KR950014692B1 - 광기재의 형상을 조정하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광기재의 형상을 조정하는 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 방법의 원리를 실행하고 광 예비성형 봉을 제공하는 장치의 사시도.

제2도는 토치(torch) 장치의 일부와 직선화 및 모양 형성 장치의 일부와 예비성형 봉을 횡단하는 가열 지역의 온도 프로파일을 도시한 도면.

제3도는 광 예비성형 봉을 재형성하는데 사용되는 제1도 장치의 부분에 대한 입면도.

제4도는 롤러 형태의 직선화 및 모양 형성 장치로 재형성하는 동안 예비성형 봉의 개략 형성도.

제5도는 회전할 때의 제4도의 예비성형 봉의 단부에 대한 도면.

제6도는 롤러로 재형성하는 동안 예상된 오프셋의 양을 갖고 있는 예비성형 봉의 개략도.

제7도는 회전될 때의 제6도의 예비성형 봉의 단부에 대한 도면.

제8도는 상당한 오프셋을 가진 또다른 예비성형 봉에 대한 개략도.

제9a, 9b 및 9c도는 봉의 길이를 따라 여러 위치에서 제8도의 봉 단부에 대한 도면.

제10도는 상당한 오프셋을 갖고 있는 예비성형 봉의 부분과 연결되는 롤러의 확대된 측입면도.

제11 및 12도는 타원형을 갖고 있는 예비성형 봉은 본 발명의 장치에 의해 조정된 후의 예비성형 봉의 단부에 대한 도면.

제13도는 본 발명의 방법 및 장치에 따라 조정되어 오버클래딩 튜브내로 삽입되는 예비성형 봉에 대한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

22 : 직선화 및 모양 형성 장치 24 : 예비성형 봉

32 : 선반 33 : 주축대

34 : 심압대 40 : 토치 장치

42,56 : 하우징 43 : 선반 받이

45 : 지주 52 : 롤러

62 : 기어박스 68: 플랫폼

74 : 지주 76 : U형 단부

82 : 현수부 88 : 평형추

107 : 제1돌출단

[기술분야]

본 발명은 광 예비성형물(optical preforms)의 형상을 조정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히 광 예비성형물을 제공하기 위한 봉 및 튜브 제조 공정에서 사용된 예비성형 봉(preform load)이 그 길이를 따라 일정한 형상(configuration)을 갖도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

[발명의 배경]

광섬유에 대한 상승된 요구가 공지의 MCVD 공정(미국 특허 제4,217,027 호에 기재)의 생산성을 증가시키기 위한 노력을 촉진시키고 있다. 그러나, MCVD 공정율은 침착되는 기재 튜브(substrate tube) 즉, 기재관의 벽두께에 따라서 제한된다. 최적의 기하학 특성 및 광특성을 갖고 있는 광섬유를 얻기 위하여 예비성형물은 한정된 범위내에서 코어-클래딩(core-to-cladding) 질량비를 가져야 한다. 큰 예비성형물을 얻기 위해 기재 튜브의 질량을 증가시키는 것은 기재 튜브의 벽이 더 두껍게 만들어지는 것을 요한다. 그러나, 기재 튜브벽의 두께를 증가시키는 것은 반응물 함유 가스로의 열전도율을 감소시키며, 이는 유리미립자의 각층을 침착시키기 위해 필요한 시간을 증가시킨다. 기재 튜브벽이 너무 두껍다면, 불충분한 열전도가 발생되고 기포 형태 또는 불완전한 소결 처리를 초래한다.

MCVD 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 한 방법은 우선 원하는 코어-클래딩 질량비 보다 더 큰 질량비를 갖는 언더클래딩된(undercladded) 예비성형물을 생성하는 것이다. 이러한 예비성형물은 오버클래딩 튜브라 불리는 유리 튜브내로 삽입되고 예비성형물의 위에서 붕괴(collapsed)된다. 이것은 봉 및 튜브 기술(rod and tube techique)이라 불린다. 오버클래딩에 기인하는 예비성형물 코어에 대한 편심율의 증가를 최소화하는 것이 바람직하다.

언더클래딩이 충분히 직선이 아니면, 봉을 튜브내로 삽입할 때 곤란한 점에 직면하게 된다. 또한 이것은 튜브가 봉위에서 붕괴될때 문제가 발생한다. 현재의 강도 테스트 레벨로는 튜브의 내부벽과 예비성형물의 접촉이 현재의 강도 테스트 레벨에 문제가 되는 것은 발견되지 않았다. 그러나 방사상부는 현재의 강도 테스트 레벨에 문제되기 쉽다. 그러나, 오버클래딩 튜브와 언더 클래딩 예비성형물 사이의 방사상부 부정합은 최소화되야 하며, 그렇지 않으면 섬유 코어는 너무 비동심으로되어 다른 섬유로의 적절한 슬라이싱을 저지한다.

광섬유 예비성형물 튜브 직선화는 신규한 것은 아니다. 예를들면, 광 예비성형 튜브를 직선화하고 형성하는데 사용된 방법 및 장치에 대해서는 미국 특허 제4,477,273 호에 기재되어 있다.

종래 장치에서 유용하게 제시되지 않고 현재 요구되는 것은 예비성형 봉을 실질적으로 직선화하는 자동방법 및 장치로써 봉 및 튜브 공정에서 문제없이 튜브내로 삽입하기에 적당하도록 하는 것이다. 요구되는 방법 및 장치는 현존하는 장치에 적합해야 하며 다양한 조건에 대해서도 제어가능해야 한다.

[발명의 개요]

종래 기술의 상기 문제는 본 발명의 방법 및 장치로써 해결된다. 유리 재료로 제조되고 광섬유원으로 사용된 기다란 기재(substrate)는 단부를 통해 연장되는 회전축 주위를 회전하도록 지지된다. 기재는 회전축에 대해 회전하다. 가력 수단(force-applying means)은 기재를 향해 이동되고, 회전축 방향으로 이동하며, 기재와 가력 수단이 결합할 때까지 기재가 회전한다. 가력 수단이 회전 기재 주위의 소정 부분에 연속적으로 결합되어 있을 때 어떤 신호가 공급된다. 이 신호에 응답하여 회전축 방향으로의 가력 수단의 이동이 중단된다.

