(57)【要約】【課題】線引タワーに取り付けられた光ファイバ母材の振動を抑制し、光ファイバの品質低下や製造中における光ファイバの断線を防止する。【解決手段】光ファイバ５の線引タワー１と、線引タワーの上部に搭載され、光ファイバ母材４を加熱溶融し紡糸する線引炉３と、線引タワーに搭載された制振装置２と、線引タワーに取り付けられた光ファイバ母材のダミー母材８と、ダミー母材８の振動を検出する加速度計３５、変位計３６等のセンサと、センサの出力をフィードバックする制御装置（ＰＬＣ）３７とからなり、ダミー母材８の振動によって光ファイバ母材４の振動を模擬し、制振装置２によって光ファイバ母材４の振動をアクティブに抑制する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線引タワーと、前記線引タワーの上部に搭載され、光ファイバ母材を加熱溶融し光ファイバを紡糸する線引炉と、前記線引タワーに搭載され、前記光ファイバ母材の振動を抑制する制振装置と、前記線引タワーに取り付けられた前記光ファイバ母材のダミー母材と、前記ダミー母材の振動を検出するセンサとからなり、前記センサの出力に基づき前記制振装置を制御することを特徴とする光ファイバの線引装置。
【請求項２】
前記ダミー母材は、前記ダミー母材の固有振動数を前記光ファイバ母材の固有振動数と一致または近似するように調整する調整機構を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバの線引装置。
【請求項３】
前記ダミー母材は、前記光ファイバ母材の移動に追随して移動する移動機構に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバの線引装置。
【請求項４】
前記ダミー母材は、振動を検出するセンサを有し、前記センサの出力を制御装置にフィードバックし、前記制振装置を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の光ファイバの線引装置。
【請求項５】
前記ダミー母材は、複数の金属製片により、分割、組立自在に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の光ファイバの線引装置。
【請求項６】
制振装置を搭載した線引タワーの上部に線引炉を搭載し、前記線引炉によって光ファイバ母材を加熱溶融して光ファイバを紡糸する光ファイバの線引方法であって、前記線引タワーに前記光ファイバ母材のダミー母材を取り付け、前記ダミー母材の振動を検出し、振動の検出結果に基づき前記制振装置を制御して前記光ファイバ母材の制振を行いながら前記光ファイバを紡糸することを特徴とする光ファイバの線引方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線引タワーに光ファイバ母材とともに光ファイバ母材のダミー母材を取り付け、ダミー母材の振動に基づき制振装置を制御して、光ファイバ母材の振動をアクティブに制振しながら光ファイバを紡糸する光ファイバの線引装置及び線引方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、石英等からなる光ファイバ母材を線引炉に供給し、その先端を加熱溶融し、溶融部分を線引炉下部より引き出し、所望の径の光ファイバに紡糸し、冷却装置により冷却した後、被覆装置により紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂を被覆し、被覆が硬化した後、巻取り装置の巻取りボビンに巻取ることによって製造される。
【０００３】
光ファイバの線引装置の線引タワーは、光ファイバの線引速度の高速化により高層化が進み、また線引きされる光ファイバ母材のサイズ（重量、長さ）も大型化している。そのため、光ファイバ母材を溶解し、光ファイバを紡糸する線引タワーは、地震、道路等の交通手段その他に基づく外部振動の影響を受けやすくなっている。
【０００４】
光ファイバの線引中に線引タワーが振動し、線引タワーに取り付けられた光ファイバ母材、線引炉、被覆装置等が振動すると、その振動により線引きされる光ファイバの品質が低下し、最悪の場合には光ファイバが断線してしまうこともある。
したがって、光ファイバの製造において、光ファイバを安定して一定の径とし、また被覆を安定して一定の厚さとするためには、光ファイバ母材を取付機構を介して支持し、線引炉、被覆装置等を搭載する線引タワーは、光ファイバの線引中に振動しないようにしなければならない。
【０００５】
