(57)【要約】【課題】所定方向にほぼ均一な特性を有する製造品を得ることを可能にするデータ通信システム及びガラス部材製造システムを提供する。【解決手段】ガラス部材製造システム１は、製造ユニットを制御する制御ユニット４と、この制御ユニット４と接続されたパソコン５とを備えている。パソコン５は、製造ユニットの各部を制御する為の複数の制御パラメータ等を格納したデータベース１３を有している。制御パラメータは、ワークの軸方向に対して複数設定されている。制御ユニット４は、データ送受信処理部１９と制御処理部２０とを有している。データ送受信処理部１９は、製造ユニットの制御に使用する制御パラメータをパソコン５に要求し、その時にパソコン５から送られてくる制御パラメータを順次取り込んでメモリ１７に保存する。制御処理部２０は、メモリ１７に保存された制御パラメータに従って製造ユニットの各部を制御する。【選択図】  図２
2004347804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工する際に使用されるデータ通信システムであって、
前記ワークを加工する製造ユニットを複数の制御パラメータに従って制御する制御ユニットと、
前記制御ユニットと接続され、データ入力可能であると共に前記制御ユニットとの間でデータ通信可能なコンピュータとを備え、
前記コンピュータは、前記複数の制御パラメータを格納したデータ格納部を有し、
前記制御ユニットは、前記データ格納部に格納された前記複数の制御パラメータの中から前記製造ユニットの制御に使用する制御パラメータを順次取り込んでメモリに保存するデータ取得手段を有することを特徴とするデータ通信システム。
【請求項２】
前記データ取得手段は、前記データ格納部に格納された前記複数の制御パラメータの中から、少なくとも次に使用する制御パラメータ及び次の次に使用する制御パラメータを予め取り込んでおくことを特徴とする請求項１記載のデータ通信システム。
【請求項３】
前記制御ユニットは、監視データを前記コンピュータに送出し、その時に前記コンピュータから送られてくる監視確認データと前記監視データとを比較することにより、前記コンピュータ上のアプリケーションの状態を監視する監視手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２記載のデータ通信システム。
【請求項４】
ワークを加工してガラス部材を製造する製造ユニットと、
前記製造ユニットを複数の制御パラメータに従って制御する制御ユニットと、
前記制御ユニットと接続され、データ入力可能であると共に前記制御ユニットとの間でデータ通信可能なコンピュータとを備え、
前記コンピュータは、前記複数の制御パラメータを格納したデータ格納部を有し、
前記制御ユニットは、前記データ格納部に格納された前記複数の制御パラメータの中から前記製造ユニットの制御に使用する制御パラメータを順次取り込むデータ取得手段と、前記データ取得手段により取り込んだ前記制御パラメータに応じて前記製造ユニットを順次制御する制御手段とを有することを特徴とするガラス部材製造システム。
【請求項５】
前記データ取得手段は、前記データ格納部に格納された前記複数の制御パラメータの中から、少なくとも次に使用する制御パラメータ及び次の次に使用する制御パラメータを予め取り込んでおくことを特徴とする請求項４記載のガラス部材製造システム。
【請求項６】
前記制御ユニットは、監視データを前記コンピュータに送出し、その時に前記コンピュータから送られてくる監視確認データと前記監視データとを比較することにより、前記コンピュータ上のアプリケーションの状態を監視する監視手段を更に有することを特徴とする請求項４又は５記載のガラス部材製造システム。
【請求項７】
前記ワークは円筒状又は円柱状を有し、
前記制御パラメータは、前記ワークの軸方向及び径方向の少なくとも一方に対して設定されたものであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載のガラス部材製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用のガラス部材などを製造する際に使用されるデータ通信システム及びガラス部材製造システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、ガラス部材を製造するものとしては、例えば特許文献１に記載されているようなガラス母材の製造装置が知られている。この文献に記載の製造装置は、反応管内に原料ガスを流しながら、加熱器を反応管の長手方向に沿って複数回往復移動させることにより、反応管の内壁にガラス層を形成するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２７１３２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば高品質な光ファイバを製造する為には、光ファイバの元となるガラス母材の長手方向の特性を均一にする事が非常に重要となる。しかし、上記従来技術のガラス母材の製造装置は、加熱器を往復移動させる際の下流側移動終了端位置を段階的に上流側に移動させるにより、堆積部分末端での反応管の破損を防ぐものであり、ガラス母材の長手方向の特性に関しては、何らの考慮もなされていない。
