(57)【要約】【課題】再現性が高く、歩留の良好なガラスの延伸方法を提供する。【解決手段】本発明にかかるガラスロッドの延伸方法は、延伸するガラスロッド３の外径を第１の外径データとして延伸する前に測定し、予め取り込まれた延伸装置の操作データと、操作データを取り込んだ際のガラスロッドの外径である第２の外径データと、第１の外径データとに基づいてガラスロッド３の延伸を行う。【選択図】  図２
2004331445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスロッドを加熱しながら前記ガラスロッドの一方又は両方の延伸端を軸方向に移動させて延伸させるガラスロッドの延伸方法であって、延伸する前記ガラスロッドの外径を第１の外径データとして延伸する前に測定し、予め取り込まれた延伸装置の操作データと、該操作データを取り込んだ際のガラスロッドの外径である第２の外径データと、前記第１の外径データとに基づいて前記ガラスロッドの延伸を行うことを特徴とするガラスロッドの延伸方法。
【請求項２】
延伸後の前記ガラスロッドの目標外径をｒ１とし、実際に操作するときの前記延伸端の速度をｖ１とし、前記操作データが取り込まれたときの延伸後のガラスロッドの目標外径をｒ２とし、前記操作データが取り込まれたときの前記延伸端の速度をｖ２としたとき、ｖ１∝ｖ２×（ｒ２／ｒ１）２となるように前記延伸端を制御することを特徴とするガラスロッドの延伸方法。
【請求項３】
前記第１の外径データの外径をＲ１とし、実際に操作するときの前記延伸端の速度をＶ１とし、前記第２の外径データの外径をＲ２とし、前記操作データが取り込まれたときの前記延伸端の速度をＶ２としたとき、Ｖ１∝Ｖ２×（Ｒ１／Ｒ２）２となるように前記延伸端を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスロッドの延伸方法。
【請求項４】
ガラス母材の有効部で、延伸外径が安定して得られる区間を特定し、前記区間では基準延伸速度をＳ０とし、基準延伸外径をＤ０とし、前記第１の外径データにおける外径をＤ１とし、実際に操作する前記延伸端の速度をＳ１としたとき、Ｓ１∝Ｓ０×（Ｄ１／Ｄ０）２となるように前記延伸端を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のガラスロッドの延伸方法。
【請求項５】
前記操作データは、加熱されたガラスロッドの温度と、ガラスロッドと熱源との相対位置又は相対移動速度と、ガラスロッドの延伸端の延伸に伴う移動位置又は移動速度とのうち少なくとも１つに係るデータであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のガラスロッドの延伸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスの延伸方法に関し、特に、データを基に設備を制御し、自動的にガラスの延伸を行うガラスの延伸方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバ母材などのガラスを延伸する方法として、光ファイバ母材の軸方向に沿って移動する加熱手段によって加熱し、光ファイバ母材の両端を把持するチャックを移動させて光ファイバ母材に張力を加えることで光ファイバ母材を延伸する方法がある。
このとき、延伸後の光ファイバ母材の外径及びその有効部の長さが、いずれの光ファイバ母材においても一定にするため、作業熟練者が経験的に実施している作業手順及び条件に従い、他の作業者が繰り返し作業を行っていた（例えば、特許文献１など）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３４５４７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の延伸方法においては、作業者が手作業で行っており、また、延伸作業中に光ファイバ母材の温度及び形状の観察ができないため、延伸後の光ファイバ母材の寸法にばらつきが生じる点で改善の余地があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、再現性が高く、歩留の良好なガラス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、ガラスロッドを加熱しながらガラスロッドの一方又は両方の延伸端を軸方向に移動させて延伸させるガラスロッドの延伸方法であって、延伸するガラスロッドの外径を第１の外径データとして延伸する前に測定し、予め取り込まれた延伸装置の操作データと、操作データを取り込んだ際のガラスロッドの外径である第２の外径データと、第１の外径データとに基づいてガラスロッドの延伸を行うことを特徴とするガラスロッドの延伸方法によって達成される。