そのため、従来は、線引タワーを防振台や防振ゴムの上に設置して、外部振動を遮断し、線引タワーに外部振動が伝播しないようにしていた。しかし、防振台もバネ及びゴム等の材料を使用しており、固有振動数が低くなっており剛性が少なく柔軟であるため、わずかな荷重で変形する。このような防振台の上に線引タワーが搭載されているため、作業者が線引タワーで作業する場合、それだけで線引タワーが振動してしまうことがある。
【０００６】
また、線引タワーに制振装置を搭載し、線引タワーの振動をアクティブに抑制するものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
図６は、従来の光ファイバの線引装置の一例を示す図である。図中、１は線引タワー、２は制振装置、３は線引炉、４は光ファイバ母材（プリフォーム）、５は光ファイバ、６は被覆装置、７はガイドプーリである。
【０００７】
制振装置２は、線引タワー１の最上部に搭載され、水平の２方向別に振動を抑制するアクティブ振動防止手段と、線引タワー１それ自体の振動を検出する振動センサと、制御手段からなり、振動センサ出力を制御手段を介してアクティブ振動防止手段に入力し、線引タワー１の振動をアクティブに抑制することにより、把持している光ファイバ母材４及び光ファイバ５の振動を抑制し、光ファイバ５の外径の変動や被覆の厚みの変動等を防止することができる。
【０００８】
しかし、図６に示す従来の光ファイバの線引装置によれば、振動する線引タワーの制振は可能であるが、線引タワーに取り付けられている光ファイバ母材４の振動を抑制することは不十分であり、線引きされる光ファイバの断線を完全に防止することは困難である。
【０００９】
線引タワーの振動に起因する光ファイバの振動、断線は、線引タワーそれ自体の振動だけでなく、線引タワーと固有振動数が異なる光ファイバ母材それ自体の振動が大きく影響している。線引タワーの振動と光ファイバ母材の振動は通常一致しておらず、制振装置で線引タワーの振動の振動を抑制しても、光ファイバ母材の振動は必ずしも収まらない場合があり、その場合、線引きされている光ファイバそれ自体の振動は収まらない。
【００１０】
したがって、制振装置によって光ファイバ母材それ自体の振動を抑制するには、光ファイバ母材の振動の挙動を知ることが必要である。しかし、光ファイバ母材の線引中、光ファイバ母材は２０００℃以上の高温の線引炉中に収納されて溶融されており、光ファイバ母材それ自体の振動の挙動（加速度、変位等）を得ることは困難である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１３２４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した事情に鑑みなされたもので、線引タワーに取り付けられた光ファイバ母材の振動を抑制し、光ファイバの品質低下や製造中における光ファイバの断線等を防止することができる光ファイバの線引装置及び線引方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバの線引装置は、線引タワーと、線引タワーの上部に搭載され、光ファイバ母材を加熱溶融し光ファイバを紡糸する線引炉と、線引タワーに搭載され、光ファイバ母材の振動を抑制する制振装置と、線引タワーに取り付けられた光ファイバ母材のダミー母材と、ダミー母材の振動を検出するセンサとからなり、センサの出力に基づき制振装置を制御することを特徴とし、これにより、線引タワーに取り付けられた光ファイバ母材の振動を抑制し、光ファイバの品質低下や製造中における光ファイバの断線等を防止する。
【００１４】
また、本発明の光ファイバの線引方法は、制振装置を搭載した線引タワーの上部に線引炉を搭載し、線引炉によって光ファイバ母材を加熱溶融して光ファイバを紡糸する光ファイバの線引方法であって、線引タワーに光ファイバ母材のダミー母材を取り付け、ダミー母材の振動を検出し、振動の検出結果に基づき制振装置を制御して光ファイバ母材の制振を行いながら光ファイバを紡糸することを特徴としながら光ファイバを紡糸することができ、これにより、線引タワーに取り付けられた光ファイバ母材の振動を抑制しながら光ファイバを紡糸することができ、光ファイバの品質低下や製造中における光ファイバの断線等を防止する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例による光ファイバの線引装置を示す概略の全体構成図、図２は、図１に示す線引タワー上部を拡大して示す図である。図中、１は線引タワーで図６に示す従来の線引タワーと同様のものである。２は制振装置、３は線引炉、４は光ファイバ母材、５は光ファイバ、６は被覆装置、７はガイドプーリである。
