(57)【要約】【課題】光ファイバ母材を破損なく高精度に延伸することが可能な光ファイバ母材の延伸装置及び光ファイバ母材の延伸方法を提供する。【解決手段】光ファイバ母材３の両端部を把持部５に把持した状態にて回転させるチャック２ａ、２ｂと、光ファイバ母材３を加熱軟化させる加熱手段８と、一方のチャック２ａを移動させて光ファイバ母材３に張力を付加する駆動モータ６とを備えた延伸装置１０に、駆動モータ６のトルク値に基づいて駆動モータ６の駆動を制御する制御部１１、１５とを設ける。延伸前には、駆動モータ６のトルク値を検出して所定値を越えるか否かを判断するスクリーニングを行ない、延伸中には、駆動モータ６のトルク値の変化率を検出して所定変化率を越えるか否かを判断して光ファイバ母材３の破損の有無を判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス母材の両端部を把持して光ファイバ母材を軸回転させる一対のチャックと、前記光ファイバ母材を加熱軟化させる加熱手段とを有し、前記光ファイバ母材を延伸させる光ファイバ母材の延伸装置であって、
前記チャックを移動する駆動モータと、該駆動モータのトルク値に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する制御部とを備えたことを特徴とする光ファイバ母材の延伸装置。
【請求項２】
光ファイバ母材の延伸開始前に、ガラス母材を一対のチャックで把持し、前記チャックの駆動モータを駆動し、張力を前記ガラス母材に加え、前記駆動モータのトルク値を検出し、該トルク値に基づいて前記光ファイバ母材の延伸の可否を判定することを特徴とする光ファイバ母材の延伸方法。
【請求項３】
光ファイバ母材を加熱し、前記光ファイバ母材を延伸させる光ファイバ母材の延伸方法であって、
ガラス母材を一対のチャックで把持し、前記チャックの駆動モータのトルク値の変化パターンを検出し、該変化パターンに基づいて前記駆動モータを制御することを特徴とする光ファイバ母材の延伸方法。
【請求項４】
前記トルク値が所定の値になるように徐々に増加させ、前記所定値に到達した段階、又は、途中で急激に前記トルク値が減少した段階で前記駆動モータを停止させることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ母材の延伸方法。
【請求項５】
前記変化パターンが所定のパターンになった段階で、前記駆動モータの駆動及び前記光ファイバ母材の加熱を停止することを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ母材の延伸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材を加熱軟化させて延伸する光ファイバ母材の延伸装置及び光ファイバ母材の延伸方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大径の光ファイバ母材を所定の径に延伸する場合、光ファイバ母材の両端に設けられたダミー棒をチャックに固定し、光ファイバ母材を軸回転させながら光ファイバ母材の一端側からバーナ等の加熱手段によって加熱軟化させ、この状態において、作業者が一方のチャックを手動で光ファイバ母材の延伸方向に移動させることにより光ファイバ母材を延伸している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように光ファイバ母材を延伸させる場合、作業者が、光ファイバ母材へ加える張力及びチャックの移動を経験により判断して行っている。このため、作業者によってばらつきがあり、延伸した光ファイバ母材に径のばらつきが生じてしまうことがあった。
また、延伸前に光ファイバ母材及び光ファイバ母材を支持するために両端に連結されているダミー棒にひび割れ等が発生した場合、張力を加えることにより、その割れなどの部分にて破断が生じ、光ファイバ母材が脱落することがあった。
さらに、延伸する光ファイバ母材は、延伸中においても破損が生じる恐れがある。この場合も、そのままチャックを移動しつづけていると光ファイバ母材の荷重を支えることができなくなり、光ファイバ母材が脱落することがあった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、光ファイバ母材を破損なく高精度に延伸することが可能な光ファイバ母材の延伸装置及び光ファイバ母材の延伸方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、ガラス母材の両端部を把持して光ファイバ母材を軸回転させる一対のチャックと、光ファイバ母材を加熱軟化させる加熱手段とを有し、光ファイバ母材を延伸させる光ファイバ母材の延伸装置であって、チャックを移動する駆動モータと、駆動モータのトルク値に基づいて駆動モータの駆動を制御する制御部とを備えたことを特徴とする光ファイバ母材の延伸装置によって達成される。
