(57)【要約】【課題】堆積スートの重量、体積および密度を製造工程の任意の段階において正確に知ることができ、堆積状態不良などを工程進行の早い時期に知って対策を取る。【解決手段】バーナ5のトラバースの任意数回の片道行程の間に光ファイバ母材1に付着堆積するその任意数層分のスート重量を、その任意数回の片道行程をおこなった経過時間の始点および終点における重量検知器6の計測値の変化量によって知り、また同経過時間中に光ファイバ母材1がバーナ5から遠ざかる方向に移動した距離を用いて当該堆積スートの体積を算出し、これらのスート重量値および体積値から前記任意数層分についての密度を算出することを特徴とする光ファイバ母材の外付け製造方法および装置である。【選択図】図1
2006169007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材(1)の中心部材の両端部(1Ａ,1Ｂ)をそれぞれ軸受(2Ａ，2Ｂ)によって回転可能に支持して回転させながら、近傍をトラバースするバーナ(5)から所要の原料ガスの燃焼炎を吹き付け、前記中心部材の外周部に前記原料ガスのスートを堆積させて光ファイバ母材(1)を製造する光ファイバ母材の外付け製造方法において、前記両端部(1Ａ,1Ｂ)をそれぞれ回転駆動する第1モータ(Ｍ1)および第2モータ(Ｍ2)を所定の回転数をもって同期回転させるとともに、前記両端部(1Ａ,1Ｂ)を一体的に、前記光ファイバ母材の外周部表面と前記バーナ(5)との距離が一定に保持されるように前記中心部材の軸線に直交し前記バーナ(5)から遠ざかりまたこれに近づく方向に移動調節させることを特徴とする光ファイバ母材の外付け製造方法。
【請求項２】
前記中心部材の両端部(1Ａ,1Ｂ)を支持する軸受(2Ａ，2Ｂ)が一つのフレーム(10)上に担持固定され、このフレーム(10)に1回転の進み量既知の送りねじ軸(7)が係合し、この送りねじ軸(7)を回転駆動することによって前記フレーム(10)を前記中心部材の軸線に直交し前記バーナ(5)から遠ざかり、またこれに近づく方向に調節移動するように構成されて成る光ファイバ母材の外付け製造装置。
【請求項３】
前記送りねじ軸(7)の回転量をそれに設けたパルス発信器(8)から出力されるパルス数を低周波カウンタ(11)によって計数することによって計測することを特徴とする前記請求項２記載の光ファイバ母材の外付け製造装置。
【請求項４】
前記バーナ(5)の前記トラバースの任意数回の片道行程の間に前記光ファイバ母材(1)に付着堆積するその任意数層分のスート重量を、その任意数回の片道行程をおこなった経過時間の始点および終点における前記軸受の下部に設けた重量検知器(6)の計測値の変化量によって知り、また同経過時間中に前記光ファイバ母材(1)が前記バーナ(5)から遠ざかる方向に移動した距離を用いて当該堆積スートの体積を算出し、これらのスート重量値および体積値から前記任意数層分についての密度を算出することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の外付け製造方法。
【請求項５】
前記光ファイバ母材(1)の製造工程の最初から終了までの経過時間中に、前記光ファイバ母材(1)が前記バーナ(5)から遠ざかった距離を前記送りねじ軸(7)の回転量から算出してこれによって前記工程中に付着堆積したスートの総体積を知り、この体積値と前記請求項４の方法によって得たスートの密度から堆積したスートの総重量を算出することを特徴とする前記請求項１記載の光ファイバ母材の外付け製造方法。
【請求項６】
前記低周波カウンタ(11)には互いに90度位相をずらしたＡ，Ｂ二相式のものを使用し、その一方の相を光ファイバ母材(1)がバーナ(5)から遠ざかる際の送りねじ軸(7)の回転に伴って発せられるパルスの計数に、また他方の相を同送りねじ軸の同じく近づく際の回転に伴って発せられるパルスの計数に割り当てるようにし、Ａ，Ｂ相のパルスの代数和加算は、いずれも反対相のパルス立下り点において実行することによってパルス数計数の誤差を避けるようにしたことを特徴とする請求項３記載の光ファイバ母材の外付け製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光ファイバ母材製造方法および装置、さらに詳しく言えば、バーナと光ファイバ母材表面間の距離を一定に保つ制御条件の下での中心部材のこの軸線に直交する方向の移動に注目し、スートの堆積成長につれての上記中心部材の移動量の低周波カウンタを応用しての精密測定、およびこれを利用して堆積スート総重量の精密測定を取り扱う光ファイバ母材の製造方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図1は光ファイバ母材の外付け製造方法を説明するための簡略な平面図であるが、この製造方法を一言で言えば、比較的屈折率の高い軸状の中心部材(その両端は1A,1B)を水平に保持して回転させながら、その周囲にこれより所望の程度屈折率の低い配合の原料ガスの燃焼炎をバーナによって吹き付けながらそのバーナを中心部材の長手方向にトラバースさせてスートを付着させるものである。
【０００３】
