(57)【要約】【課題】【解決手段】プリフォームを製造するための化学的成長法を行う間、光ファイバ用のプリフォームの重量を測定する装置１０が本明細書に記載されている。該装置は、プリフォームを製造するための化学的成長基板を構成する細長い要素１００の少なくとも一端部分１００ａ、１００ｂと関係付けられた少なくとも１つの弾性的制止部１１ａ、１１ｂと、上記細長い要素１００にて例えば、軸方向への振動を誘発する装置１１０と、上記細長い要素１００の振動周波数を検出する装置１１１と、検出された振動周波数に従ってプリフォームの重量を計算する装置１１２とを備えている。好ましくは、本発明の装置は、熱ドリフト作用に起因し、プリフォームにおける質量の軸方向分布状態及び製造中のプリフォームの質量に対し相違する荷重に起因する測定誤差が要求される測定精度以下まで減少される、プリフォームの重量を測定する方法を実現することを許容する。
2005534932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリフォームを製造するための化学的気相成長法を行う間、光ファイバ用のプリフォームの重量を測定する装置（１０）において、
プリフォーム（２００）を製造するための化学的成長基板を構成する細長い要素（１００）の少なくとも一端部分（１００ａ、１００ｂ）と関係することを目的とする少なくとも１つの弾性的制止部（１１ａ、１１ｂ）と、
該細長い要素（１００）にて振動を誘発する装置（１１０）と、
該記細長い要素（１００）の振動周波数を検出する装置（１１１）と、
検出された振動周波数に従ってプリフォーム（２００）の重量を計算する装置（１１２）とを備えることを特徴とする、測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記少なくとも１つの弾性的制止部（１１ａ、１１ｂ）が、前記細長い要素がその長手方向軸線Ｘ−Ｘに沿って軸方向に振動するのを許容し得るように１度の自由度を有する制止部である、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記少なくとも１つの弾性的制止部（１１ａ、１１ｂ）が、
回転可能なチャック（３ａ）と剛性に関係付けるのに適した第一の結合要素（１２ａ）と、
前記細長い要素（１００）と剛性に関係付けるのに適した第二の結合要素（１３ａ）とを備え、
前記第一及び第二の結合要素（１２ａ、１３ａ）が、弾性的に且つ摺動可能に結合され且つ、回転が制止される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記第一の結合要素（１２ａ）が第一のスリーブを画成し、
前記少なくとも１つの弾性的制止部（１１ａ）がまた、前記細長い要素（１００）の前記少なくとも１つの一端部分（１００ａ）と剛性に関係付けられた第二のスリーブを備え、
該第二のスリーブが、前記軸線Ｘ−Ｘに沿って前記第一のスリーブ（１２ａ）と該第二のスリーブ（１７ａ）との間の相対的摺動を許容するのに適した少なくとも１つの軸受（１８ａ）を介在させることを通じて前記第一のスリーブ（１２ａ）の内部に同軸状に取り付けられる、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記第二のスリーブ（１７ａ）と前記細長い要素（１００）の前記少なくとも一端部分（１００ａ）との間に配置されたボール継手（１９ａ）も備える、装置。
【請求項６】
請求項３ないし５の何れか１つに記載の装置において、
前記第一の結合要素（１２ａ）と関係付けられ且つ、前記第二の結合要素（１３ａ）に形成されたスロット（１５ａ）と結合されたピン（１６ａ）を備える、装置。
【請求項７】
請求項２ないし６の何れか１つに記載の装置において、
前記主軸線Ｘ−Ｘが水平な軸線であり、
装置（１０）が、前記細長い要素の両端部分（１００ａ、１００ｂ）と関係付けるのに適した２つの対向する摺動弾性的制止部（１１ａ、１１ｂ）を備える、装置。
【請求項８】
請求項２ないし６の何れか１つに記載の装置において、
前記主軸線Ｘ−Ｘが垂直な軸線であり、
前記装置（１０）が、前記細長い要素（１００）の一端部分（１００ａ）と関係付けるのに適した単一の摺動弾性的制止部を備える、装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１つに記載の装置において、
振動を誘発する前記装置（１１０）が、前記少なくとも１つの弾性的制止部（１１ａ、１１ｂ）内に収納される、装置。
【請求項１０】
請求項３に従属する、請求項９に記載の装置において、
振動を誘発する前記装置（１１０）が、前記第二の結合要素（１３ａ）に作用する空気圧装置（２０、２１、２２）を備える、装置。
【請求項１１】
請求項３に従属する、請求項９に記載の装置において、
振動を誘発する前記装置（１１０）が、前記第二の結合要素（１３ａ）に作用する空気圧装置（３０、３１、３２）を備える、装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか１つに記載の装置において、
振動周波数を検出する前記装置（１１１）が、前記位置を表示する信号を発生させるのに適した、前記細長い要素（１００）の位置を検出する装置（４０、４１）と、
前記信号を処理して細長い要素の振動周波数を算出する装置とを備える、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記細長い要素（１００）の位置を検出する装置（１１１）が、前記細長い要素（１００）と剛性に関係付けられることを目的とする標的（４０）と、
該標的（４０）の距離の光学測定器（４１）とを備える、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、
前記光学測定器（４１）が、前記標的（４０）に向けた発光信号の放出源と、
該標的（４０）により散乱された発光信号を受け取る装置と、
集める発光信号を処理して前記標的（４０）の距離を表わす電気信号を発生させる装置とを備える、装置。
【請求項１５】
プリフォームを製造するための化学的気相成長法を行う間、光ファイバ用のプリフォームの重量を測定する方法において、
プリフォームを製造するための化学的気相成長機械（１）に対する化学的成長基板を構成する細長い要素（１００）を弾性的に制止するステップと、
前記細長い要素（１００）の振動を誘発するステップと、
前記細長い要素（１００）の振動周波数を検出するステップと、
検出された振動周波数に従ってプリフォーム（２００）の重量を計算するステップとを備えることを特徴とする、方法
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記細長い要素（１００）の振動を誘発するステップが、
前記細長い要素（１００）の一端部分（１００ａ）を収納するシート（１３２ａ）内にて所定の時間、加圧された空気を供給するステップと、
前記所定の時間後、空気を前記シート（１３２ａ）から排出するステップとを備える、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
前記細長い要素（１００）の振動を誘発するステップが、
ソレノイド（３０）であって、前記細長い要素（１００）と剛性に関係付けられ、少なくとも１つの永久磁石（３２）を備える結合要素（１３ａ）の外側に配置され且つ、該結合要素（１３ａ）に対し同軸状である前記ソレノイド内に所定の時間、電流を供給するステップと、