上記のガラスロッドの延伸方法によれば、ガラスロッドの温度及び形状が作業者により確認できない状態であっても、操作データ、第１の外径データ及び第２の外径データに基づいてガラスロッドが自動的に延伸されるように制御することができる。このため、延伸されるガラスロッドの寸法にばらつきが生じることなく、作業者が手で延伸する方法に比してより一層高い再現性でガラスロッドを延伸することができる。
ここで、操作データとは、加熱されたガラスロッドの温度と、ガラスロッドと熱源との相対位置又は相対移動速度と、ガラスロッドの延伸端の延伸に伴う移動位置又は移動速度とのうち少なくとも１つに係るデータである。
【０００６】
上記のガラスロッドの延伸方法は、延伸後のガラスロッドの目標外径をｒ１とし、実際に操作するときの延伸端の速度をｖ１とし、操作データが取り込まれたときの延伸後のガラスロッドの目標外径をｒ２とし、操作データが取り込まれたときの延伸端の速度をｖ２としたとき、ｖ１∝ｖ２×（ｒ２／ｒ１）２となるように延伸端を制御することが好ましい。
ここで、ガラスロッドにおける延伸端の速度とは、一方の端部を延伸する場合には延伸されない方の端部（非延伸端）に対する相対速度であり、両方の端部を延伸する場合には、両方の延伸端の相対速度である。
こうすれば、ガラスロッドを延伸する際にガラスロッドの延伸端を把持するチャックの移動速度を上記のように設定することで、同一の径のガラスロッドから延伸後の径の異なるガラスロッドを区別して製作することができる。
【０００７】
上記のガラスロッドの延伸方法は、第１の外径データの外径をＲ１とし、実際に操作するときの延伸端の速度をＶ１とし、第２の外径データの外径をＲ２とし、操作データが取り込まれたときの延伸端の速度をＶ２としたとき、Ｖ１∝Ｖ２×（Ｒ１／Ｒ２）２となるように延伸端を制御することが好ましい。
こうすれば、ガラスロッドを延伸する際にチャックの移動速度を上記のように設定すれば、異なるの径を有するガラスロッドから延伸後に同一の径を有するガラスロッドを製作することができる。
【０００８】
上記のガラスロッドの延伸方法は、ガラス母材の有効部で、延伸外径が安定して得られる区間を特定し、区間では基準延伸速度をＳ０とし、基準延伸外径をＤ０とし、第１の外径データにおける外径をＤ１とし、実際に操作する延伸端の速度をＳ１としたとき、Ｓ１∝Ｓ０×（Ｄ１／Ｄ０）２となるように延伸端を制御することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明にかかるガラスロッドの延伸方法が適用される延伸装置の一例を示す概略図である。以下、本実施形態においては、ガラスロッドとして光ファイバ母材を用いている。しかし、本発明にかかるガラスロッドを光ファイバ母材に限定するものではない。
図１示すように、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。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。
【００１０】
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、チャック移動機構６が備えられ、このチャック移動機構６によって移動するように構成されている。ここで、一対のチャック２ａ，２ｂの両方にチャック移動機構を設けてもよい。
【００１１】
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、バーナ等の加熱手段８が備えられている。加熱手段８は、加熱手段移動機構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ている。
【００１２】