기재가 원형이 아니거나 기재의 횡단부가 기재의 단부를 통해 회전축으로부터 오프셋되어 있을때 기재가 회전하면, 가력 수단에 인접한 부분을 회전축에 더 가깝게 이격되어 가력 수단과 기재 사이의 간격이 생기고 가력 수단은 더 종축으로 미소 이동된다. 가력 수단의 결합 해제에 의해 신호 발생이 중단된다.

기재가 회전하고 있을 때 기재 외주에 있는 부분과 기력 수단이 연속 결합하고 있는 시간내에 신호 발생이 유지되면 기재의 각 단면이 완성된다. 이러한 공정의 결과로, 기재는 종축을 가지며 그 길이를 따라 거의 직선이며 회전축에 충분히 일치하고 종축에 대해 동심으로 되는 원형 단면을 갖는다.

실질적으로 적선인 고품질 광유리 재료 기재를 생성하는 장치는 기재의 종단을 통하여 회전축에 대하여 회전할 수 있도록 기재를 지지하는 설비와 기재의 길이 방향에 충분히 힘을 가하는 설비를 포함한다. 가력 수단을 기재의 회전축을 향해 제1방향으로 이동할 수 있고 또한 통상 제1방향으로 바이어스 될 수 있도록 지지된다. 또한 설비에는 가력 수단이 회전축을 향해 이동하는 동안 회전축을 따르는 방향으로도 이동할 수 있도록 되어 있다. 신호 발생 수단은 통상 제1방향에 반대인 제2방향으로 바이어스 된다.

동작중에는, 가력 수단은 회전 기재의 일부와 서로 결합될 때까지 기판의 회전축을 향해 진행된다. 신호 발생 수단이 제1방향으로 이동되며 가력 수단에 동작할 수 있게 연결되어 있는 설비에 제어 신호를 제공한다. 가력 수단이 기재와 적절히 결합되어 있는 동안 신호는 연속된다. 회전하는 동안 어느정도 기재 원주중 임의 부분이 타원형이거나 또는 기재의 횡단면이 기재의 단부를 통하여 회전축으로부터 오프셋된다면, 가력 수단은 이탈되고 회전축을 향해 바이어스되어 정지 신호를 만든다. 기재의 각 길이 부분은 신호의 발생이 적어도 소정 시간동안 계속될 때 충분히 직선으로 원형이 된다. 이러한 조건이 만족될 때 제어 설비는 가력 수단의 회전축 방향으로의 전진을 중단시킨다. 그 소정시간은 가력 수단이 기재로 운동하는 사이에 기재의 외주에 있는 부분과 가력 수단과의 결합이 동일하도록 결정된다.

양호한 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 튜브내의 유리 형성 재료의 침착과 튜브가 봉으로 붕괴된 후의 고품질 유리 예비성형 봉을 직선화하여 모양을 형성하는데 사용된다. 그러나 상기 방법 및 장치는 예컨대 전체 붕괴 모드동안 다른 방법으로 사용될 수 있다. 이 방법에서, 붕괴의 각 단계로 결과적인 예비성형 봉의 직선화 및 원형성이 제어된다.

[상세한 설명]

제1도에는 특정 광학 특성을 갖고 있는 예비성형 봉(24)과 같은 가늘고 긴 유리 기재가 소정 기하학 특성을 갖도록 하는 데 사용되는 직선화 및 모양 형성 장치(22)를 포함하는 장치(20)가 도시되어 있다. 이들 특성들은 거의 직선인 종축을 갖고 또한 종축을 따라 각 점에서의 횡단면이 거의 원형이며 종축에 대하여 동심적으로 배치되어 있다는 것이다.

장치(20)는 또한 광유도 섬유를 만드는 유리 예비성형 봉(24)이 제공되도록 유리 기판 튜브(도시되어 있지 않음)를 가열시키는 장치를 포함한다. 미국 특허 제 4,271,027호를 참조한다. 유리 튜브 즉, 유리관의 가열은 기상 반응물이 튜브에 주입되는 동안 실행된다. 미국 특허 제4,276,243호를 참조한다.

장치(20)는 일반적으로 선반의 스핀들(도시되어 있지 않음)을 통하여 연장되는 축(35) 주위를 회전하도록 유리 스타팅 튜브의 단부를 회전식으로 지지하는데 사용되는 주축대(headstock)(33)와 심압대(tailstock)(34)를 갖고 있는 선반(32)를 포함한다. 유리 튜브의 단부는 선반(32)의 스핀들에 고정된다. 선반(32)은 또한 주축대(33)와 심압대(34)사이에 선반을 따라 상대 운동을 위해 장착되는 왕복대(carriage)(36)를 포함한다. 토치 장치(torch assembly)(40), 직선화 및 형성 정치(22)가 왕복대(36)위에 설치된다. 토치 장치(40)는 가소성 가스가 가스 튜브로 불꽃이 발생하게 하도록 적용된다. 발화 가스를 튜브의 소정 표면에만 가열함으로써, 토치 장치(40)는 튜브의 표면에서 온도 프로파일을 가진 가열부(41)의 영역을 설정한다(제2도 참조). 왕복대(36)상의 토치 장치(40)의 설정 및 유리 튜브에 대한 상대적인 이동으로 가열 영역이 튜브의 길이를 따라 이동한다.

이러한 이용에 적당한 토치 장치가 미국 특허 제4,231,777호 및 제4,477,244호에 기재되어 있다. 토치 장치(40)는 왕복대(36)상에 장착된 지주(45)로 지지된 브래킷 (43)에 의해 지지되는 하우징(42)을 포함한다.

