅액의 압력을 제어함을 특징으로 하는 광섬유 인출 방법.
2. 광섬유 모재를 용융시켜서 기설정된 직경을 갖는 광섬유를 인출하며, 인출 중의 상기 광섬유 외주에 기 설정된 두께의 외부 피복을 코팅하는 광섬유 인출 장치에 있어서, 상기 광섬유 외주의 외부 피복의 코팅부는,

   인출 중의 상기 광섬유의 외주에 상기 외부 피복을 코팅하는 코팅 카트리지와;

   상기 코팅 카트리지를 통과한 외부 피복이 코팅된 상기 광섬유의 외경을 측정하는 외경 측정기와;

   인출 중의 광섬유 외주면에 외부 피복을 코팅시키기 위한 코팅 액을 상기 코팅 카트리지에 공급하는 코팅액 공급기와;

   상기 외경 측정기에서 측정된 상기 광섬유의 외경을 기 설정된 외경에 비교해서 인출 중의 광섬유의 외경 변화에 따라서 상기 코팅액 공급기에서 상기 코팅 카트리지에 공급되는 코팅액의 압력을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 광섬유 인출 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 외경 측정기에서 측정된 상기 광섬유의 외경을 기 설정된 외경에 비교해서 인출 중의 광섬유의 외경 변화에 따라서 상기 코팅액 공급기에서 상기 코팅 카트리지에 공급되는 코팅액의 압력을 제어함으로써 상기 외부 피복이 코팅된 상기 광섬유가 일정한 외경으로 인출되도록 제어함을 특징으로 하는 광섬유 인출 장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 광섬유의 인출 속도와, 상기 광섬유의 외부 피복을 형성하기 위해 상기 코팅 카트리지에 공급되는 코팅 액의 공급 속도 차이로 인한 편차를 극복하기 위한 타이머를 더 포함함을 특징으로 하는 광섬유 인출 장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 광섬유 인출 장치는,

   상기 광섬유 모재를 인출하기 위해서 상기 광섬유 모재의 일단을 가열하는 용융로와;

   상기 용융로를 통과하는 외부 피복이 코팅되지 않은 베어 광섬유를 냉각시키는 냉각부와;

   상기 코팅부를 통과한 상기 베어 광섬유의 외주면에 코팅된 외부 피복을 경화시키는 경화부와;

   상기 용융로에서 가열된 상기 광섬유 모재에 일정한 인출 장력을 가함으로써 기설정된 외경을 갖는 광섬유로 인출하는 캡스탄과;

   상기 캡스탄을 통과하는 상기 광섬유를 권취하는 권취부를 더 포함함을 특징으로 하는 광섬유 인출 장치.