【０００６】
上記の光ファイバ母材の延伸装置は、制御部が駆動モータのトルク値に基づいて駆動モータを制御するので、光ファイバ母材をばらつきなく安定した張力を加えて延伸させることができ、光ファイバ母材を破損なく高精度に延伸することができる。
【０００７】
また、本発明の上記目的は、光ファイバ母材の延伸開始前に、ガラス母材を一対のチャックで把持し、前記チャックの駆動モータを駆動し、張力を前記ガラス母材に加え、駆動モータのトルク値を検出し、トルク値に基づいて光ファイバ母材の延伸の可否を判定することを特徴とする光ファイバ母材の延伸方法によって達成することができる。
【０００８】
上記の光ファイバ母材の延伸方法によれば、延伸開始前に光ファイバ母材の延伸の可否を判定するので、延伸工程中に光ファイバ母材が破損して脱落するような不具合を延伸する前に未然に防止することができる。
このような光ファイバ母材の延伸方法において、トルク値が所定の値になるように徐々に増加させ、所定値に到達した段階、又は、途中で急激にトルク値が減少した段階で駆動モータの駆動を停止させることが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明の上記目的は、光ファイバ母材を加熱し、前記光ファイバ母材を延伸させる光ファイバ母材の延伸方法であって、ガラス母材を一対のチャックで把持し、前記チャックの駆動モータのトルク値の変化パターンを検出し、変化パターンに基づいて駆動モータを制御することを特徴とする光ファイバ母材の延伸方法によって達成することができる。
【００１０】
上記の光ファイバ母材の延伸方法によれば、駆動モータのトルク値の変化パターンに応じて延伸中に光ファイバ母材の破損の発生を検知することができるため、光ファイバ母材に割れが生じた時点にて直ちに延伸作業を中断又は中止することができる。したがって、延伸中における光ファイバ母材の脱落等の損害を確実に防止することができる。
このような光ファイバ母材の延伸方法において、変化パターンが所定のパターンになった段階で、駆動モータの駆動及び光ファイバ母材の加熱を停止することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる光ファイバ母材の延伸装置及び光ファイバ母材の延伸方法について図面を参照して説明する。
図１は、光ファイバ母材の延伸装置の一実施形態を説明する概略側面図である。
図１に示すように、この延伸装置１０は、基台１の上部に、一対のチャック２ａ、２ｂを備えている。これらチャック２ａ、２ｂは、それぞれ光ファイバ母材３の両端に固着されたダミー棒４を支持する把持部５を備えている。光ファイバ母材３とダミー棒４とはガラス母材を構成する。チャック２ａ、２ｂは、光ファイバ母材３を軸回転させる回転駆動機構を有している。
【００１２】
一方のチャック２ａは、光ファイバ母材３の軸方向における他方のチャック２ｂの反対側に相対移動可能に構成されている。チャック２ａには、駆動モータ６が内蔵され、この駆動モータ６によって移動するように構成されている。
【００１３】
基台１における、チャック２ａ、２ｂに支持される光ファイバ母材３の下方位置に、移動機構７によって光ファイバ母材の軸方向に沿って移動可能に設けられたバーナ等の加熱手段８が備えている。
【００１４】
本実施形態の延伸装置１０は、チャック２ａを移動するトルクが入力される制御部１１を備えている。
【００１５】
次に、上記延伸装置１０の制御系について説明する。
図２は、延伸装置１０の制御系を示す機能ブロック図である。
制御部１１には、チャック２ａを移動させる駆動モータ６と、把持部５に支持した光ファイバ母材３を回転させる回転駆動機構１２と、光ファイバ母材３を加熱する加熱手段８と、加熱手段８を移動させる移動機構７とが電気的に接続されている。そして、延伸装置１０において、駆動モータ６、回転駆動機構１２、加熱手段８及び移動機構７が制御部１１からの制御信号によって制御可能に構成される。
【００１６】