주축대(33) 및 심압대(34) 사이로 연장한 선반(32)의 중심선에 대하여 상대 운동하는 토치 장치(40)는 기재 튜브에 소정제한을 준다. 튜브에 대한 제한은 토치 장치가 짐착 모드동안 회전 튜브를 따라 상호 이동될시에 유리 튜브의 연속부를 따라 온도 프로파일을 제어하는데 유용하다.

기재 튜브는 침착 모드를 지난 후에 고체 봉을 따라 붕괴된다. 이것은 약 75rpm에서 약 20rpm으로 회전속도를 감소시키고 가열대의 온도를 약 1800℃까지 높임으로써 달성된다. 붕괴 모드의 절반동안, 제1도에서 알 수 있는 바와 같이 각 단계는 우측에서 좌측으로 통과한다. 그 후 튜브는 주축대(34)근처에서 핀치되고, 좌에서 우로의 부가적인 붕괴가 이루어진다.

예비성형 튜브의 직선화 및 모양 형성장치(22)를 참조하면, 접촉 소자(50)의 형태인 가력 수단은 토치 장치(40)에 인접하여 배치되는 것을 제1 및 3도에서 알 수 있다. 양호한 실시예에 있어서, 접촉 소자(50)는 그라파이트로 제조된 롤러(52)를 포함한다. 롤러(52)는 하우징(56)내에 지지된 베어링(54,54)내의 고정위치에 장착된다. 접촉 소자는 예를들어 금속관과 같은 다른 형태를 취할 수 있다. 유리하게도, 롤러는 임의의 위치에서 마모된 후에 베어링내에서 다른 방향으로 회전될 수 있다.

롤러(52)는 선반 왕복대(carriage)상에서 지지되어 있는 일반적으로 번호(60)로 표시된 장치에 장착된다. 제3도에서 가장 잘 도시되어 있듯이, 이 장치는 스텝퍼(stepper) 모터(64)에 의해 구동되는 90 기어박스(gearbox)(62)를 포함한다. 기어박스(62)로 부터 연장하는 구동 나사(66)는 플랫폼(68)에 장착되어 있는 내부에 장전된 나사 부재와 결합하는 상단 단부를 가지고 있다. 플랫폼(68)의 운동은 플랫폼의 한면에 접속되는 네개의 봉(70,70)을 통하여 행해지며, 기어박스의 구멍 내부에서 상단 운동하기 위해 장착되어 있다.

플랫폼(68)에는 지주(74)를 갖는 캔틸레버 베이스(72)와 U-형 단부(76)가 부착된다. 이 베이스의 U-형 단부(76)의 상단부(78)에는 절연된 제1전기 접촉부(80)가 장착되어 있다. 이 전기 접촉부(80)는 캔틸레버 베이스(72)로 연정하는 하부(82)를 포함한다.

지주(74)위에는 아암(84)이 선회적으로 장착된다. 아암(84)의 한 단부(85)에는 제2전기 접촉부(86)가 장착되는데, 이 접촉부는 제1전기 접촉부(80)쪽으로 연장하며 아암(84)과 절연되어 있다. 제2전기 접촉부(86)의 상단 단부는 상단 접촉부(80)의 하단 단부와 약 0.018㎝ 이격된다.

평형추(counterweight) (88)는 지주(74)와 제2전기 접촉부(86)사이에서 아암(84)위에 조정가능하게 배치된다. 양호한 실시예에서, 아암의 단부(85)의 끝에서 지주의 중심까지의 거리는 지주의 중심에서 아암의 반대편 끝까지 거리의 약 두배이다. 평형추(88)는 아암 단부(85)가 제3도에 도시된 하향방향으로 정상적으로 바이어스되게 한다. 아암(84) 단부의 하향운동은 아암(84)의 하부와 맞물리는 상단 단부를 가지고 있는 조정가능한 스톱(stop) (79)에 의해 제어된다.

아암(84)의 반대편 단부(92)는 크레이들(cradle) (96)에 장착된다. 크레이들(96)은 롤러(52)가 내부에 장착된 하우징(56)을 회전가능하게 지지하도록 적응된다. 제3도에 도시된 바와 같이, 크레이들(96)은, 아암(84)위에 배치되어 롤러의 횡중심선이 예비성형 봉(24)의 종축(100)과 정렬되게 하는데, 이 봉은 선반(32)의 주축대(33) 및 심압대(34) 사이에서 지지된다. 평형추(88)는 제3도에 도시된 바와 같이 롤러(52)가 상향으로 바이어스되게 한다. 예비성형 봉(24)의 단부가 선반(32)의 스핀들로 유지되고 스핀들의 회전축에 일치하게 정렬되는 것이 상기될 것이다.

일반적으로, 장치(22)의 작동은 제3도에 도시된 바와 같이 상향으로 플랫폼(68)이 이동되어 롤러(52)를 상승시킨다. 롤러(52)가 예비성형 봉(24)과 결합할 때, 아암(84)은 제3도에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전된다. 이것은 제2전기 접촉부(86)를 상향으로 이동시켜 제1접촉부(80)의 하부(82)와 결합되며 스텝퍼 모터를 제어하는 전기 회로(도시안됨)를 완성시킨다. 아암을 따르는 지주(74)의 배치 때문에 약 0.005cm 내지 0.008cm만의 롤러(52)의 하향운동이 일어나서 제2전기 접촉부가 0.018cm 간극을 통하여 상향이동되며 제1전기 접촉부(80)와 맞물려진다.

전기 접촉부(80,86)는 2개의 기능을 행한다. 서로가 접촉하여 전기 회로를 만들 뿐아니라, 아암(84) 단부(85)의 상향운동을 유효하게 단절시키는 스톱을 제공한다.

전기 접촉부(80,86)는 스텝퍼 모터에 접속된 프로그램 가능 제어기(90)에 접속된다. 이 제어기는 플랫폼(68)이 점점 상향이동되게 하며, 또한, 소정 시간동안 전기 접촉부의 결합에 응답하여 상향운동이 중단되게 한다.