【００１６】
図３は、制振装置の概略を示す図で、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側面図である。線引タワー１は基盤または防振台上に垂直に設置され、最上部に制振装置２が搭載されている。制振装置２は、従来知られたもので、Ｘ方向質量駆動部２１とＹ方向質量駆動部２２とからなる。一般的に線引タワー１の固有振動数は１．５〜１．８Ｈｚであるので、Ｘ方向質量駆動部２１とＹ方向質量駆動部２２は、１．０〜３．０Ｈｚの振動を抑制するような設計とされる。
【００１７】
Ｘ方向質量駆動部２１は、負荷質量２３のネジ穴がボールネジ２４に直結されていることにより、Ｘ方向左右に直線移動可能であり、ボールネジ２４の軸回転により負荷質量２３が小さな摩擦力でＸ方向左右にスライド移動するように構成されている。ボールネジ２４の軸は継手２５を介してモータ２６の軸に結合されている。
【００１８】
Ｙ方向質量駆動部２２は、Ｘ方向質量駆動部２１と同様のものであり、負荷質量２７がモータ２８によりＹ方向にスライド移動可能である。負荷質量２３、２７の各質量は必ずしも等しくはなく、線引タワー１の非対称性を考慮して設計される。質量駆動部は、図３に示すものに限らず、偏心重りを用いる等少なくとも１つの負荷質量を駆動してアクティブに振動を防止するものであればよい。
【００１９】
線引炉３は線引タワー１の上方に搭載され、石英等からなる光ファイバ母材４が挿入され、光ファイバに紡糸される。光ファイバ母材４は、その上端部が石英製のスリーブ１５を介して石英製の支持棒１４に結合されている。石英製のスリーブ１５はいわゆる嵌合構造を有し、光ファイバ母材４とスリーブ１５間、スリーブ１５と支持棒１４間は、互いに直交するアルミナセラミック製等のピンによって、支持棒１４から垂下した状態で自在に揺動することができる。
【００２０】
線引タワー１の線引炉３の上方には、上下方向に延びるスライドレール１１が設けられており、スライドレール１１には光ファイバ母材４を上下動させるフィーダ１２が摺動自在に嵌合しており、フィーダ１２には線引タワー１の外方に向かって突出して母材用アーム１３が設けられ、母材用アーム１３の先端に設けられた図示しないチャックには支持棒１４が着脱自在に支持されている。
【００２１】
フィーダ１２は、その位置、移動速度等が図示しないフィーダ制御装置によって制御され、支持棒１４によって支持した光ファイバ母材４を上方より線引炉３に供給し、光ファイバ母材４の先端を加熱溶融し、溶融部分を線引炉下部より引き出すことによって光ファイバが紡糸されるとともに光ファイバ母材下端が消費される。フィーダ１２は、光ファイバ母材下端が消費されて、下端が上方へ移動してしまうのを補償するように連続的に下方に移動される。
【００２２】
また、フィーダ１２は線引タワー１の内方に向かって突出してダミーアーム１６が設けられ、ダミーアーム１６の先端に設けられた図示しないチャックにはダミー支持棒１７が着脱自在に支持される。ダミー支持棒１７には、ダミースリーブ１８を介してダミー母材８が取り付けられる。ダミー支持棒１７やダミースリーブ１８は、石英製の支持棒１４やスリーブ１５を模擬したもので、石英製の支持棒やスリーブの振動条件が近似できる構造であれば適宜の材質及び適宜の構造とすることができる。
【００２３】
ダミー母材８は、石英製の光ファイバ母材４を模擬したもので、金属のほか適宜材質によって形成される。石英製の光ファイバ母材４は、線引炉３において光ファイバ５を紡糸することによって、光ファイバ母材下端が絶えず消費され寸法が短縮化されるので、模擬精度を向上する点から、ダミー母材８も光ファイバ母材４の下端の消費とともに、その全長を短縮する。
【００２４】
なお、図２に示す実施例では、ダミー母材８はフィーダ１２から線引タワー１の内側に向かって突出したダミーアーム１６によって線引タワー１の内部に取り付けられ、光ファイバ母材４の移動と同期して移動する構成であったが、ダミー母材８を光ファイバ母材４と独立して移動可能とし、また線引タワー１の外部に取り付けるようにすることも可能である。
【００２５】
図４は、ダミー母材の一実施例を分解して示す側面図である。ダミー母材８は、光ファイバ母材４を模擬したもので、その材質はアルミニウム等の金属のほか、樹脂、セラミック等適宜の材質が適用可能である。光ファイバ母材４は光ファイバを紡糸するにしたがってその先端から徐々に消費され、全長が短くなってゆくものであるから、ダミー母材８の全長も対応して短くしてゆく必要がある。そのため、ダミー母材８は、図４に示すように全体を複数のブロック片３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…に分割し、ビス３３を用いて分解、組立が可能な構成である。なお、実験の結果、光ファイバ母材４の固有振動数は、製造当初の最大長さ時と製造終期の最小長さ時とで、０．５Ｈｚ程度変化することが知られている。