前記所定の時間後、電流の供給を中断するステップとを備える、方法。
【請求項１８】
請求項１５ないし１７の何れかに記載の方法において、
前記細長い要素（１００）の振動周波数を検出するステップが、
前記細長い要素（１００）の時間的位置を表わす信号を発生させるステップと、
前記信号を処理して細長い要素（１００）の振動周波数を算出するステップとを備える、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
前記細長い要素（１００）の時間的位置を表わす信号を発生させるステップが、
前記細長い要素（１００）と剛性に関係付けられた標的（４０）に向けて発光信号を送るステップと、
前記標的（４０）により散乱された発光信号を集めるステップと、
集めた発光信号を処理して前記標的（４０）の距離を表わす電気信号を発生させるステップとを備える、方法。
【請求項２０】
プリフォーム（２００）を製造するための化学的気相成長基板を構成する細長い要素（１００）を軸線Ｘ−Ｘに沿って支持することを目的とするフレーム（２）と、
プリフォームを製造すべく化学物質を前記基板（１００）上にて成長させることを目的とする少なくとも１つのバーナ（４）とを備える、光ファイバ用のプリフォームを製造する化学的気相成長機械において、
請求項１ないし１４の何れか１つに記載の重量測定装置（１０）を備えることを特徴とする、化学的気相成長機械。
【請求項２１】
光ファイバ用のプリフォームを製造する化学的気相成長法において、
化学的成長法を行う間、請求項１５ないし１９の何れか１つに記載の方法を通じてプリフォームの重量を測定するステップを備えることを特徴とする、光ファイバ用のプリフォームを製造する化学的気相成長法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォームを製造するための化学的気相成長法を行う間、光ファイバ用のプリフォームの重量を測定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知であるように、光ファイバ用のプリフォームを製造する最も一般的な方法は、１つ又はより多数のバーナを通じて円筒状支持体上にて適宜な化学物質の１回又はより多数回の化学的気相成長ステップを行うことを考える。化学物質は、典型的に、酸化物（ＳｉＯ２及びＧｅＯ２）の形態にて堆積されるシリコン及びゲルマニウムを備えている。吸引フードがバーナにより発生された排出気体を除去する。
【０００３】
従来の技術の化学的気相成長法を通じてプリフォームを製造する方法は、ＶＡＤ型法（気相軸方向成長法）、ＯＶＤ型法（外部気相成長法）法及びＭＣＶＤ型法（改変化学的気相成長法）を備えている。
【０００４】
典型的に、ＶＡＤ型法において、円筒状支持体は、該円筒状支持体の上端に作用する締め止め部材を使用することを通じて垂直位置に維持される。該円筒状支持体は、それ自体の上で回転するようにされて該支持体の下端付近にて且つ、該支持体の長手方向軸線に対し所定の角度だけ傾斜させた方向に沿って反応剤の流れを放出し得るような位置に収納された１つ又はより多数のバーナに対しその表面の全てを露呈させ得るようにされる。次に、該支持体は、上方に平行移動するようにしてプリフォームが実質的に軸方向に成長するのを許容し得るようにされる。
【０００５】
他方、ＯＶＤ型法において、該円筒状支持体は、該支持体の両端に作用する１対の締め止め部材を使用することを通じて水平又は垂直位置に維持される。この支持体は、それ自体の上で回転するようにされて、支持体の長手方向軸線に対し実質的に垂直な方向に沿って反応剤の流れを放出し得るような位置にて、該支持体に対し側方に取り付けられた１つ又はより多数のバーナに対しその表面の全てを露呈させ得るようにされる。バーナは、特に、モータ作動の移動部材が設けられた支持構造体に取り付けられ、該モータ作動の移動部材は、バーナが円筒状支持体に対し平行に反復的に平行移動するのを許容し、プリフォームが支持体の全ての部分に沿って実質的に半径方向に成長するのを許容する。
【０００６】
ＭＣＶＤ型法において、この場合にも、支持体自体の軸線に対し平行に平行移動するバーナを使用することを通じてその軸線の周りにて回転するようにされた管状の支持体の内面上にて成長するようにされる。
【０００７】
簡略化のため、本明細書の以下の説明及び特許請求の範囲において、ＯＶＤ型の化学的気相成長法について明示的に言及することがしばしばある。
既知であるように、化学的気相成長法の性能を制御し且つ分析するための１つの重要な手段は、その後、化学的気相成長法を行う間、製造中のプリフォームの重量を時間的に測定し、その後、成長率を測定することにより与えられる。プリフォームの重量を測定することは、実際上、そのステップの各々にて化学的成長率及びその効率さに関する情報を提供することに加えて、その後に、プリフォームから光ファイバを紡績するステップに対する有利な効果も提供する。重量を測定することは、また、クラッディング／コアの質量間の比率の値を算出し且つ、制御することを許容することになる。かかるパラメータを知ることは、プリフォームから紡績された光ファイバの光伝送特性を保証する上で必須のことである。
【０００８】
プリフォームを製造するための化学的気相成長法の間、プリフォームの重量を測定する各種の装置が知られている。
日本国特許明細書０６−３２９４３２号には、プリフォームがそれ自体の軸線の周りにて回転するようにされ且つ、固定のバーナの上方にて水平方向に動くようにされた、水平方向形態を有するＯＶＤ型の化学的気相成長法が記載されている。化学的気相成長法を行う間、１対の対向したロードセルがプリフォームの重量を測定する。熱的変動による、及び化学的気相成長法を行う間、プリフォーム自体の動きに起因するプリフォームの支持体の整合外れによる重量の測定誤差を軽減するため、４つの異なる構造的解決策が考えられる。第一の解決策は、成長機械基部全体の支持体を調節することを通じて整合方法を操作者が手で行うことを考える。プリフォーム支持体の１つに配置されたレーザと、他の支持体上に配置されたレーザビームの位置検出器とから成る光学系を通じて整合状態を点検することができる。第二の解決策は、プリフォームの支持体上に配置されて、２つの基準点に対するその位置を測定する、２つのレーザ距離検出器を通じて整合外れを測定するものである。成長機械の支持体上に作用する適宜に自動化された自動システムを通じて調節が行われる。第三の解決策は、機械の整合の調節を不要にすることを考える。この場合、システムは、ソフトウェアを介して整合を測定する距離センサの信号を補正する。第四の解決策は、上述した方法に加えて、バーナ炎により発生された熱に起因する熱的変動を阻止し得るように成長機械の構造体を冷却するシステムとすることを考える。脱イオン化水が循環する循環ポンプが設けられた回路を通じて温度の調節が行われる。
【０００９】
当該出願人は、上述した解決策の全ては、プリフォームの支持体の整合を測定するシステムを使用することを考え、また、成長機械の基部全体を手で調節し、又はソフトウェア或いは熱的調節を通じて整合外れの問題点を解決することのみを目的とするものであることが分かった。しかし、以下により詳細に説明する重量の測定誤差のその他の重要な発生源を解消し又は軽減することを考えるシステムは存在しない。これら問題点は、例えば、ロードセルの熱ドリフト（その作用は、機械の材料の熱膨張による作用に比して全体としてより大きい）、プリフォームを定着するシステム及びプリフォームに動きを伝達するシステムの重量、プリフォームを定着するシステムの過静止特性により与えられる制止部の反作用、動きをプリフォームに伝達する力の動的動作、及び例えば、プリフォームの回転と関係した動的動作を含む。