양호한 실시예에서, 장치(20)의 직선화 및 형성 부분(22)은 예비성형 봉(24)와 결합하는 실질적으로 예비성형 봉의 온도이하의 온도를 갖도록하는 설비를 포함한다. 하우징(56)은 아암 및 크레이들 내부의 도관(도시안됨)에 의해 공급되는 탈이온수와 같은 냉각제를 보유하도록 이용된다. 이 물은 롤러(52)의 표면위에 공급되어 튜브와 맞물리는 표면을 세척하며 또한 롤러가 예비성형 봉에 부착되는 것을 방지한다. 이 물은 측면판을 넘쳐흘러 배수팬(도시 안됨) 아래로 흘러들어간다. 또한 이 물은 롤러(52)와 봉 사이에서 접촉면을 형성하여 봉의 표면이 손상되는 것을 막는 쿠션으로서 기능한다.

장치(20)를 사용하여 예비성형물을 제작할 때, 유리관은 선단(32)에 배치되고 한 단부는 주축대(32)에, 다른 단부는 용접된 조인트에 의해(제1도 참조) 심압대(34)로 지지된 배기관(97)에 접속되어 있다. 상기 기재관은 토치 장치(40)가 주측대(33)에서 심압대 방향으로 복수의 단계내에서 이동할때 회전된다. 붕괴되는 각 기간동안에, 도프된 반응물은 그 주축대 단부로부터 상기관으로 주입되며 사용한 가스는 상기 심압대 단부에서 배출된다. 미국 특허 제4,278,459호를 참조한다.

양호한 실시예에서 증착후에 붕괴 모드의 전반 단계가 행해진다. 그후, 상기 관의 벽은 그 심압대 단부에 인접하여 서로 조여진다. 이것은 붕괴될때 습기나 다른 오염물질이 관내로 유입되는 것을 방지한다. 그 후, 상기 붕괴 모드의 나머지 단계가 반대 방향으로 행해진다.

상기 붕괴 모드동안에, 증착 기간동안 보다 높은 온도에서 토치 장치(40)가 주축대로부터 삼압대로 통과하며 그리고 붕괴 모드의 후반부에서는 심압대로부터 주축대로 이동할 때 가열이 행해진다. 상기 붕괴의 후반동안에 각 단계 끝에서, 상기 왕복대(36)는 또 다른 사이클의 시작을 위해 상기 심압대로 신속하게 복귀한다.

상기 기재관이 붕괴 모드에서 고체 예비성형 봉(24)으로 붕괴된 후, 그라피이트 지지롤러(52)는 프로그램이 가능한 제어기(90)에 의해 상방으로 이동되고 상기 심압대(34)에 인접한 회전 예비성형 홈(24)에 맞물린다(제4도 참조). 그 수직 위치는 상기 봉의 횡단면의 궤도함수이다. 롤러(52)는 상기 예비성형 봉으로 부분적으로 밀리며 상기 토치 장치(40)이 중앙선(101)뒤의 소정 거리 "d"(제2도 참조)로 열의 이동 지역내 부드러운 유리를 변위시킨다. 필요하면, 롤러(52)는 상기 봉을 주축대(33)와 심압대(34)사이의 회전축에 정렬시키기에 유효하다. 따라서, 롤러(52)는 상기 예비성형 홈의 길이 증가를 촉진하고, 선반(32)의 척(chuck) 사이의 축에 대해 거의 동심원으로 배치될 때 까지 적응된다. 직선화 및 성형 모드동안에 상기 예비성형 홈(24)의 회전 속도는 약 75rpm이다.

상기 예비성형 홈(24)를 직선화 및 모양 형성하는 방법에서 중요한 피라미터는 왕복속도, 선반 스핀들의 회전속도 및 접촉 소자(50)의 상기 열지역에 관한 예비성형 흠(24)으로의 결합 위치이다. 또한 상기 열지역 내 유리의 온도도 중요하다. 이는 상기 토치 장치(40)로의 수소 및 산소의 전달율의 함수이다. 양호한 실시예에서, 상기 토치 장치(40)로의 수소의 전달율은 분당 약 130리터이며 산소의 전달율은 분당 약 65리터이다.

상기 토치가 상기 봉을 따라 통과할때 열지역(40)은 상기 토치 장치(40)의 주변에 형성되지만 그 중심은 통상 토치의 중심선(101)은 아니며 그 보다는 지연된다(제2도 참조). 최대 온도가 토치 장치(40)로부터 지연되는 거리 d는 토치 장치 속도의 함수이며 속도가 빠를 수록 지연 거리도 커진다. 상기 예비성형 봉(24)이 두꺼우며 상기 토치 장치(40)가 상기 봉을 따라 이동하는 한 열지역은 상기 토치 장치를 지연시킨다.

상기 접촉 소자(50)는 상기 유리가 충분히 부드러워져 재형성되는 점에서 예비성형 홈(24)과 결합되어야 한다. 또한, 상기 토치 장치(40) 및 접촉 소자는 상기 유리가 상기 롤러(52)와 결합후에 세트되게 배열되어야 한다. 상기 결합점은 상기 유리가 다음의 더 높은 온도를 갖는 점에 있지 않아야 하며, 이것은 상기 세트를 제거한다.

상기 열지역의 위치를 확정하기 어렵기 때문에 롤러(52)는 토치 장치(40)의 중심선(101)(제2도 참조)에 참조된다. 토치 장치(40)의 중심선 및 롤러(52)의 중심축(105) 사이의 거리 "d"는 지연거리(trailing distance)라 불리며 유리 길이의 증가가 상기 예비성형물의 내부의 덜 부드러운 층을 방해함이 없이 재형성 할 만큼 충분히 부드럽다. 또한, 롤러(52)에 의해 결합된 증가는 그라파이트 롤러가 예비성형 홈의 길이를 따라 그 다음의 연속적인 증가로 이동될 때 재형성을 유지하는데 충분할 만큼 저온일 필요가 있다. 양호한 실시예에서, 그라파이트 롤러(52)위에 흐른 물은 점진적으로 직선화되는 예비성형 홈에 한 세트를 설정하는 데 도움이 되는 이동 냉각 지역을 이상적으로 제공한다. 양호한 실시예에서, 거리 "d"는 3.5cm정도이다. 거리가 소정 범위를 초과하면, 롤러(52)에 의해 접촉된 유리가 너무 냉각되어 성공적으로 재형성되지 않는다. 또한, 롤러(52)의 수냉은 롤러가 유리에 부착되는 것을 방지하며 상기 관에서 나온 불꽃에 의해 야기된 어떠한 침식 분출에 효과적이다.