このような光ファイバ母材の製造方法においては、使用する原料ガスを吹き付けるバーナ炎の温度や流量などに関する諸条件を基本的に一定にした状態においては、中心部材の両端1A,1Bを光ファイバ母材の表面温度で定まる所定の回数数をもって同期回転させる工程、バーナと光ファイバ母材表面との距離を一定に保持するよう制御する結果、スートの堆積層が厚くなるにつれて製造中の母材をバーナから遠ざけるようにその軸線に直交する方向に移動調節する工程、またさらに製造工程終了後のスート堆積量の重量を計測する工程などが重要となる。
【０００４】
前者の、中心部材の両端1A,1Bを光ファイバ母材の表面温度で定まる所定の回数数をもって同期回転させる工程技術に関しては、本件の発明者が既に特開2004-155634号公報によってその研究の一端を開示しており、今回の発明においては後者の工程に関する技術を主として説明する。
【０００５】
外付け方法によって付着堆積させたスート重量は、従来は中心部材の両端部1A,1Bをそれぞれ支持する軸受2A,2Bの下方に設置され図1では破線で示されているたとえばロードセルのような重量検知器6の、製造が始まる前の指示重量と完了後のそれとの差によって計測することが普通であった。
【特許文献１】特開2003-020245号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
堆積スートの重量をはかる従来の方法によるときは、付着堆積したスートの全重量を製造工程の終了後に知ることはできても、そのスート堆積層部分の体積の大きさを知ることができず、したがってスートの密度を知ることができなかった欠点があった。このため堆積層部分のスートの密度分布としては、次の焼結工程のために本来は中心に向かって比較的高くなるようにするのがもっとも好適なのであるが、工程途中で密度値を知ることができないために、製造工程を上述のように理想的に管理することが不可能な欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上述の課題を解決するためになされたものであって、請求項１によるその解決手段は、光ファイバ母材の中心部材の両端部をそれぞれ軸受によって回転可能に支持して回転させながら、近傍をトラバースするバーナから所要の原料ガスの燃焼炎を吹き付け、前記中心部材の外周部に前記原料ガスのスートを堆積させて光ファイバ母材を製造する光ファイバ母材の外付け製造方法において、前記両端部をそれぞれ回転駆動する第1モータおよび第2モータを所定の回転数をもって同期回転させるとともに、前記両端部を一体的に、前記光ファイバ母材の外周部表面と前記バーナとの距離が一定に保持されるように前記中心部材の軸線に直交し前記バーナから遠ざかりまたこれに近づく方向に移動調節させることを特徴とする光ファイバ母材の外付け製造方法である。
【０００８】
また請求項２の発明によるその解決手段は、前記中心部材の両端部を支持する軸受が一つのフレーム上に担持固定され、このフレームに1回転の進み量既知の送りねじ軸が係合し、この送りねじ軸を回転駆動することによって前記フレームを前記中心部材の軸線に直交し前記バーナから遠ざかり、またこれに近づく方向に調節移動するように構成されて成る光ファイバ母材の外付け製造装置である。
【０００９】
また請求項３の発明によるその解決手段は、前記送りねじ軸の回転量をそれに設けたパルス発信器から出力されるパルス数を低周波カウンタによって計数することによって計測することを特徴とする前記請求項２記載の光ファイバ母材の外付け製造装置である。
【００１０】
また請求項４の発明によるその解決手段は、前記バーナの前記トラバースの任意数回の片道行程の間に前記光ファイバ母材に付着堆積するその任意数層分のスート重量を、その任意数回の片道行程をおこなった経過時間の始点および終点における前記軸受の下部に設けた重量検知器の計測値の変化量によって知り、また同経過時間中に前記光ファイバ母材が前記バーナから遠ざかる方向に移動した距離を用いて当該堆積スートの体積を算出し、これらのスート重量値および体積値から前記任意数層分についての密度を算出することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の外付け製造方法である。
【００１１】
また請求項５の発明によるその解決手段は、前記光ファイバ母材の製造工程の最初から終了までの経過時間中に、前記光ファイバ母材が前記バーナから遠ざかった距離を前記送りねじ軸の回転量から算出してこれによって前記工程中に付着堆積したスートの総体積を知り、この体積値と前記請求項４の方法によって得たスートの密度から堆積したスートの総重量を算出することを特徴とする前記請求項１記載の光ファイバ母材の外付け製造方法である。
【００１２】
また請求項６の発明によるその解決手段は、前記低周波カウンタには互いに90度位相をずらせたＡ，Ｂ二相式のものを使用し、その一方の相を光ファイバ母材がバーナから遠ざかる際の送りねじ軸の回転に伴って発せられるパルスの計数に、また他方の相を同送りねじ軸の同じく近づく際の回転に伴って発せられるパルスの計数に割り当てるようにし、Ａ，Ｂ相のパルスの代数和加算は、いずれも反対相のパルス立下り点において実行することによってパルス数計数の誤差を避けるようにしたことを特徴とする請求項３記載の光ファイバ母材の外付け製造装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１、請求項２および請求項４の発明によれば、スートの付着堆積量を製造工程の間の任意の時点において、バーナのトラバース移動の任意数行程分に対応する任意数層分のスート量を計量でき、同時のその時点でのスート密度をも算出できるから、スートの堆積状態不良などの事態を製造工程中いつでも検知回避でき、これによって良質の光ファイバ母材を効率的に生産できる効果がある。