【００１０】
日本国特許明細書０７−２１５７２５号には、定着システムにより支持されたプリフォームがそれ自体の軸線の周りにて回転し得るようにされ且つ、プリフォームの移動装置を通じて垂直方向に動く、ＶＡＤ型の化学的気相成長法が記載されている。製造中のプリフォームの重量を測定することは、プリフォームの定着システムの可動部分とプリフォームの移動システムとの間に配置された重量センサを通じて行われる。プリフォーム定着システムの可動部分とプリフォームとの間における重量の測定精度を向上させるため、重量の測定誤差の発生源である、プリフォームの動きの振動を吸収することのできる、能動型及び受動型機構を設けることが考えられる。当該出願人は、かかる装置は、例えば、重量センサの熱ドリフト、定着システム及び動きをプリフォームに伝達するシステムにより伝達された力、動きをプリフォームに伝達するシステムの動的動作に起因するもものような、上述した重量の測定誤差を軽減することはできないと考える。
【００１１】
プリフォームを製造するための化学的気相成長法を行う間、プリフォームの重量を測定する更なる装置が、日本国特許明細書０６−１８３７７２号、欧州特許明細書４８２３４８号、日本国特許明細書０２−１６７８３８号、日本国特許明細書０１−２４２４３５号、日本国特許明細書６３−２８５１３７号、日本国特許明細書０９−１５６９４６号に記載されている。当該出願人は、これらはプリフォームの重量を静的に測定することのできる装置であり、従って、上述した測定時の全ての誤差を生ずる装置に関するものであることが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このため、当該出願人は、既知の型式の装置に共通する問題点を特定した。かかる問題点は、プリフォームの重量を測定するためには、例えば、ロードセル又はセンサのような、重量を静的に測定することのできるシステムが使用されることに関連する。かかるシステムにおいて、特に、重量は、セル又はセンサに作用する力の垂直方向成分を算出することにより計算される。当該出願人は、ロードセル又はセンサを使用して得られた重量の測定値は、次のような各種の誤差の発生源による影響を受ける可能性があることを確認した。
【００１３】
すなわちロードセル又はセンサの加熱に起因する信号のドリフト。かかるドリフトの結果、セルにて実現される熱的場の不均一性に起因する大きい測定誤差を招来する。かかる不均一性は、従来型式の温度補償方法にて常に解消できるとは限らない。
【００１４】
製造中のプリフォームの重量と相違する荷重がセル又はセンサに加える動作。実際上、ロードセルは、プリフォームの重量に加えて、除去し又は事前に定量化することが常にできるとは限らないその他の静的及び動的型式の力による影響も受ける。静的型式の力は、典型的に、プリフォーム定着システム、軸及び該軸と関連したチャック及び動きをプリフォームに伝達するシステム（典型的に、ベルト又は歯車システム）の重量を有する。他方、動的型式の力は、典型的に、動きをプリフォームに伝達するシステムの動的動作を有する。別型式の動的動作は、プリフォーム自体の動きの慣性である。
【００１５】
当該出願人は、少なくとも１つの弾性的制止部によって支持され且つ、化学的気相成長法を行う間、振動を受けるプリフォームの重量の動的測定を行い、また、プリフォームの振動周波数を剛性な物体として検出することにより、実質的に上述した誤差の発生源、特に、測定装置の熱ドリフトから及びその重量を測定しようとするプリフォームの質量と相違する荷重から実質的に独立したプリフォームの重量の測定値を得ることが可能であることが分かった。
【００１６】
振動周波数は、実際上、振動する質量に直接関係する。例えば、軸方向振動の場合、振動周波数ωは次の関係により振動する質量Ｍに関係している。
Ｍ＝ｋ／ω２
ここで、ｋはばねシステムの弾性定数である。従って、ばねシステムの振動周波数及び弾性定数を知ることにより、振動する質量、従って重量を知ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このため、本発明は、その第一の面において、プリフォームを製造するための化学的気相成長法を行う間、光ファイバ用のプリフォームの重量を測定する装置であって、
プリフォームを製造するための化学的成長基板を構成する細長い要素の少なくとも一端部分と関係することを目的とする少なくとも１つの弾性的制止部と、
該細長い要素にて振動を誘発する装置と、
上記細長い要素の振動周波数を検出する装置と、
検出された振動周波数に従ってプリフォームの重量を計算する装置とを備えることを特徴とする測定装置に関する。
【００１８】
本明細書の以下の説明及び特許請求の範囲において、「細長い要素」又は「円筒状支持体」という語は、成長法が終了する時、プリフォームを製造する化学的成長基板を示すため、区別せずに使用する。
【００１９】
本明細書の以下の説明及び特許請求の範囲において、弾性的動作を付与するのに適した、ばねの如く少なくとも１つの弾性要素を備える固定装置のような、プリフォームを化学的成長装置のフレームに固定する任意の装置を示すため、「弾性的制止部」という語を使用する。
【００２０】
好ましくは、本発明の装置により行われる重量の測定は、動的測定であり、従って、従来の技術に関して上述した測定誤差を生じないものである。
実際上、ばねのような弾性要素の弾性特徴は、温度への依存性が極めて小さいから、振動周波数の測定は、測定装置の熱ドリフトによる影響を受けない。
【００２１】
更に、振動周波数の測定は、プリフォームへの動きの伝達及びプリフォームの動き自体の双方に関係した可変荷重の動作の影響を受けず、このため、測定システムの周波数と大きく相違し、従って影響を受けない周波数にてかかる動作が行われるような測定システムの寸法とすることができる。
【００２２】
更に、振動周波数の測定は、質量の軸方向の分配状態による影響を全く受けないものとする。
当該出願人はまた、振動周波数の測定は、質量の値が小さいとき、すなわち質量が化学的気相成長法の開始時にて成長する場合、一層影響を受け易いことも分かった。この特徴は、ＯＶＤ又はＶＡＤのような外部成長法にとって特に関心事である。かかる方法の収率及び成長率は、実際上、製造中のプリフォームの寸法が小さいため、その方法の最初のステップにて臨界的である。好ましくは、このため、周波数の測定は、その最も臨界的なステップにおける成長過程に関する詳細情報を提供することができる。
【００２３】
好ましくは、上記少なくとも１つの弾性的制止部は、上記細長い要素がその長手方向軸線Ｘ−Ｘに沿って軸方向に振動するのを許容し得るように１度の自由度を有する制止部であるものとする。好ましくは、軸方向振動の周波数ωは、ｋが弾性要素の弾性定数である、次の関係、
Ｍ＝ｋ／ω２
これによりプリフォームの振動する質量Ｍと関連しているため、弾性要素の弾性定数及び軸方向振動の時間的周波数を知ることは、振動する質量、従って製造中のプリフォームの重量を知ることを意味する。上記の関係は理想的な調波発振装置にとって有効であるから、実際の発振装置の場合、関係Ｍ＝Ｍ（ω）を実験的に決定し得るように既知の質量を有するシステムを較正することが好ましい。