本実施形態の延伸装置１０は、チャック２ａを移動するチャック移動機構６と、加熱手段移動機構７とを制御する信号を入力及び出力可能に接続された制御端末２０を備えている。
【００１３】
チャック移動機構６を駆動してチャック２ａを移動させると、このチャック２ａの把持部５に固定された光ファイバ母材３の端部（延伸端）が、軸方向に引っ張られて光ファイバ母材３において加熱された箇所が延伸することで移動する。つまり、チャック２ａの移動速度（以下、チャックの速度ともいう。）は、光ファイバ母材３の端部（延伸端）が軸方向に移動される速度に等しい。
【００１４】
図２は、延伸装置１０の制御系を示すブロック図である。
図２に示すように、制御端末２０は、制御部１１と記憶部１４とを備えている。制御部１１は、チャック移動機構６及び加熱手段移動機構７と電気的に接続されており、それぞれを制御可能に構成されている。
【００１５】
記憶部１４は、所定の操作データを貯蓄可能で、且つ、制御部１１と接続されており、延伸装置１０の運転時又は運転時前後において、必要に応じて操作データを制御部１１に送信する。ここで、操作データとは、例えば、作業熟練者による手動作による延伸が行われた際のチャックの移動速度やチャック移動機構及び加熱手段移動機構などの条件なでであり、予め読み込まれたものである。
操作データは、加熱されたガラスロッドの温度と、ガラスロッドと熱源との相対位置又は相対移動速度と、ガラスロッドの延伸端の延伸に伴う移動位置又は移動速度とのうち少なくとも１つに係るデータである。
【００１６】
図３は、本実施形態の延伸方法を説明するための光ファイバ母材３の拡大図を示している。図４は、光ファイバ母材を延伸させた際の、時間に対するチャック移動機構の速度の関係を示すグラフである。
図３に示すように、光ファイバ母材３は、外径がほぼ等しい定常部３ａと、この定常部３ａの軸方向両端部に位置し、それぞれダミー棒４側に向かって径が小さくなるテーパ部３ｂとからなる。
光ファイバ母材３は、その軸方向において、有効部Ａと、該有効部Ａの両端に配された非有効部ａ１とからなる。有効部Ａは、光ファイバ母材３の軸方向においてダミー棒４が挿入されていない部分である。
【００１７】
図４を参照すると、光ファイバ母材３を延伸した際において、時間に対してチャックを移動させる速度がほぼ一定になる領域（図中Ｔ２で示す領域。以下、領域Ｔ２とする。）が存在する。
本実施形態においては、予め領域Ｔ２の外径を第１の外径データとして測定する。この領域Ｔ２を予め取り込んだ操作データに基づいて延伸することで所望の光ファイバ母材３を製造する。また、この所望の光ファイバ母材３の外径を第２の外径データとする。本実施形態のガラスロッドの延伸方法は、延伸するガラスロッドの外径を第１の外径データとして延伸する前に測定し、予め取り込まれた延伸装置の操作データと、この操作データを取り込んだ際のガラスロッドの外径である第２の外径データと、第１の外径データとに基いてガラスロッドの延伸を行うものである。
具体的には、最初に、延伸作業の熟練者によって手作業により光ファイバ母材（ガラスロッド）の延伸を数回行ない、このときの領域Ｔ２におけるチャックの速度と、延伸されたガラスロッドの外径を得る。このチャックの速度を操作データとし、その操作データを得た際に延伸されたガラスロッドの外径を第２の外径データとし、図２に示す制御端末２０の記憶部１４にそれぞれ貯蓄する。このとき、操作データとするチャックの速度は、延伸後の光ファイバ母材の平均延伸外径及び延伸有効長が最も目標値に近いものを用いる。
次に、他の作業者によって、予め取り込まれた上記操作データと第２の外径データに基づいて光ファイバ母材を延伸する。このとき、延伸される光ファイバ母材の目標とする外径を第１の外径データとする。
【００１８】
光ファイバ母材３を延伸するときには、図２に示すように、制御部１１は、記憶部１４から得た操作データ、第１の外径データ及び第２の外径データに基づいて、チャック移動機構６へ信号を出力してチャック２ａ（図１参照）の移動を制御する。制御部１１は、加熱手段移動機構７へ信号を出力して、加熱手段８の移動を制御してもよい。このとき、光ファイバ母材３と加熱手段との相対速度を制御してもよい。また、制御部１１は、加熱手段８へ信号を出力し、加熱の制御をしてもよい。
【００１９】