예비성형 홈(24)과 롤러(52), 가력수단의 결합 및 분리 방식은 예비성형 홈의 직선화 및 재형성에 중요하다. 제4도에서 볼수 있는 바와 같이, 상기 롤러(52)는 왕복대(36)가 약 8 내지 10cm/분 범위내의 속도로 선반을 따라 이동할 때 제1돌출단(jog stage)(107)으로 이동된다. 이 조정 기간동안, 선반내의 예비성형봉(24)은 약 75rpm의 회전 속도로 회전되도록 한다. 회전 속도를 나타내는 또 다른 방식인 본 발명을 이해하는데 아주 중요한 방법은 예비성형 홈(24)이 0.4초내에 약0.5회전되는 것이다.

제4도의 제1돌출단(107)은 롤러(52)로 매우 빠르게 도달된다. "x"로 표시되고 임의의 예비성형 홈의 가장 큰 예상 궤도를 지나 예비성형 홈의 회전축과 항상 간격이 떨어져 있는 위치에 도달할 때 까지 플랫폼(68)은 예비성형 홈의 회전축 상부로 이동시키도록 프로그램 가능한 제어기(90)를 통해 스테퍼 모터(64)를 제어함으로서 도달되게 한다. 본 발명의 방법은 재형성 예비성형 홈(24)이 재형성되기 전의 횡단부와 거의 같고 거의 원형인 단면을 갖도록 한다. 또한,

전술한 바와 같이, 재구성된 예비성형물의 종축(100)은 거의 직선이며 횡단부는 축 둘레에 동심으로 배치된다.

스테퍼 모터(64)는 제1돌출단(107)인 전체 모드에서 롤러(52)를 상부로 이동시키도록 제어된 후 미세 동조 모드에서(109)로 표시된 제2돌출단으로 이동하도록 제어된다. 정상적 미세 동조 모드에서, 스테퍼 모터(64)는 각각 약 0.0036cm의 계단에서 상부로 롤러가 이동하도록 제어한다. 그러나 전체 모드 동안, 배율기가 사용되어 상방으로 계단은 약 0.0108cm가 되도록 한다. 전체 모드가 사용되어 롤러(52)를 기준 위치 "x"에서 빠르게 이동시켜 예비성형 홈(24)과 초기 결합시킨다. 처음에, 예비성형 봉(24)은 제4도의 실선으로 도시된 위치를 점유하고 제5도에 도시된 바와 같이 회전축(35) 주위로 궤도를 이룬다. 바람직하게는, 예비성형봉과의 초기 결합점은 핀치-오프(pinch-off) 영역(제4도 참조)의 한쪽에 있다. 제5도에 도시된 바와 같이, 예비성형 봉(24)은 예비성형 홈이 회전될때 약간의 궤도편이를 일으키도록 미소한 오프셋을 갖는다.

예비성형 봉과 롤러(52)의 초기 결합후 예비성형 봉이 약간의 궤도(제5도 참조)를 이루는 동안, 롤러는 미세동조 모드로 상방으로 0.0036cm 이동된다. 상방으로 향하는 계단 증분은 근사적으로 0.1∼0.2초 간격으로 행해진다.

미세동조 모드동안, 0.4초 서치로 불리는 것이 발생한다. 예비성형 봉과 롤러(52)의 초기 결합후, 롤러는 약 0.005 내지 0.008cm의 거리만큼 예비성형 봉으로 이동된다. 그 결과, 전기 접점(86)은 0.0018cm의 갭을 통해 이동되어 제1전기 접점(80)을 결합한다. 롤러(52)가 0.4초 동안 계속적으로 예비성형 봉(24)과 결합할 때, 이는 예비성형 홈이 약 360도 회전의 반과 대응하며, 횡단부는 그 위치에서 원형이고 그 축은 거의 직선이며 주축대(33)을 통해 연장한 회전축(35)의 중심선과 선반(32)의 주축대(33) 및 심압대(34)와 같은 선상이다. 이 결합은 왕복대(36)가 약 9.6cm/분의 비율로 예비성형 봉 방향으로 이동되는 동안 발생된다. 제어기(90)는 약 1초에 20차례, 0.4초 서치를 행한다.

동시에, 몇 가지 선택이 이용가능하다. 그 하나는 롤러(52)가 회전(35)축과 관련하는 현 레벨로 유지되고 그 이상 조정되지 않는 것이다. 이 변형은 롤러(52)가 상부로 이동되어 예비성형 봉(24)을 재결합하고 롤러가 봉을 횡단할 때 이탈이 행해진다. 그 결과 많은 경우에, 허용가능한 예비성형 봉이된다. 그러나, 몇 가지 이유로 제4도에 도시된 바와 같이 예비성형 봉(24)과 롤러의 초기 결합점은 왼쪽으로 있고, 넥다운(necked-down) 영역에서 회전축과 관련된 고정간격은 유리의 대량 증가 방향으로 이동하여 유리에 손상을 초래할 수 있다.