【００２４】
本発明の装置の代替的な実施の形態において、剛性な物体のその他の振動方法の内、任意のものをその６度の自由度の１つにて実現することにより、剛性な物体のその他の振動周波数を使用することができる。剛性な物体の６度の自由度に相応して、実際上、それぞれの振動周波数が相応する、３つの平行移動振動形態及び３つの回転振動形態がある。
【００２５】
好ましくは、上記少なくとも１つの弾性的制止部は、
回転可能なチャックと剛性に関係付けるのに適した第一の結合要素と、
上記細長い要素と剛性に関係付けるのに適した第二の結合要素とを備え、
該第一及び第二の結合要素は、弾性的に且つ摺動可能に結合され且つ、回転が制止されるものとする。
【００２６】
このため、好ましくは、上記少なくとも１つの弾性的制止部は、
軸方向平行移動を除いて、プリフォームの平行移動を阻止し、
上記プリフォームの軸線の周りにてチャックとプリフォームとの間の相対的回転を阻止し（チャックからプリフォームへの回転動作の伝達を許容し得るように）、
その軸方向への振動を許容し得るよう平衡位置の周りにて、プリフォームの軸方向平行移動を弾性的に制止することができるものとする。
【００２７】
好ましくは、上記少なくとも１つの弾性的制止部は、上記第一及び第二の結合要素の間に作用状態に配置されたばねを備えるものとする。このように、上記結合要素の間に弾性的な摺動結合が実現される。
【００２８】
好ましくは、上記第一の結合要素は、第一のスリーブを画成し、上記少なくとも１つの弾性的制止部はまた、上記細長い要素の上記少なくとも１つの一端部分と剛性に関係付けられ第二のスリーブを備え、該第二のスリーブは、上記軸線Ｘ−Ｘに沿って上記第一のスリーブと該第二のスリーブとの間の相対的摺動を許容するのに適した少なくとも１つの軸受を介在させることを通じて、上記第一のスリーブの内部に同軸状に取り付けられる。このため、軸線Ｘ−Ｘに沿ったプリフォームの軸方向への振動は、上記第一のスリーブと第二のスリーブとの間の摺動結合により案内されるようにすることが好ましい。
【００２９】
好ましくは、本発明の装置はまた、上記細長い要素の不正確さを阻止し得るように上記第二のスリーブと上記細長い要素の上記少なくとも一端部分との間に配置された球形継手も備えるものとする。
【００３０】
本発明の第一の代替的な実施の形態において、上記少なくとも１つの弾性的制止部は、上記第一の結合要素と関係付けられ且つ、上記第二の結合要素に形成されたスロットと結合されたピンを備えることが好ましい。このため、回転動作をチャックからプリフォームに（第一のスリーブを通じて）伝達することを実現し、これと同時に、プリフォームの軸方向への振動を実現することが可能である。
【００３１】
１つの代替的な実施の形態において、チャックからプリフォームへの動きの伝達は、プリフォームに剛性に結合された上記第二のスリーブと、チャックと剛性に結合された上記第一のスリーブとの間の形状継手を通じて実現される。形状継手は、例えば、２つのスリーブの共役面に対し非円形の断面とし、例えば、四角形の断面とすることにより実現することができる。２つのスリーブの間にてスリーブの相対的摺動を許容するのに適した複数の軸受を使用することも好ましいと考えられる。
【００３２】
更なる代替的な実施の形態において、チャックからプリフォームへの動きの伝達は、第一のスリーブと一体的な少なくとも１つの永久磁石と、第二のスリーブと一体的な少なくとも１つの磁石とを備える磁気装置を通じて実現される。
【００３３】
本発明の装置は、水平な形態を有する（細長い要素の長手方向軸線Ｘ−Ｘが水平に配置されている）化学的気相成長法及び垂直な形態を有する（細長い要素の長手方向軸線Ｘ−Ｘが垂直に配置されている）方法の双方にて有益に使用することができる。
【００３４】
水平な方法形態において、装置は、上記細長い要素の両端部分と関係付けられた２つの対向する摺動弾性的制止部を備えている。水平な方法形態において、細長い要素の２つの両端と相応する弾性要素が存在することは、弾性要素として牽引ばね又は圧縮ばねが使用される特定の場合、特に好ましいことである。かかるばねは、それぞれの弾性的制止部の２つの結合要素間にて延伸状態（牽引ばねの場合）又は圧縮状態（圧縮ばねの場合）に配置される。このように２つのばねは、解放する（かかる場合、細長い要素の望ましい振動を実現することは不可能であろう）のを回避し得るように往復運動動作を付与する。システムの弾性定数は、この場合、２つのばねの弾性定数の合計値により与えられる。
【００３５】
水平な方法形態に対する本発明の装置に対する１つの代替的な実施の形態において、装置は、上記の細長い要素の一端部分と関係した単一の弾性的制止部を備えており、該弾性的制止部は、牽引及び圧縮の双方により作用することを目的とする。好ましくは、弾性的制止部は、細長い要素の押し弾性動作及び引張り弾性動作の双方を付与し得るように、２つの結合要素に両側部にて拘束されるばねを備えるものとする。システムの弾性定数は、この場合、装置の単一のばね制止部に存在する単一のばねの弾性定数により与えられる。
【００３６】
好ましくは、かかる場合、装置は、上記弾性的制止部の反対側部にて上記細長い要素と関係した摺動案内部を備えるものとする。
垂直な方法形態の場合、装置は、上記細長い要素の一端部分と関係付けるのに適した単一の摺動弾性的制止部を備えることが好ましい。好ましくは、かかる制止部の弾性要素は、常に、プリフォームの重量のため、圧縮状態（弾性的制止部が細長い要素の下端と関係付けられている場合）又は延伸状態（弾性的制止部が細長い要素の上端と関係付けられている場合）の何れかにあるから、単一の弾性的制止部を使用することが可能であるものとする。細長い要素の上端部分に相応する単一の摺動弾性的制止部を有する実施の形態は、例えば、ＶＡＤ型の化学的気相成長法にて、好ましいものである。他方、ＯＶＤ型の化学的気相成長法において、下端に相応する単一の弾性的制止部及び上端に相応する摺動案内部を有し又はその逆である実施の形態とすることが好ましい。
【００３７】
好ましくは、振動を誘発する装置は、上記少なくとも１つの弾性的制止部内に収納されるものとする。
その第一の実施の形態において、振動を誘発する装置は、上記第二の結合要素に作用する空気圧装置を備えている。特に、上記の空気圧装置は、小型の推進ピストンを備えており、該推進ピストンは、圧縮空気により作動されたとき、上記第二の結合要素に作用し、弾性的制止部の弾性要素に荷重を加える。空気を排出することにより、細長い要素は、弾性要素の平衡位置の周りにて振動し始める。
【００３８】
その第二の好ましい実施の形態において、振動を誘発する装置は、上記第二の結合要素に作用する電磁装置を備えている。特に、該電磁装置は、第二の結合要素の外部に配置されたソレノイドと、上記第二の結合要素と一体の永久磁石とを備えている。ソレノイド内に電流を供給すると、第二の結合要素に軸方向力が生じ、弾性的制止部の弾性要素に荷重を加える。電流の供給を中断することにより、細長い要素は、弾性要素の平衡位置の周りにて振動し始める。
【００３９】
これと代替的に、振動を誘発するのに適した装置を形成せず、化学的気相成長機械自体によりプリフォーム上に誘発された振動を活用することも考えることができる。かかる機械は、実際上、それ自体、プリフォーム上に振動を誘発する装置を表わすことができる。