制御部１１には、上述のように駆動モータ６を駆動する制御部１５が接続されている。制御部１５には、駆動モータ６のトルクを検出する検出部１６が接続されている。本実施形態において、駆動モータ６、制御部１５及び検出部１６がサーボモータを構成している。
さらに、制御部１１には、記憶部１４が接続されており、制御部１１によって、記憶部１４へのデータの書き込み及び記憶部１４からのデータの読み込みが行われる。
【００１７】
上記の延伸装置１０によって光ファイバ母材３を延伸させる場合は、まず、把持部２ａ、２ｂのそれぞれの把持部５に、光ファイバ母材３の両端部に固着させたダミー棒３ａを把持させ、光ファイバ母材３を基台１上に水平に支持する。
次に、回転駆動機構１２によって光ファイバ母材３を軸回転させながら一端側から加熱手段８によって加熱軟化させる。
そして、この状態において、制御部１１から制御部１５への信号が駆動モータ６を駆動させ、一方のチャック２ａを光ファイバ母材３の軸方向（図１において右側）に移動させて光ファイバ母材３に張力を加え、光ファイバ母材３を延伸する。
なお、光ファイバ母材３を延伸させる際には、制御部１５は、検出部１６からの検出信号に基づいて、駆動モータ６のトルク値をモニタ（監視）する。そして、制御部１５が、このトルク値を所定の範囲内に収めるように駆動モータ６の駆動を制御する。このため、延伸装置１０は、光ファイバ母材３に所望の張力を加えることができる。
【００１８】
ここで、本実施形態の延伸装置１０は、その制御部１５が、光ファイバ母材３の延伸前及び延伸中において、下記に述べる制御を行う。
（延伸前）
制御部１５は、光ファイバ母材３を延伸させる前に、延伸させる光ファイバ母材３が延伸時に割れなどの破損が生じる恐れがあるか否かを調べるため、次のような制御を行う。
駆動モータ６を駆動させて、光ファイバ母材３に張力を加え、駆動モータ６のトルク値を、検出部１６によって検出する。なお、このとき、加熱手段が光ファイバ母材３を加熱しない状態である。
そして、検出部１６からの駆動モータ６のトルク値と、予め記憶部１４に記憶されている所定値であるしきい値とを比較し、トルク値がしきい値を越えるか否かを判断（スクリーニング）する。
言い換えれば、制御部１１は、光ファイバ母材の延伸前に、駆動モータのトルク値に基づいて光ファイバ母材の延伸の可否を判定するといった延伸シミュレーションを実行する機能を有している。
【００１９】
ここで、しきい値は、延伸時に割れ等の破損の生じる恐れのない光ファイバ母材３に、駆動モータ６を駆動させて張力を加えたときに、問題なく越えることができる駆動モータ６のトルク値の限界である。しきい値は、複数本の光ファイバ母材３を手作業で延伸することで、予め求められた値である。
【００２０】
つまり、図３に示すように、駆動モータ６のトルク値がしきい値を越えるように増加する場合（図３中破線Ｘの場合）は、延伸時に割れ等の破損が生じる恐れのない合格品の光ファイバ母材３であると判定する。また、駆動モータ６のトルク値がしきい値を越えずに途中で減少する場合（図３中実線Ｙの場合）は、既に割れ等の破損が生じて延伸を行うには不具合がある不合格品の光ファイバ母材３であると判定する。つまり、制御部１１は、駆動モータ６のトルク値によって光ファイバ母材３の延伸の可不可を判定する。また、駆動モータ６は、トルク値が所定の値（つまり、しきい値）になるように徐々に増加させ、所定の値に到達した段階、又は、途中で急激にトルク値が減少した段階で停止させる。したがって、実際に光ファイバ母材の延伸を行う際に、光ファイバ母材が破損に起因して脱落することを防止することができる。
【００２１】
なお、制御部１１による合格、不合格の判断結果は、図示しない表示部に表示されて作業者が確認できるように構成することができる。
また、駆動モータ６は、トルク値がしきい値を越えた時点で合格品として停止し、不合格品の場合は、トルク値が所定時間増加しない場合に停止する。
そして、上記のようにして制御部１１が合格と判定した場合は、その光ファイバ母材３の延伸作業に移る。
【００２２】
（延伸中）
制御部１１は、光ファイバ母材３の延伸中に、検出部１６からの検出信号に基づいて、図４に示すように、所定時間間隔ｔ１におけるトルク値の変化量Ｔ１をモニタ（監視）する。そして、その変化率（Ｔ１／ｔ１）が、予め実験的に求めて記憶部１４に記憶させた所定の変化率と比較し、この所定の変化率を越えたときに、光ファイバ母材３に割れ等の破損が生じたと判定する。その後、制御部１１によって駆動モータ６を停止し、光ファイバ母材３に加えられる張力を解除する。このため、光ファイバ母材の延伸が中断又は中止することで、光ファイバ母材が破損に起因して脱落することを防止することができる。