【００２６】
ダミー母材８は、模擬精度を向上させる点から、光ファイバの線引中において光ファイバ母材４の全長の変化に合わせ、適宜のタイミングでブロックを１個ずつ取り除くことが望ましいが、その際ダミー母材８に衝撃を与えるとその衝撃が光ファイバ母材４に伝搬し光ファイバの品質を低下させることとなる。したがって、ブロック相互は簡単な構造で確実に結合することができ、ブロック相互の分離時に衝撃を発生させることのない結合具でなければならないが、ビスに限らず、ピン、クランプ等の固定具を用いた機構とすることができる。
【００２７】
前述したように、光ファイバ母材４の固有振動数は、製造当初の最大長さ時と製造終期の最小長さ時とで、０．５Ｈｚ程度変化することが知られているから、種々の事情によりそれほど高精度に制振する必要のない場合には、ダミー母材８の長さや質量を、光ファイバ母材４が約半分消費されたときの長さや質量とほぼ等しくしておけばよい。
【００２８】
ダミー母材８は、ダミー母材自体の振動を検出するセンサを有している。センサは、ダミー母材８のＸ軸、Ｙ軸方向の加速度、変位等を検出する加速度計３５、変位計３６とすることができ、ダミー母材８の最上位のブロック片３２ａに取り付けられる。また、ダミー母材の振動を検出するセンサは、線引タワー１側に設け、ダミー母材と無接触で検出するように構成することも可能である。
【００２９】
図５は、線引タワー上部及び制振装置の制御系を示す図である。なお、図５では光ファイバ母材４全長が約半分の長さに消費された例を示している。ダミー母材８の振動を検出する加速度計３５、変位計３６等のセンサからの加速度、変位に関する信号は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３７に出力され、制振装置２がダミー母材８の振動を抑制する演算を行い、その結果によって制振装置２を制御する。ここで、ダミー母材の固有振動数は光ファイバの線引中ほぼ等しく設定されるから、ダミー母材の振動が抑制されると、光ファイバ母材の振動も抑制されることになる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次のような効果を奏する。線引タワーに取り付けられた光ファイバ母材の振動を抑制することにより、光ファイバの品質低下や製造中における光ファイバの断線等を防止することができる光ファイバの線引装置及び線引方法を提供することができる。
【００３１】
光ファイバの線引中に知ることの困難な線引炉中の光ファイバ母材の挙動を、ダミー母材の挙動によって知り、光ファイバ母材の振動を確実に制振することができ、高品質の光ファイバを製造することができる。
【００３２】
また、光ファイバの線引中にダミー母材の固有振動数を光ファイバ母材の固有振動数と一致または近似するように調整可能であるので、光ファイバ母材の振動を正確に模擬することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による光ファイバの線引装置を示す概略の全体構成図である。
【図２】線引タワー上部を拡大して示す図である。
【図３】制振装置の概略を示す図で、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側面図である。
【図４】ダミー母材を分解して示す側面図である。
【図５】線引タワー上部及び制振装置の制御系を示す図である。
【図６】従来の光ファイバの線引装置を示す概略の全体構成図である。
【符号の説明】
１…線引タワー、２…制振装置、３…線引炉、４…光ファイバ母材、５…光ファイバ、６…被覆装置、７…ガイドプーリ、８…ダミー母材、１１…スライドレール、１２…フィーダ、１３…母材用アーム、１４…支持棒、１５…スリーブ、１６…ダミーアーム、１７…ダミー支持棒、１８…ダミースリーブ、２１…Ｘ方向質量駆動部、２２…Ｙ方向質量駆動部、２３、２７…負荷質量、２４、２９…ボールネジ、２５、３０…継手、２６、２８…モータ、３２ａ〜３２ｆ…ブロック片、３３…ビス、３５…加速度計、３６…変位計、３７…ＰＬＣ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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