【００４０】
好ましくは、振動周波数を検出する装置は、上記位置を表示する信号を発生させるのに適した、上記細長い要素の位置を検出する装置と、上記信号を処理して細長い要素の振動周波数を算出する装置とを備えるものとする。
【００４１】
好ましくは、上記細長い要素の位置を検出する装置は、上記細長い要素と剛性に関係付けられることを目的とする標的と、該標的の距離の光学測定器とを備えている。
好ましくは、光学測定器は、上記標的に向けた発光信号の放出源と、該標的により散乱された発光信号を受け取る装置と、集めた発光信号を処理して上記標的の距離を表わす電気信号を発生させる装置とを備えるものとする。
【００４２】
１つの代替的な実施の形態において、振動周波数の検出は、上記第一の結合要素と関係付けられ、また、上記第二の結合要素の時間における位置を検出するのに適した近接センサを通じて実現される。弾性要素がばねである場合、該ばねは、延伸と共に変化するインダクタンスを有するソレノイド以外のものでない近接センサとして有益に使用することができる。
【００４３】
その第二の側面において、本発明は、プリフォームを製造するための化学的気相成長法を行う間、光ファイバ用のプリフォームの重量を測定する方法であって、
プリフォームを製造するための化学的気相成長機械に対する化学的成長基板を構成する細長い要素を弾性的に制止するステップと、
上記細長い要素の振動を誘発するステップと、
上記細長い要素の振動周波数を検出するステップと、
検出された振動周波数に従ってプリフォームの重量を計算するステップとを備えることを特徴とする方法に関する。
【００４４】
かかる方法は、本発明の重量測定装置に関して上述した有利な効果の全てを実現することを可能にする。
本発明の方法に対する第一の実施の形態において、上記細長い要素の振動を誘発するステップは、
上記細長い要素の一端部分を収納するシート内にて所定の時間、加圧された空気を供給するステップと、
上記所定の時間後、空気を上記シートから排出するステップとを備えている。
【００４５】
本発明の方法に対する第二の実施の形態において、上記細長い要素の振動を誘発するステップは、
ソレノイドであって、上記細長い要素と関係付けられ、少なくとも１つの永久磁石を備える結合要素の外側に配置され且つ、該結合要素と同軸状である上記ソレノイド内に所定の時間、電流を供給するステップと、
上記所定の時間後、電流の供給を中断するステップとを備えている。
【００４６】
好ましくは、上記細長い要素の振動周波数を検出するステップは、
上記細長い要素の時間的位置を表わす信号を発生させるステップと、
上記信号を処理して細長い要素の振動周波数を算出するステップとを備えるものとする。
【００４７】
好ましくは、上記細長い要素の時間的位置を表わす信号を発生させるステップは、
上記細長い要素と剛性に関係付けられた標的に向けて発光信号を送るステップと、
上記標的により散乱された発光信号を集めるステップと、
集めた発光信号を処理して上記標的の距離を表わす電気信号を発生させるステップとを備えるものとする。
【００４８】
その第三の側面において、本発明は、
プリフォームを製造するための化学的気相成長基板を構成する細長い要素を軸線Ｘ−Ｘに沿って支持することを目的とするフレームと、
上記基板上にてプリフォームを製造すべく化学物質を成長させることを目的とする少なくとも１つのバーナとを備える機械において、
上述した型式のプリフォームの重量を測定する装置を備えることを特徴とする機械に関する。
【００４９】
かかる機械は、本発明の重量測定装置に関して上述した有利な効果の全てを実現することを可能にする。
その第四の側面において、本発明は、光ファイバ用のプリフォームを製造するための化学的気相成長法であって、上述した重量測定方法を通じて、化学的成長を行う間、プリフォームの重量を測定するステップを備えることを特徴とする方法に関する。
【００５０】
本発明の更なる特徴及び有利な効果は、添付図面に関して記載した、その好ましい実施の形態の幾つかについての次の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
図１において、本発明に従って化学的成長方法を行う間、プリフォームの重量を測定する装置１０を備える、光ファイバ用のプリフォームを製造する化学的成長機械が参照番号１で示されている。
【００５２】
図１に示した機械１は、水平方向姿勢（化学的成長基板の軸線Ｘ−Ｘが水平に配置されている状態）にある機械であり、ＯＶＤ型（外部気相成長法）の方法を通じて化学的成長を実現するのに適している。本説明は、かかる機械に関して記述するが、以下の説明及び特許請求の範囲において、明示的に反対の記載がない限り、垂直姿勢（化学的成長基板の軸線Ｘ−Ｘが垂直に配置されている状態）にある機械にも同様に適用される。同様に、上述したことは、ＶＡＤ型（軸方向気相成長法）又はＭＣＶＤ型（改変化学的気相成長法）の方法のような異なる型式の化学的気相成長方法を実現するのに適した機械にも当てはまる。
【００５３】
機械１は、プリフォームを製造する化学的気相成長基板を構成する細長い要素１００（以下に、円筒状支持体という表現にても表示する）を軸線Ｘ−Ｘに沿って支持するのに適した従来型式の対向した回転可能なチャック３ａ、３ｂを具備するフレーム２を備えている。チャック３ａ、３ｂは、回転動作を円筒状支持体に伝達し得るように、円筒状支持体１００の後方で回転し得るようにされている。
【００５４】
機械１はまた、プリフォームを製造する化学物質、特に、酸化物の形態（ＳｉＯ２又はＧｅＯ２）にあるシリコン及びゲルマニウムの混合体又は単にシリコンを円筒状支持体１００上にて成長させ、化学的気相成長法が終了した時、プリフォーム２００を実現することを目的とする、従来型式のバーナ４も備えている。軸線Ｘ−Ｘに対するバーナ４の反対側部にて、バーナ４によって発生された化学的排出物を集めるし且つ排出することを目的とする吸引フード５を設けることが考えられる。
【００５５】
図１に示した機械１の実施の形態において、バーナ４は、化学的成長法を行う間、円筒状支持体１００の軸線Ｘ−Ｘに対し平行に移動する一方、該円筒状支持体は、軸線Ｘ−Ｘの周りを回転しその表面の全てをバーナ４に露呈させる。フード５は、静止しているか又はバーナ４に対し平行に動くようにすることができる。以下に説明することは、バーナ４が固定され、細長い要素１００がそれ自体の軸線Ｘ−Ｘの周りで回転すると共に、かかる軸線に沿って変移しその表面の全てをバーナ４に露呈させる場合、又は更に、バーナ及び細長い要素１００の双方が軸線Ｘ−Ｘに沿って動く場合の何れにも同様に適用される。
【００５６】
図１に示した実施の形態によれば、回転動作は、電気モータ７によって作動される従来型式のベルト機構６を通じてチャック３ａに伝達される。その動きは、ベルト６を通じて適宜なころがり軸受９０ａによりフレーム２に支持された小型の軸９ａと一体のプーリー８に達し、該小型の軸にはチャック３ａが剛性に取り付けられている。反対側部にて、チャック３ｂは、適宜なころがり軸受９０ｂにより小型の軸９ａと同軸状にフレーム２に支持された小型の軸９ｂに剛性に取り付けられている。
【００５７】
ベルト６に対する１つの代替例として、完全に従来型式の適宜な動き伝達歯車を設けることが考えられる。