言い換えれば、制御部１１は、変化パターンが所定のパターン（つまり、上記所定の変化率）になった段階で、駆動モータ６の駆動及び光ファイバ母材の加熱を停止する。
【００２３】
そして、制御部１１は、光ファイバ母材３に破損が生じたと判定した場合、延伸装置１０における駆動モータ６、回転駆動機構１２、加熱手段８及び移動機構７を停止させ、光ファイバ母材３の脱落を未然に防止する。
なお、この場合、制御部１１によって光ファイバ母材３に異常があることを図示しない表示部に表示する構成や、異常を知らせる警報を発して作業者に異常を知らせる構成としてもよい。
【００２４】
以上、説明したように、上記光ファイバ母材の延伸装置及び光ファイバ母材の延伸方法によれば、光ファイバ母材３に張力を付加する駆動モータ６のトルク値を検出する検出部１６からの検出信号に基づいて、制御部１１が駆動モータ６を制御するので、光ファイバ母材３を、作業者によってばらつきなく、適正な張力を付加しつつ延伸させることができ、光ファイバ母材３を破損なく高精度に縮径して延伸することができる。
【００２５】
また、制御部１１における判断結果から延伸前に光ファイバ母材３の割れ等の破損をスクリーニングするので、延伸中に破損して脱落する可能性が高い光ファイバ母材３を予め延伸される光ファイバ母材から除外し、延伸中の脱落などを防止することができる。
さらに、延伸中においては、駆動モータのトルク値の変化率に応じて、直ちに駆動モータを停止するなどの制御を行うことで光ファイバ母材に付加される張力を解除することができる。このため、延伸中における光ファイバ母材３の脱落等の損害を確実に防止することができる。
【００２６】
繰り返すと、本発明にかかる光ファイバ母材の延伸装置は、ガラス母材の両端部を把持して光ファイバ母材を軸回転させる一対のチャックと、光ファイバ母材を加熱軟化させる加熱手段とを有し、光ファイバ母材を延伸させる光ファイバ母材の延伸装置であって、チャックを移動する駆動モータと、駆動モータのトルク値に基づいて駆動モータの駆動を制御する制御部とを備えている。
また、本発明にかかる光ファイバ母材の延伸方法は、光ファイバ母材の延伸開始前に、ガラス母材を一対のチャックで把持し、チャックの駆動モータを駆動し、張力をガラス母材に加え、駆動モータのトルク値を検出し、トルク値に基づいて光ファイバ母材の延伸の可否を判定するものである。
さらに、本発明にかかる光ファイバ母材の延伸方法は、光ファイバ母材を加熱し、光ファイバ母材を延伸させる光ファイバ母材の延伸方法であって、ガラス母材を一対のチャックで把持し、チャックの駆動モータのトルク値の変化パターンを検出し、変化パターンに基づいて駆動モータを制御するものである。
【００２７】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、光ファイバ母材を基台の上方にて水平に支持させて延伸させる横型の延伸装置を例にとって説明したが、光ファイバ母材３を鉛直に支持して延伸する縦型の延伸装置にも適用可能であるのは勿論である。
また、一対のチャックそれぞれに駆動モータを設け、制御部により両方のチャックを相対移動な構成とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバ母材を破損なく高精度に延伸することが可能な光ファイバ母材の延伸装置及び光ファイバ母材の延伸方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光ファイバ母材の延伸装置の構成を説明する概略側面図である。
【図２】延伸装置の制御系を説明する機能ブロック図である。
【図３】延伸装置の制御部による延伸前における制御を説明するグラフ図である。
【図４】延伸装置の制御部による延伸中における制御を説明するグラフ図である。
【符号の説明】
１  基台
２ａ、２ｂ  チャック
３  光ファイバ母材
４  ダミー棒
５  把持部
６  駆動モータ
７  移動機構
８  加熱手段
１０  延伸装置
１１  制御部
１２  回転駆動機構
１３  サーボモータ
１４  記憶部
１５  制御部
１６  検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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