本実施形態の延伸方法によれば、ガラスロッド（光ファイバ母材）が操作データ、第１の外径データ及び第２の外径データに基づいて自動的に延伸されるように制御される。また、光ファイバ母材の温度及び形状が作業者により確認できない状態であっても、ガラスロッドが適正な条件で延伸されるように制御することができる。このため、延伸されるガラスロッドの寸法にばらつきが生じることなく、作業者が手で延伸する方法に比してより一層高い再現性でガラスロッドを延伸することができる。
【００２０】
次に、図５を参照し、上記本発明にかかる延伸方法における、同一の外径を有するガラスロッド（光ファイバ母材）からそれぞれ異なる外径を有するガラスロッドを得るため、チャックの速度を所定の値に設定する工程を説明する。
図５は、外径Ｒ０のガラスロッドを延伸した場合に、延伸後の外径がｒ１となるガラスロッドと、延伸後の外径がｒ２となるガラスロッドとの状態を模式的に示している。ここで、図４において、分かりやすくするため、延伸後の外径がｒ２となるガラスロッドを破線で示している。
【００２１】
外径Ｒ０のガラスロッドを、延伸後において外径（第２の外径データ）がｒ２となるように延伸した際のチャックの速度がｖ２である場合を考える。また、外径Ｒ０のガラスロッドを、延伸後において外径（第１の外径データ）がｒ１となるように、実際に操作するチャックの速度をｖ１とする。すると、実際に操作するチャックの速度ｖ１はｖ２×（ｒ２／ｒ１）２に比例する。つまり、ｖ１∝ｖ２×（ｒ２／ｒ１）２と表すことができる。ここで、チャックの速度とは、ガラスロッドの延伸端を軸方向に移動させる速度に等しい。また、ガラスロッドにおける延伸端の速度とは、一方の端部を延伸する場合には延伸されない方の端部（非延伸端）に対する相対速度であり、両方の端部を延伸する場合には、両方の延伸端の相対速度である。
言い換えれば、延伸後の前記ガラスロッドの目標外径をｒ１とし、実際に操作するときの延伸端の速度をｖ１とし、操作データが取り込まれたときの延伸後のガラスロッドの目標外径をｒ２とし、操作データが取り込まれたときの延伸端の速度をｖ２としたとき、ｖ１∝ｖ２×（ｒ２／ｒ１）２となるように延伸端を制御する。
【００２２】
こうすれば、上記の延伸方法を用いてガラスロッドを延伸する際に、目標とするガラスロッドの外径が異なる場合であっても、上記のようにチャックの速度を設定することで延伸データに基づいて適宜延伸を行うことができる。
【００２３】
次に、図６を参照し、上記本発明にかかる延伸方法における、異なる外径を有するガラスロッド（光ファイバ母材）から同一の外径を有するガラスロッドを得るため、チャックの速度を所定の値に設定する工程を説明する。
図６は、外径Ｒ１、Ｒ２の各ガラスロッドを延伸し、延伸後の外径がｒ０となるガラスロッドの状態を模式的に示している。ここで、図６において、分かりやすくするため、延伸前の外径がＲ２であるガラスロッドを破線で示している。
【００２４】
外径Ｒ２のガラスロッドを、延伸後において外径がｒ０となるように延伸した際のチャックの速度をＶ２とする。このとき、外径Ｒ１のガラスロッドを、実際に延伸して外径がｒ０とするため、チャックの速度をＶ１で移動するものとする。このとき、チャックの速度Ｖ１は、Ｖ２×（Ｒ１／Ｒ２）２に比例する。
【００２５】
こうすれば、上記の延伸方法を用いてガラスロッドを延伸する際に、異なる外径を有するガラスロッドをそれぞれ延伸する場合であっても、上記のようにチャックの速度を設定することで、延伸データに基づいて延伸後のガラスロッドの外径が同一の値になるように延伸を行うことができる。
言い換えれば、第１の外径データの外径をＲ１とし、実際に操作するときの延伸端の速度をＶ１とし、第２の外径データの外径をＲ２とし、操作データが取り込まれたときの延伸端の速度をＶ２としたとき、Ｖ１∝Ｖ２×（Ｒ１／Ｒ２）２となるように延伸端の速度データを変換し、制御する。
【００２６】
（第１実施例）
上記のガラスロッドの延伸方法を用いて、延伸開始位置（ガラスロッドと加熱手段との相対位置）と１秒毎のガラスロッドの温度、加熱手段（熱源）の移動速度、チャックの移動速度を記録し、同一外径且つ同一長さのガラス母材を用いて延伸の再現性を確認する試験を行った。一方で、従来のガラスロッドの延伸方法を用いて同じガラスロッドを延伸する試験を行った。そして、本発明にかかるガラスロッドの延伸方法の効果を確かめるため、それぞれの試験の結果を比較した。