化学的成長機械１において、円筒状支持体１００は、チャック３ａ、３ｂと剛性に関係付けられておらず、対向する自由端部分１００ａ、１００ｂに相応して、対向する弾性的制止部１１ａ、１１ｂと弾性的に関係付けられている一方、これら制止部１１ａ、１１ｂは、チャック３ａ、３ｂと剛性に関係付けられている。
【００５８】
弾性的制止部１１ａ、１１ｂは、化学的成長方法を行う間、プリフォームの重量を測定するのに適した装置１０の一体部分である。かかる装置（図８に図示）は、また、上記細長い要素１００に振動を誘発する装置１１０と、上記振動周波数を検出する装置１１１と、検出された振動周波数に従ってプリフォームの重量を計算する装置１１２とを備えている。かかる装置に関して、本明細書の以下の説明にて詳細に説明する。
【００５９】
図２には、本発明に従ってプリフォームの重量（及びプリフォームを製造する化学的成長機械１の重量）を測定する装置１０の弾性的制止部１１ａの構造例が詳細に示されている。
【００６０】
弾性的制止部１１ａは、図１に示した化学的成長機械１のチャック３ａと関係付けられた状態で示されている。弾性的制止部１１ａは、チャック３ａと剛性に関係付けられた第一の結合要素１２ａと、円筒状支持体１００の一端部分１００ａと剛性に関係付けられた第二の結合要素１３ａとを備えている。図示した例において、第一の結合要素１２ａはスリーブであり、第二の結合要素１３ａは該細長い要素１００の把持部材である。把持部材１３ａは、スリーブ１２ａ内に収納され、また、ピストンのような形状とされており、スリーブ１２ａ内に形成された摺動シート１３２ａ内に収納された軸部１３１ａと、１つ又はより多数のナット又はピン１３４を介して円筒状支持体１００の自由端と関係付けられたヘッド部１３３ａとを有している。一方、把持部材１３ａは、軸線Ｘ−Ｘに沿って伸びる弾性要素１４ａ、すなわち、この特定の例において、把持部材１３ａの軸部１３１ａと同軸状に且つ該軸部まで外側を伸びる圧縮ばねを介してスリーブ１２ａと関係付けられている。把持部材１３ａの軸部１３１ａには、スロット１５ａが形成されており、該スロット内にピン１６ａがスリーブ１２ａと一体に収納されている。ピン１６ａとスロット１５ａとの間の結合は、完全に滑り結合であり、許容される唯一の相対的動きは、スロット１５ａ内でのピン１６ａの摺動である。ピン１６ａは、スリーブ１２ａがチャック３ａにより作動されて回転したとき、把持部材１３ａ、従って該把持部材と関係付けられた円筒状支持体１００を強制的に回転させる。
【００６１】
このため、上述した弾性的制止部の構造的形態は、軸線Ｘ−Ｘに沿った平行移動を除く円筒状支持体１００の平行移動を防止し、チャック３ａと円筒状支持体１００との間にて軸線Ｘ−Ｘの周りで相対的に回転するのを防止し（チャック３ａから円筒状支持体１００への回転動作の伝達を許容し得るよう）、また、円筒状支持体１００の軸方向への平行移動を弾性的に制止するようなものである。
【００６２】
このため、上述した弾性的制止部１１ａは、１度の自由度を有する部分である、すなわち、スリーブ１１ａの内部にてばね１４ａの平衡位置の周りで軸線Ｘ−Ｘに沿った円筒状支持体１００の振動のみを許容するような摺動弾性的制止部である。
【００６３】
弾性的制止部１１ａは、円筒状支持体１００の端部分１００ａと剛性に関係付けられた更なるスリーブ１７ａも備えている。該スリーブ１７ａは、上記スリーブの間にて軸線Ｘ−Ｘに沿った相対的摺動を許容するのに適した軸受１８ａを介在させることを介してスリーブ１２ａと同軸状に結合されている。このため、スリーブ１２ａとスリーブ１７ａとの間の摺動結合は、円筒状支持体１００がスリーブ１２ａ内で軸方向への摺動を案内し得るようなものである。
【００６４】
スリーブ１７ａと円筒状支持体１００との間に、円筒状支持体１００が不正確となる可能性を防止するのに適した玉継手１９ａを設けることが好ましい。
弾性的制止部１１ｂは、上述した制止部１１ａと実質的に同一である。このため、円筒状支持体１００は、自由な両端１００ａ、１００ｂに相応して弾性的に拘束される。
【００６５】
２つの弾性的制止部１１ａ、１１ｂのばね１４は、双方共に、圧縮ばね又は牽引ばねであることが好ましい。これらのばねは、円筒状支持体１００が機械１に装填されるとき、互いの弾性的動作を付与し得るよう共に偏倚される（圧縮ばねの場合、圧縮状態、又は牽引ばねの場合、延伸状態）ような仕方にてスリーブ１２ａと把持手段１３ａとの間に配置される。
【００６６】
これと代替的に、上記の細長い要素１００の一端部分１００ａと関係付けられた単一の弾性的制止部１１ａを設けることも可能である。この場合、かかる弾性的制止部は、一側部にてスリーブ１２ａに拘束され、また、反対側部にて把持部材１３ａに拘束されて把持部材１３ａに対し弾性的推進動作及び弾性的引張り動作を付与するばね１４ａを備えている。好ましくは、かかる場合、細長い要素１００の他端１００ｂに相応して、簡単な摺動案内部とすることが考えられる。
【００６７】
垂直方向姿勢を有する機械の場合（化学的気相成長基板の軸線Ｘ−Ｘが垂直に配置される状態）、円筒状支持体の両端部分の一方と関係付けられた摺動弾性的制止部は、弾性要素が無い摺動案内部と置換することが可能であることを理解すべきである。かかる方法形態のとき、考えられる単一の弾性的制止部の弾性要素は、プリフォームの重量のため、常に、偏倚されている（弾性的制止部が細長い要素の下端に相応するものと考えられるならば、圧縮状態、又は、弾性的制止部が細長い要素の上端に相応するものと考えられるならば、延伸状態にある）から、実際上、弾性的制止部を省略することが可能である。このため、かかる弾性要素は、決して解放されることはなく、このことは、円筒状支持体の軸方向への振動を実現するのに必要な状態である。
【００６８】
化学的成長のため回転動作をチャック３ａ、３ｂから円筒状支持体１００まで伝達するシステムに対する多数の変形例を考えることが可能である。
例えば、図３に示した、第一の変形例において、チャック３ａの回転動作は、円筒状支持体１００に伝達され、ピン１６ａとスロット１５ａとの間の摺動結合に代えて、円筒状支持体１００と剛性に関係付けられたスリーブ１７ａの外面と、チャック３ａと剛性に関係付けられたスリーブ１２ａの内面との間の形状嵌めを実現する。かかる場合、スリーブ１７ａの断面及びスリーブ１２ａの断面は、非円形の対称、例えば、四角形とし、又は図３に示したように、六角形であるようにする。２つのスリーブの間には、スリーブの相対的摺動を許容するのに適した複数の軸受１７０が設けられることが有益であると考えられる。
【００６９】
図４ａ及び図４ｂに示した、第二の変形例において、スリーブ１７ａの外面及びスリーブ１２ａの内面において、それぞれ参照番号１７１、１７２にて表示した対向する端縁（例えば、スリーブの各々における、図示するように、４つの等間隔の端縁）が実現され、これらの端縁は、チャック３ａが回転する間、スリーブ１２ａがスリーブ１７ａ、従って、円筒状支持体１００を強制的に回転させる仕方にて当接状態にて互いに協働するのに適している。２つのスリーブの間には、端縁１７１、１７２が形成される部分の上流又は下流にて長手方向部分に相応して２つのスリーブ間の相対的摺動を許容するのに適した複数の軸受１７３を設けることが考えられる。かかる相対的摺動を容易にするのに適した更なる軸受１７４を端縁１７１、１７２の間に配置することが考えられる。
【００７０】