양호한 실시예에 있어서 전기 접촉부(80) 및 (86)의 형성 및 붕괴의 일정한 싸이클링에 있다. 0.4초 서치가 만족되어진후, 왕복대(36)가 약 0.8cm 진전하는 약 5.0초 동안의 휴지가 있다. 5초가 경과된 후, 플랫폼(68)은 하향으로 이동하여 롤러(52)와 받침대 봉과의 결합을 정지시키고 0.4초 서치 조건이 만족되지 않는다. 또한, 전기 접촉부(36)는 전기 접촉부(80)로부터 이탈된다. 그후 즉시 왕복대(36)가 받침대 봉(24)를 따르는 방향으로 이동됨에 따라, 롤러(52)는 0.4초 서치를 포함하는 또다른 싸이클을 재개시하도록 상향으로 이동된다. 즉, 0.4초의 롤러(52)와 예비성형 홈의 결합후, 스텝퍼 모터(64)는 롤러가 예비성형 봉으로부터 이탈되도록 제어되어 0.4초 윈도우 조건이 연속적으로 만족되지 않는다. 그것이 발생되었을 때, 스텝퍼모터(64)는 왕복대가 예비성형 홈을 따라 진행되는 동안 0.4초 윈도우 조건이 다시 만족될 때까지 플랫폼(68) 및 롤러(64)를 상방으로 이동시키도록 제어된다. 그 결과 예비성형 봉의 형성이 모니터되고 연속적으로 조정된다.

또다른 방법이 사용될 수 있다. 만일, 롤러(52)가 축(35)으로부터의 일정한 거리로 유지되는 각 5초 윈도우 동안에, 롤러가 잔여 궤도선회로 인하여 예비성형 봉으로부터 이탈되면, 제어기(90)는 롤러가 다시 봉과 결합하도록 상향으로 이동시킨다.

중요한 것은 롤러(52)가 예비성형 봉에 결합될 때 봉의 궤도가 점점 작아져 없어진다는 것이다. 양호한 실시예에 있어서, 두개의 재형성 단계가 이용된다. 그때, 예비성형 봉은 요구되는 기하학적 특성을 갖고 예비성형 봉의 종축(100)은 실질적으로 회전축(35)과 일치한다.(제4도 및 5도 참조).

제6도 및 7를 참조하면 더욱 현저한 오프셋을 갖는 기재 봉(24)이 도시되어 있다. 제6도에서 그 최초 형성의 예비성형 봉(24)이 실선으로 되어 있다. 다시, 롤러(52)는 전체 모드(107)에서 상향이동 되어 봉에 맞물리도록 위치 "x"로부터 이동한다. 그러나, 오프셋으로 인하여, 미세동조 모드(109)는 0.4초 윈도우 서치가 만족될 때까지 실제적으로 0.0036cm 더 상향됨을 필요로 할 수도 있다. 이것은 롤러의 위치가 전보다 스핀들이 중심선으로부터 더욱 떨어지도록 하는 봉 단면의 증가된 궤도에 기인하다(제6도 및 7도에 실선으로 표시된 궤도봉 참조).

제8도 및 9도에 도시된 바와 같이, 예비성형 봉(24)은 큰 궤도를 초래하는 심한 오프셋을 가질 수도 있다. 그러나 이 경우에 있어서, 미세 동조 모드(109)는 로드가 그 위치에서 직선화되어 있다는 것을 표시하는 0.4윈도우가 만족될 때까지 더 큰 계단을 필요로 한다. 길이를 따라 몇몇 위치에서 예비성형 봉(24)에 대한 롤러(52)의 위치를 나타내는 제9a,9b 및 9c도를 참조한다. 제9a 및 9b도를 비교하여 알 수 있는 바와 같이 궤도는 감소하여 제9c도에서는 사라진다. 재 형성 후 제8도에 중앙선으로 도시된 바와 같이, 예비성형 봉(24)은 그 종축인 회전축(35)과 실질적으로 일치한다. 제10도에 예비성형 봉의 오프셋 부분에 대하여 롤러(52)의 위치가 도시되어 있다. 롤러(52)가 오른쪽으로 이동될 때, 롤러는 로드가 일직선으로 되도록 하고 원형 단면을 형성시킨다.

제11도 및 12도는 원형에서 벗어난 예비성형 봉(24)를 도시한 것으로 롤러(52)와 같은 가력 수단에 의한 재형성을 도시한다. 제11도에 도시된 바와 같이, 예비성형 봉은 약간 타원형이어서 회전할 때 둘레의 낮은 부분을 따라 롤러(52)에서 이탈된다. 이러한 이탈은 롤러(52)와 예비성형 봉(24)이 다시 상호 결합될 때 까지 제어기(90)가 예비성형을 상향이동 하도록 한다.

제13도에 도시된 바와 같이, 직선화가, 행해진 후 재형성 예비성형 봉(24)은 오버클래딩 튜브(120)내로 삽입후 오버클래딩 튜브(120)가 봉으로 붕괴되어 진다. 다음에 광 섬유는 공지된 방법에 따라 오버클래딩된 봉으로부터 끌어당겨진다.

상술한 배치는 본 발명을 간단히 예시한 것으로 본 기술에 익숙한자라면 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 다른 배치도 없이 행할 수 있다.

Claims (15)