【００２７】
本試験において、ガラスロッドとして、外径４０ｍｍで軸方向長さが３００ｍｍの光ファイバ母材を用いた。そして、目標外径（本試験において外径２０ｍｍ）に達するまで延伸を行ない、延伸後の延伸有効長及び延伸歩留を求めた。本試験において、延伸有効長は、２０（本試験の目標外径）±０．５ｍｍ範囲内の部分である。また、延伸歩留は、延伸歩留＝（延伸後の有効部体積）／（延伸前有効部体積）＝（目標外径２×有効長）／（外径２×長さ）の式により算出されたものとする。本実施例において、延伸歩留が７５％以上となる場合を延伸成功と判断する。各延伸方法をそれぞれ５回づつ行ない、成功率を比較する。結果を下記の表１に示す。
【００２８】
【表１】
2004331445.tif 000003
【００２９】
表１に示すように、従来のガラスロッドの延伸方法は延伸成功が４０％であったの対し、本発明にかかるガラスロッドの延伸方法は延伸成功が８０％であった。
【００３０】
（第２実施例）
次に、ガラスロッドとして、外径４０ｍｍで軸方向長さが３００ｍｍの光ファイバ母材を用いた。そして、上記実施例と同様の試験を行った。目標外径、延伸後の延伸有効長及び延伸歩留は上記実施例と同じである。結果を下記の表２に示す。
【００３１】
【表２】
2004331445.tif 000004
【００３２】
表２に示すように、従来のガラスロッドの延伸方法は延伸成功が４０％であったの対し、本発明にかかるガラスロッドの延伸方法は延伸成功が１００％であった。
上記各実施例により、本発明にかかるガラスロッドの延伸方法を用いることで、歩留の良いガラスロッドを製造できることがわかった。
【００３３】
本発明にかかるガラスロッドの延伸方法において、ガラス母材の有効部で、延伸外径が安定して得られる区間を特定し、前記区間では基準延伸速度をＳ０とし、基準延伸外径をＤ０とし、前記第１の外径データにおける外径をＤ１とし、実際に操作する前記延伸端の速度をＳ１としたとき、Ｓ１∝Ｓ０×（Ｄ１／Ｄ０）２となるように前記延伸端を制御することが好ましい。
基準延伸速度とは、過去の実施データのうち最適な結果が得られたときの延伸速度であり、基準延伸外径とは、そのときの外径データである。ここで、基準外径が上記第２の外径データとして機能している。
こうすれば、外径の異なる場合であっても再現性良く延伸を行うことができる。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、再現性が高く、歩留の良好なガラスの延伸方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施形態例のガラスロッドの延伸方法を説明する延伸装置の概略図である。
【図２】図１に示す延伸装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】ガラスロッド（光ファイバ母材）を示す図である。
【図４】ガラスロッド（光ファイバ母材）を延伸した場合の時間に対するチャック速度の関係を示すグラフである。
【図５】本発明にかかる延伸方法において、チャックの速度を所定の値に設定する工程の一例を説明する模式図である。
【図６】本発明にかかる延伸方法において、チャックの速度を所定の値に設定する工程の別の例を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  基台
２ａ、２ｂ  チャック
３  光ファイバ母材（ガラスロッド）
４  ダミー棒
５  把持部
６  チャック移動機構
７  加熱手段移動機構
８  加熱手段
１０  延伸装置
１１  制御部
１４  記憶部
２０  制御端末
【図１】
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【図２】
2004331445.tif 000006
【図３】
2004331445.tif 000007
【図４】
2004331445.tif 000008
【図５】
2004331445.tif 000009
【図６】
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