図５に示した更なる変形例において、チャック３ａの回転動作は、円筒状支持体１００に伝達されて、ピン１６ａとスロット１５ａとの間の摺動結合に代えて、チャック３ａと一体的なスリーブ１２ａと、円筒状支持体１００と一体的な把持部材１３ａとの間の磁気伝達を実現する。かかる場合、スリーブ１２ａの摺動シート１３２ａ内に永久磁石１８０が剛性に取り付けられる。同一の仕方にて、把持部材１３ａの軸部１３１ａの自由端部分の外面に別の永久磁石１８１が剛性に取り付けられる。２つの磁石の間の磁気作用は、スリーブ１２ａが回転するとき、該スリーブは把持部材１３ａ、このため、円筒状支持体１００を強制的に回転させる点にて回転制止部を実現することになる。
【００７１】
上述したように、本発明の装置１０は、化学的成長方法を行う間、円筒状支持体１００の振動を誘発する装置１１０（図６、図７及び図８）を備えている。かかる装置は、２つの弾性的制止部１１ａ、１１ｂの何れかの内部に収納され、また、かかる弾性的制止部の一体部分であることが好ましい。
【００７２】
図６に示したその第一の実施の形態において、装置１１０は、スリーブ１２ａの摺動シート１３２ａ内に摺動可能に収納された小型の推進ピストン２０を備える空気圧装置である。かかる小型のピストン２０は、適宜な開口部２１を通してシート１３２ａ内に送られる圧縮空気によって作動される。かかる開口部は、スリーブ１２ａの自由端と相応するように配置されたカバー２２に形成される。小型の推進ピストン２０は、作動されたとき、把持部材１３ａの軸部１３１ａと協働して該軸部を推進しスリーブ１２ａのシート１３２ａ内に摺動すさせ、ばね１４ａに荷重を加える。空気圧力が排出された瞬間、把持部材１３ａ（従って、該把持部材と剛性に関係付けられた円筒状支持体１００）は、ばね１４ａの平衡位置の周りにて振動し始める。
【００７３】
図７に示したその１つの代替的な実施の形態において、振動を誘発する装置１１０は、チャック３ａの上流に設けられる固定子３１と剛性に関係付けられたソレノイド３０を備える電磁装置である。該ソレノイド３０は、把持部材１３ａの軸部１３１ａと同軸状である一方、該把持部材は、永久磁石３２を収納する。電流がソレノイド３０内に流れると、把持部材１３ａに軸方向力が生じ、ばね１４ａに荷重が加わる。ソレノイド３０内への電流の供給を中断することにより、把持部材１３ａは、ばね１４ａの平衡位置の周りにて振動し始める。
【００７４】
図８に示すように、本発明の装置は、化学的気相成長法を行う間、円筒状支持体１００の振動周波数を検出する装置１１１も備えている。かかる装置は、特に、円筒状支持体１００の時間的位置を検出すると共に、該位置を表わす信号を発生させる装置と、該信号を処理してかかる支持体の振動周波数を算出する装置とを備えている。
【００７５】
図８に示した実施の形態において、円筒状支持体１００の時間的位置を表わす信号を検出する装置は、円筒状支持体１００の端部分１００ａと剛性に関係付けられた標的４０と、該標的４０の距離を測定するのに適した光学測定器４１とを備えている。特に、光学測定器４１は、標的４０に向けた発光信号の放出源（図示せず）と、標的４０により散乱された発光信号を受け取る装置（図示せず）と、集めた発光信号を処理して標的４０の距離を表わす電気信号を発生させる装置（図示せず）とを備えている。測定器４１には、出力部が設けられてり、該出力部は、検出された振動周波数に従ってプリフォームの重量を計算することを目的とするデータ取得板が設けられた計算器１１２に電気信号を伝送することができる。
【００７６】
上述した装置に対する１つの代替例として、プリフォームの振動周波数を測定するため、その他の装置（図示せず）を使用することが可能である。例えば、振動周波数の検出は、スリーブ１２ａと関係付けられて、把持部材１３ａの時間的位置を検出するのに適した近接センサを介して実現することができる。延伸に伴う可変インダクタンスを有するソレノイド以外のものでない、ばね１４ａを近接センサとして有益に使用することができる。
【００７７】
原理上、軸方向振動周波数ωは、ｋがばね１４ａの弾性定数である、以下の式、
Ｍ＝ｋ／ω２
これにより振動する質量Ｍに関連付けられるため、ばね１４ａの弾性定数Ｋ及び化学的気相成長法を行う間のプリフォーム２００の軸方向振動周波数を知ることは、製造中のプリフォーム２００の質量、従って、重量を知ることを意味する。
【００７８】
振動周波数を計算する各種の方法が可能である。一例として、これら方法の１つについて詳細に説明する。
取得板が設けられた計算器１１２を通じて、光学測定器４１から送られる電気信号が連続的に分析される。信号の取得周波数は、電気信号を正確に表示し得るようなものでなければならず、例えば、信号の周波数の２倍以上であれば十分である。この場合、標本採取周波数は、次式に等しい。
【００７９】
ωｍｉｎ＝２・√（Ｋ／Ｍｍｉｎ）
ここで、Ｋは、弾性系の弾性定数、Ｍｍｉｎは、最小の振動質量、すなわち、化学的成長方法の開始時における円筒状支持体１００の質量に等しい。添付図面に示したもののような水平方向姿勢を有する機械の場合、弾性系は、各々それぞれのばね１４が設けられた２つの弾性的制止部１１ａ、１１ｂを備えることを認識すべきである。このため、該系の弾性定数は、２つの対向する弾性的制止部１１ａ、１１ｂに存在する個々のばねの弾性定数の合計に等しくなければならない。他方、垂直姿勢を有する機械の場合、単一の弾性的制止部を備えるならば、系の弾性定数は、装置の単一の弾性的制止部に考えられる単一のばねの弾性定数に等しくなければならない。
【００８０】
限界系を通じて、電気信号の記録化は、振動が開始される瞬間に作動させる。次に、所定の時間（振動の減衰時間よりも長くなるような仕方にて実験的に選ばれる）、記録化を延長する。電気信号は、次のような型式の関数により良好に表示することができる。
【００８１】
Ｓ（ｔ）＝Ａ・ｅ−αｔ・ｓｉｎ（ωｔ＋Φ）＋Δ
このため、非線形回帰計算を通じて、パラメータＡ、α、φ、Δ及び最終的に、周波数ωを推定することが可能である。
【００８２】
周波数が与えられたならば、次式を通じて振動する質量を評価することが可能である。
Ｍ＝ｋ／ω２
この値は、理想的な調波発振器の場合に有効である。実際の状況において、関係、Ｍ＝Ｍ（ω）を実験的に決定し得るよう既知の質量にてシステムの較正を行うことが好ましい。
【００８３】
更なる代替的な実施の形態において、剛性な物体として円筒状支持体１００のその他の振動周波数を使用し、円筒状支持体１００のその他の振動形態の任意のものを実現することができる。剛性な物体の６度の自由度に相応して、実際には、それぞれの振動周波数が相応する３つの平行移動振動形態及び３つの回転振動形態が存在する。
【００８４】
作動時、添付図面１、８に示した化学的成長機械１及び重量測定装置１０に関して、標的４０が関係した化学的成長用の円筒状支持体１００は、機械１に取り付けられ、それぞれの自由端を対向する弾性的制止部１１ａ、１１ｂと関係付ける。次に、機械１を作動させて化学的成長方法を開始させ、この間、円筒状支持体１００はそれ自体の上で回転し、バーナ４は円筒状支持体１００に対し平行に平行移動して該円筒状支持体上にてプリフォームを製造するための化学物質を成長させる。吸引フード５はバーナ４によって発生された排出気体を除去する。
【００８５】
化学的成長方法を行う間、漸進的に形成されるプリフォームの重量が装置１０を通じて反復的に測定それる。かかる目的のため、図６に示し且つ、上述した空気圧装置を通じて（又は、図７に示し且つ上述した磁気装置を通じて）円筒状支持体１００の振動が誘発される。
【００８６】