1. 기다란 유기 기재의 단부를 통해 연장되는 축을 중심으로 상기 유리 기재가 회전할 수 있도록 상기 기다란 유리 기재의 단부를 지지하는 단계와, 상기 유리 기재를 회전축을 중심으로 회전시키는 단계 및, 가력 수단에 의해 상기 유리 기재를 재형성 할수 있게 하는 설비를 제공하는 단계를 포함하는 광기재의 형상을 조정하는 방법에 있어서, 회전축의 길이방향으로 가력 수단을 이동시키는 단계와, 기재의 일부분과 가력 수단이 서로 결합될 때 까지 회전축을 향하여 상기 가력수단을 미소 이동시키는 단계와, 가력 수단이 회전 기재의 소정의 주변 부분과 연속적으로 결합한 후 가력 수단의 회전축을 향한 미소 이동을 중단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 방법.
2. 제1항의 단계를 포함하고, 기다란 유리 예비성형 봉이 실질적으로 직선의 종축이 되게 하고 예비성형 봉의 길이를 따르는 횡단면은 거의 원형이며 종축에 대해 동심으로 배치되게 하는 방법에 있어서, 상기 기재는 통신에 이용하는 광섬유에 적합한 유리 재료로 된 예비성형 봉이며, 이 예비성형 봉은 가력 수단에 의해 재형성되도록 가열되며, 한 동작 사이클은 가력 수단을 미소 이동시키는 단계와 가력 수단의 미소 이동은 중단시키는 단계를 구비하고, 상기 방법은 소정 시간동안 상기 예비성형 봉과 상기 가력 수단의 결합을 유지하고 그후에 가력 수단을 예비성형 봉으로부터 이탈시키는 단계를 포함하고,가력 수단은 예비성형 봉을 따라 복수의 각 위치에서 상기 예비성형 봉의 회전축으로 향하여 미소 이동시키는 단계를 더 포함하고, 상기 예비성형 봉을 따르는 복수의 위치 각각에서의 동작 사이클은 상기 예비성형 봉의 종축은 실질적으로 직선이고 회전축과 거의 일치하며 상기 예비성형 봉의 횡단부는 실질적으로 원형이고 종축에 대해 동심으로 배치되도록 하기에 충분한 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 방법.
3. 제2항에 있어서, 가력 수단은 예비성형 봉에 충분하게 결합한 결과 회전축 으로부터 멀어지는 방향으로 이동가능하며, 가력 수단이 회전축으로 부터 멀어지는 방향으로 소정의 거리만큼 이동되도록 예비성형 봉과 가력 수단이 결합되는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 방법.
4. 제3항에 있어서, 가력 수단이 소정의 시간후 한 위치에서 예비성형 봉으로 부터 분리된 후에 또다른 동작 사이클이 시작되며, 예비성형 봉과 가력 수단 일부분이 다시 예비성형 봉을 따라 또다른 위치에서 서로 결합할 때 까지 가력 수단이 예비성형 봉의 회전축을 향하여 미소 이동하며, 가력 수단과 예비성형 봉의 분리 지시가 있을 때 가력 수단은 가력 수단과 예비성형 봉의 결합 지시가 있을 때까지 회전축을 향하여 더 미소 이동된 후 가력 수단이 소정 시간 동안 회전축으로부터 일정한 거리에 유지되는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 방법.
5. 제4항에 있어서, 가력수단이 전체 모드 동안 회전축을 향한 이동 증가가 실질적으로 더 크게 가력 수단이 전체 모드와 미세 조정 모드로 회전축을 향해 이동되는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 방법.
6. 제1항의 단계를 포함하며, 기다란 유리 예비성형 봉이 실질적으로 직선의 종축이 되게 하고 횡단면은 성형봉의 길이를 따라 거의 원형이며 종축에 대해 동심으로배치되게 하는 방법에 있어서, 상기 기재는 통신용 광섬유에 적합한 유리 재료로된 예비성형봉이며, 이 예비성형 봉은 가력 수단에 의해 재형성되도록 가열되며, 상기 가력 수단이 초기 위치에서 상기 예비성형 봉의 소정의 주변 부분과 연속적으로 결합한 후, 가력 수단이 예비성형봉이 회전축과 거의 일치하는 직선의 종축과 종축에 대해 동심으로 배치되는 원형의 횡단부를 갖도록 예비성형 봉의 길이로 이동될 때까지 상기 가력 수단은 회전축으로부터 일정 거리로 이격되어 유지되는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 방법.
7. 기다란 유리 기재의 단부를 통해 연장되는 회전축 주위를 회전 가능하도록 상기 기다란 유리 기재를 유지하는 지지수단과, 상기 기재가 회전축 주위로 회전하게 하는 수단과, 가력 수단에 의해 개재의 형상을 변화시키는 수단을 구비하는 기다란 유리 기재의 형상 조정 장치에 있어서, 상기 기재 주변에 결합하는 가력 수단과, 상기 가력 수단을 회전축 길이 방향으로 이동시키는 종방향 이동 수단과, 상기 종방향 이동 수단이 상기 가력 수단을 회전축 길이 방향으로 이동시키는 동안 기재와 상기 가력 수단이 서로 결합할 때까지 상기 가력 수단을 회전축을 향하여 미소 이동시키는 횡방향 이동 수단과, 회전하는 기재의 주변의 소정부분에서 상기 가력 수단과 기재가 서로 연속적으로 결합되어 있을 때 회전축을 향한 상기 가력 수단의 미소 이동을 중단시키는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기다란 유리 기재의 형상 조정 장치.