【００１４】
また請求項３ないし請求項６の発明によれば、スートの堆積量の体積を正確に測定できるから、スート重量および密度を製造工程中のいずれの時点でも正確に算出できる効果があり、これを制御装置にフィードバックして良質の光ファイバ母材の製造を可能にする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１についてこの発明装置の一例を説明する。製造すべき光ファイバ母材1は両端が1A,1Bである中心部材の外周部に付着堆積するスートによって順次その直径を大きく成長させる。スートは中心部材の一端1Aから他端1Bまで往復トラバースするバーナ5によって所定の配合の原料ガスの燃焼炎を吹き付けることによって付着堆積する。
【００１６】
製造中の光ファイバ母材1の表面温度は表面温度計4によって計測され、この温度に従ってバーナ5の最適なトラバース速度が決められる。また光ファイバ母材1の表面とバーナ5との距離Bはレーザー変位計3によって計測制御され、常に好適な数値に保持されることが重要である。したがって光ファイバ母材1は製造工程中、バーナ5が一端1Aから他端1Bまでの片道行程、つまり1ストローク移動する時間経過時に、それまでに堆積するスート1層分の厚さだけ常に光ファイバ母材１の軸線に直交する方向においてバーナ5から遠ざかるように移動させることが必要となる。
【００１７】
実際は光ファイバ母材1には、バーナ5のトラバースの各片道行程において全長にわたって等しい厚さのスートの付着が行われるとは限らないから、工程が進むうちに表面に凹凸部分が発生し、この凹所をレーザー変位計３が捉えるときには、光ファイバ母材１は上記の制御条件に従って逆にバーナ５に近づく方向に移動させられることも生じる。
【００１８】
光ファイバ母材1全体の、その軸線に直交しかつバーナ５による燃焼ガスの噴射方向に一致する方向の移動調節は、機械的には中心部材の両端部1A,1Bを担持固定するフレーム10に、１回転の進み量(たとえば２重ねじであればこれはピッチの２倍となる)既知の送りねじ軸７を係合させ、この送りねじ軸７をサーボモータ、ステッピングモータなどのドライバ付きの適宜の駆動モータ９によって正逆回転駆動することによって行われる。普通は駆動モータ９の正転のとき光ファイバ母材1をバーナ5から遠ざける方向の移動をさせるように構成される。
【００１９】
送りねじ軸７の回転数は、それに取り付けたたとえばエンコーダのようなパルス発信器8によって出力されるパルス数を低周波カウンタ１１によって計数することにすれば正確な計数が可能となる。使用したパルス発信器8が送りねじ軸７の１回転につきn個のパルスを発信し、またその送りねじ軸の１回転進み量をaとすれば、たとえば仮に、製造工程のある途中の時点までの正転パルスのカウント数がN1、逆転パルスのカウント数がＮ２であるとすれば、光ファイバ母材1へのその時点までの付着スート層の厚さ(=光ファイバ母材の半径増大量)は式a{N1+(−N2)}/nによって算出されるわけである。
【実施例】
【００２０】
図２に示したものはこの発明のひとつの実施例であって、この実施例としては低周波カウンタ１１による計数の実際的な一つの工夫を取り上げる。この低周波カウンタ11として互いに90度の位相差を持つＡ,B２相式のものを用い、Ａ相は光ファイバ母材1をバーナ5から遠ざけるような駆動モータ９の正転パルスの計数に当てられ、Ｂ相は同じく逆転に当てられる。
【００２１】
この種のカウンタの取り扱いでもっとも注意すべくかつ重要なことはパルス数の正確な計数、特に本件の場合のように正、負の符号が変わるパルスが一つの工程進行中に混じる場合である。
【００２２】
通常カウンタのパルス計数は、Ａ相パルス波の1周期を図示のように９０度位相ごとに４つのステージに分けて考えたときには、正転方向の場合、Ａ相ON中でのＢ相立ち上がり、つまり第２ステージの始点で計測し、ここで１パルスの算入が実行されるものであるが、本発明においてはさらに正確を期すために、第４ステージの始点、つまり第４ステージの終点まで時間Δｔの余裕を残したＢ相立下りにおいてそれまで計数していたＡ相パルス列の進行を停止させるインターロックをかけるとともにこの点で算入確定するように構成されている。負の逆転パルス計数から正のパルス計数に移り変わる場合も同様である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
実施例で説明したカウンタのパルス計数方法は、正負の符号の混じるパルス数の代数和を求める一般の計数にそのまま広く応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】光ファイバ母材の製造装置の簡略平面図である。
【図２】実施例のパルス計数の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
1    光ファイバ母材
1A,1B  中心部材の両端
2A,2B  軸受
３    レーザー変位計
4    表面温度計
5    バーナ
6    重量検知計
7    送りねじ軸
8    パルス発信器
9    駆動モータ
10    フレーム
11    低周波カウンタ
【図１】
2006169007.tif 000003
【図２】
2006169007.tif 000004