光学距離測定器４１を通じて、発光信号が標的４０に送られ且つ、その後に検出される。このように得られた信号は、標的４０と光学測定器４１との間の可変距離を表わし、このためプリフォームの振動周波数に関する情報を含んでいる。
【００８７】
次に、光学測定器４１により検出された電気信号は、計算器１１２に送られ、この計算器にて処理され、例えば、上述した計算方法に従って、化学的成長方法が進行するに伴いプリフォームの重量の増加程度を最終的に算出する。
【００８８】
実験例
本発明の装置の作用を実証するため、異なるシリーズの実験試験を行った。実施した試験は次の通りである。
【００８９】
１．再現可能性試験（回転しないプリフォームを使用）
２．回転するプリフォームによる試験
３．質量の軸方向分布が異なる状態の試験
４．ばね温度が異なる状態の試験
平衡位置に対して約５ｍｍ、円筒状支持体１００を強制的に変位させることのできる衝撃を発生させる振動を生じさせた。振動周波数を検出するため、キアンス（Ｋｅｙａｎｃｅ）から取得可能な商業的レーザ距離測定器を使用した。
【００９０】
再現可能性試験
異なる既知の質量が追加された、回転してないプリフォームの振動周波数を測定する第１シリーズの試験を行った。追加的な質量の各値に対し、システムの較正曲線Ｍ＝Ｍ（ｗ）及び測定の再現可能性の程度を評価するため、異なる試験を行った。プリフォームに対し何ら質量を追加せずに第１シリーズの試験を行った。追加的な質量の３つの異なる値に対し３回の連続的シリーズの試験を行った。
【００９１】
試験は、プリフォームの下端に相応する単一のばねが設けられた垂直方向姿勢を有する機械にて行った。ばねの弾性定数は、１．６ｋＮ／ｍであった。プリフォームの開始質量は２．６９０Ｋｇである（何ら追加的な質量無しにて）一方、最終質量（プリフォームの質量プラス追加的な最大質量）は４．９９０Ｋｇであった。
【００９２】
この試験の結果は、質量の関数として測定した振動周波数を表わす図９のグラフに示されている。
較正曲線は、例えば、三次多項式を通じて良好に描くことができる。
【００９３】
最初に同一の質量を使用する反復的な試験を通じて得られた周波数の値を推定した。次に、異なる質量の値に対して推定した。
同一の質量を使用する反復的な試験を通じて周波数を推定したときの平均標準偏差は０．０１１６Ｈｚに等しい。このため、測定を僅かな回数だけ反復することを通じて、重量の推定の平均精度は極めて良好であることが判明した。
【００９４】
回転するプリフォームによる試験
プリフォームの回転に関係する可能な乱れを評価する目的のため、第２シリーズの試験を行った。異なる回転速度にて、同一重量のプリフォームを使用して異なる測定を行った。
【００９５】
試験は、プリフォームの両端に相応する２つのばねが設けられた水平方向姿勢を有する機械にて行った。ばね弾性定数は、１．６ｋＮ／ｍであった。プリフォームの質量は一定に保ち且つ２．６９０Ｋｇに等しくした。
【００９６】
図１０のグラフには、振動周波数はプリフォームの回転速度から実質的に独立していることを実証する、これら測定の結果が示されている。実際上、測定値の標準偏差の増加が観察されたが、平均値は同一であった。
【００９７】
質量の軸方向への分布が異なる状態の試験
本発明の重量を測定する方法は、プリフォームの軸線に沿った質量の分布から実質的に独立していることを実証する目的のため、第３シリーズの試験を行った。
【００９８】
同一の追加的な質量を使用して２つのシリーズの測定を行った。
プリフォームの一端に相応する追加的な重量と、
プリフォームの他端に相応する追加的な重量とを有するものとした。
【００９９】
試験は、プリフォームの両端に相応する２つの同一のばねが設けられた水平方向姿勢を有する機械にて行った。ばねの弾性定数は、１．６ｋＮ／ｍとした。プリフォームは回転させなかった。プリフォームの開始質量は２．６９０Ｋｇとする（追加的な質量無しにて）一方、追加的な質量（最初に、一側部に追加し、次に、反対側部に追加した）は０．７６２Ｋｇとした。
【０１００】
図１１に示した２つのシリーズの試験にて平均値に顕著な差は無い。
ばね温度が異なる状態の試験
本発明の重量測定方法が温度、特に、構造体に熱勾配が存在することによる影響を受けないことを実証する目的のため、第４シリーズの試験を行った。２つの弾性的制止部の一方に向けられた空気ジェットの温度が変化するとき、異なる測定を行った。このようにして、発生される熱的場は、検討した弾性的制止部の制限値と相応する最高及び最低温度を有しており、このため熱勾配を生じ易い。
【０１０１】
プリフォームの両端に相応して２つの同一のばねが設けられた水平方向姿勢を有する機械により試験を行った。ばねの弾性定数は、５．１５ｋＮ／ｍとした。２つのばねの一方のみを偏倚させた。プリフォームは回転させなかった。プリフォームの質量は一定に保ち且つ２．６９０Ｋｇに等しくした。
【０１０２】
図１２のグラフには、測定値が温度により実際に影響をされないことを実証する、これら試験の結果が示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明に従ってプリフォームの重量を測定する装置を備える、プリフォームを製造する化学的成長用機械の概略図である。
【図２】プリフォームを固定する装置及び動きを図１の機械のプリフォームに伝達する装置に対する構造的詳細を示す拡大概略長手方向断面図である。
【図３】動きを図１の機械のプリフォームの伝達する装置の１つの代替的な実施の形態を示す、図１の断面線Ａ−Ａに沿った拡大概略断面図である。
【図４】４ａは、動きを図１の装置のプリフォームに伝達する装置の更なる代替的な実施の形態を示す拡大概略長手方向断面図である。
【０１０４】
４ｂは、断面線Ｂ−Ｂに沿った、図４ａの装置を示す拡大概略断面図である。
【図５】動きを図１の機械のプリフォームに伝達する装置の更なる代替的な実施の形態を示す拡大概略図である。
【図６】図２の実施の形態にて図１の機械の振動を誘発する装置の第一の実施の形態を示す拡大概略断面図である。
【図７】図２の実施の形態にて図１の機械の振動を誘発する装置の第二の実施の形態を示す拡大概略断面図である。
【図８】図２の実施の形態における図１の機械の振動検出装置を示す拡大概略図である。
【図９】第１シリーズの試験により実験的に得られた結果を示すグラフである。
【図１０】第２シリーズの試験により実験的に得られた結果を示すグラフである。
【図１１】第３シリーズの試験により実験的に得られた結果を示すグラフである。
【図１２】第４シリーズの試験により実験的に得られた結果を示すグラフである。
【図１】
2005534932.tif 000003
【図２】
2005534932.tif 000004
【図３】
2005534932.tif 000005
2005534932.tif 000006
【図５】
2005534932.tif 000007
【図６】
2005534932.tif 000008
【図７】
2005534932.tif 000009
【図８】
2005534932.tif 000010
【図９】
2005534932.tif 000011
【図１０】
2005534932.tif 000012
【図１１】
2005534932.tif 000013
【図１２】
2005534932.tif 000014
【国際調査報告】
2005534932.tif 000015
2005534932.tif 000016