8. 제7항의 장치를 포함하여, 기다란 유리 예비성형 봉이 거의 직선이 종축을 가지며 횡단부에는 예비성형 봉의 길이를 따라 거의 원형이고 종축 주위 동심으로 배치되게 하는 장치에 있어서, 강기 기재는 통신용 광섬유에 적합한 유리 재료로 구성된 예비성형 봉이며, 상기 가력 수단은 예비성형 봉이 회전될 때 회전축으로 부터 예비성형 봉의 가장 큰 예상 궤도를 넘는 거리 만큼 이격된 위치로 신속하게 이동되며, 이는 소정시간 동안 상기 가력 수단이 예비성형 봉에 결합된 후 상기 예비성형 봉으로부터 상기 가력 수단이 이탈되게 하며, 동작 사이클은 가력 수단과 예비성형 봉을 결합하고 미소 이동하고 이 밈소 이동을 중단시키고, 소정 시간후에 가력 수단과 예비성형 봉의 결합의 해제를 포함하며, 상기 가력 수단은 복수의 위치 각각에서 예비성형 봉의 회전축을 향하여 미소 이동되며, 상기 예비성형 봉을 따른 복수의 위치 각각에서 상기 사이클 동작은 상기 예비성형 봉의 종축이 회전축과 실질적으로 일치하고 거의 직선화시키며 횡단면은 종축 주위에 동심으로 배치되고 실질적으로 원형이 되도록 하기에 충분한 것을 특징으로 하는 기다란 유리 기재의 형상 조정 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 가력 수단이 다른 동작 사이클이 시작되게 하기 위해 소정 시간동안 예비성형 봉으로부터 결합이 해제된 후에 시행되고, 상기 가력 수단은 예비성형 봉과 결합하기 위해 예비성형 봉의 회전축을 향해 다시 미소 이동되며, 전체 모드 동안에 회전축을 향한 이동의 증분이 미세조정 모드동안의 이동 증분보다 상당히 크도록 상기 가력 수단은 처음에 전체 모드로 회전축을 향해 이동되고 계속해서 미세 조정 모드로 회전축을 향해 이동되는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 장치.
10. 제7항의 장치를 포함하고, 기다란 유리 예비성형 봉이 실질적으로 직선의 종축을 갖도록 하고 그 횡단부는 예비성형 봉의 길이를 따라 실질적으로 원형이며 종축에 대해 동심으로 배치된 횡단부를 갖게하는 장치에 있어서, 상기 기재는 통신용 광섬유에 적당한 유리 재료로 이루어진 예비성형 봉이며, 상기 가력 수단은 상기 예비성형 봉의 회전할 때 예비성형 봉의 가장 큰 예정 궤도를 넘는 거리만큼 회전축으로부터 이격된 위치로 신속하게 이동되며, 상기 제어 수단은 상기 가력 수단이 회전축으로부터 고정거리에 유지되도록 하기 위해 예비성형 봉 주변의 소정 부분과 연속 결합되어 있는 가력 수단에 응답하며, 이는 상기 예비성형 봉이 회전축과 실질적으로 일치하며 직선인 종축을 갖고 또한 종축에 대해 동심으로 위치 하며 실질적으로 원형인 횡단부를 갖도록 하기 위해 상기 가력 수단이 상기 예비성형 봉을 따라 이동된 후 실행되는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 장치.
11. 예비성형 봉이 단부 부분을 통해 연장된 회전축에 대해 회전할 수 있도록 예비성형 봉의 단부 부분을 유지하기 위한 지지 수단과, 예비성형 봉을 회전축에 대해 회전시키기 위한 수단과, 예비성형 봉이 롤러와 결합될 때 예비성형 봉이 재형성될 수 있도록 하는 가열 수단을 포함하며, 예비성형 봉이 실질적으로 직선인 종축을 갖고 또한 노횡단부는 축 길이를 따라 그 종축에 대해 동심으로 위치하며 실질적으로 원형이 되게 하는 장치에 있어서, 회전축의 횡방향으로 연장하여 상기 예비성형 봉과 결합하는 롤러와, 상기 예비성형 봉의 회전축을 따른 방향으로 상기 롤러와 상기 가열수단을 이동시키는 운송 수단과, 제2단부와 상기 롤러가 지지되는 제1단부를 갖는 아암과, 상기 예비성형 봉의 회전축으로부터 이탈하고 그 회전축에 근접하게 주기적으로 이동되고 상기 아암을 선회 가능하게 지지하는 왕복 이동 수단과, 상기 아암의 제2단부에 인접한 상기 왕복 이동 수단에 장착된 제1전기 접촉 수단과, 상기 아암의 상기 제2단부에 장착되고 상기 제1접촉 수단으로부터 이격된 제2접촉 수단으로, 상기 제1접촉수단과 상기 제2접촉 수단 사이의 갭을 통한 제1방향으로 이동할 때 상기 제1접촉 수단과 결합하고 상기 왕복 수단이 예비성형 봉의 축을 향해 이동함에 따라 상기 롤러가 예비성혀 보오가 적절히 결합하도록 이동될때 제1접촉 수단과 결합하는 제2접촉 수단과, 회전축을 향하여 상기 롤러를 바이어싱하고 상기 제2접촉 수단이 상기 제1접촉 수단으로부터 이격되도록 상기 롤러로 부터 예비성형 봉의 부분을 이탈시키는 바이어싱 수단과 , 상기 롤러가 예비성형 봉을 향해 미소 이동하여 예비성형봉과 결합하도록 상기 왕복 이동 수단을 이동시키고 상기 예비성형 봉의 주변의 소정 부분과 상기 롤러의 연속 결합에 응답하여 상기 회전축을 향한 상기 왕복 이동 수단의 이동을 중단시키는 제어 수단을 포함하는 광기재의 형상 조정 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 롤러와 예비성형 봉의 충분한 결합으로 인하여 상기 제2접촉 수단이 갭을 통해 이동되게 하고 상기 제1접촉 수단과 결합하도록 상기 롤러의 하향 이동을 발생시키고 상기 제2접촉 수단으로부터 지주까지의 거리 및 상기 지주에서 상기 아암의 제1단부까지의 거리를 이동할 수 있는 왕복 이동 수단성의 지주 둘레에 상기 아암이 선회가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 광기재 형상의 조정 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2접촉수단은 상기 롤러가 예비성형 봉과 결합된 후에 상기 롤러의 하향 이동을 저지시키며 또한 상기 장치는 상기 제1접촉 수단으로부터 이탈하는 방향으로 상기 아암의 제2단부 부분의 이동을 제한하기 위해 왕복 수단에 부착된 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 제어 수단은 롤러가 상기 예비성형 봉의 주변의 소정 부분에 결합된 후 소정시간의 경과에 응답하여 상기 가력 수단이 상기 예비성형 봉으로부터 이탈되도록 하고 그후 즉시 상기 예비성형 봉의 회전축을 향해 다른 동작 사이클로 이동하도록 제어 하는 것을 특징으로 하는 광기재의 형상 조정 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 롤러가 상기 예비성형 봉 주변의 소정 부분에 연속적으로 결합된 후에 실행되며 상기 롤러가 상기 예비성형봉의 길이를 따라 이동될 때 회전축으로부터 고정 거리만큼 이격되어 유지되도록 제어하는 것을 특징으로하는 광기재의 형상 조정 장치.

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