【０００５】
本発明の目的は、所定方向にほぼ均一な特性を有する製造品を得ることを可能にするデータ通信システム及びガラス部材製造システムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワークを加工する際に使用されるデータ通信システムであって、ワークを加工する製造ユニットを複数の制御パラメータに従って制御する制御ユニットと、制御ユニットと接続され、データ入力可能であると共に制御ユニットとの間でデータ通信可能なコンピュータとを備え、コンピュータは、複数の制御パラメータを格納したデータ格納部を有し、制御ユニットは、データ格納部に格納された複数の制御パラメータの中から製造ユニットの制御に使用する制御パラメータを順次取り込んでメモリに保存するデータ取得手段を有することを特徴とするものである。
【０００７】
このようなデータ通信システムを用い、例えば製造ユニットの所定部分を動かしてワークを加工する場合、その可動部分の移動方向に対して設定された多数の制御パラメータをコンピュータのデータ格納部に予め格納しておく。そして、制御ユニットは、データ格納部に格納された多数の制御パラメータの中から、必要とする制御パラメータのみを取り込んでメモリに保存し、その制御パラメータに応じて製造ユニットを制御する。このとき、メモリ内の制御パラメータは、順次更新されていくようにする。これにより、製造ユニット制御の実時間性を保障すべく、小容量のメモリを有する制御ユニットを使用する場合であっても、多数の制御パラメータに従った製造ユニットの制御が確実に行える。その結果、所定方向にほぼ均一な特性を有する製造品（加工品）を得ることができる。
【０００８】
好ましくは、データ取得手段は、データ格納部に格納された複数の制御パラメータの中から、少なくとも次に使用する制御パラメータ及び次の次に使用する制御パラメータを予め取り込んでおく。
【０００９】
ワークの加工時に、例えば製造ユニットの可動部分を往復移動させる場合は、その可動部分の折り返し位置が存在するが、この時に往路と復路とで折り返し位置の制御パラメータを変えることがある。ここで、制御ユニットが次に使用する制御パラメータのみを予め取り込んでおく場合には、可動部分が折り返し位置に達したときに、往路方向と復路方向で折り返し位置が重なる為、制御ユニットからの制御パラメータの取り込み要求がほぼ同時に発生し、制御パラメータの取り込み要求に対するコンピュータの応答が間に合わず、不都合が生じる可能性がある。そこで、制御ユニットが、次に使用する制御パラメータに加えて、次の次に使用する制御パラメータを予め取り込んでおくことで、可動部分が折り返し位置に達した時に必要とする制御パラメータを確実に得ることができ、動作不良を起こすことが防止される。
【００１０】
また、好ましくは、制御ユニットは、監視データをコンピュータに送出し、その時にコンピュータから送られてくる監視確認データと監視データとを比較することにより、コンピュータ上のアプリケーションの状態を監視する監視手段を更に有する。この場合、制御ユニットは、コンピュータ上のアプリケーションの状態が異常であると判断したときには、例えば製造ユニットを停止させるように制御する。従って、コンピュータ上のアプリケーションの誤動作によって、結果的に製造品の特性が悪化することを回避できる。
【００１１】
本発明のガラス部材製造システムは、ワークを加工してガラス部材を製造する製造ユニットと、製造ユニットを複数の制御パラメータに従って制御する制御ユニットと、制御ユニットと接続され、データ入力可能であると共に制御ユニットとの間でデータ通信可能なコンピュータとを備え、コンピュータは、複数の制御パラメータを格納したデータ格納部を有し、制御ユニットは、データ格納部に格納された複数の制御パラメータの中から製造ユニットの制御に使用する制御パラメータを順次取り込むデータ取得手段と、データ取得手段により取り込んだ制御パラメータに応じて製造ユニットを順次制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
このようなガラス部材製造システムにおいて、例えば製造ユニットの所定部分を動かしてガラス部材を製造する場合、その可動部分の移動方向に対して設定された多数の制御パラメータをコンピュータのデータ格納部に予め格納しておく。そして、制御ユニットは、データ格納部に格納された多数の制御パラメータの中から、必要とする制御パラメータのみを取り込んでメモリに保存し、その制御パラメータに応じて製造ユニットを制御する。このとき、メモリに保存する制御パラメータは、順次更新されていくようにする。これにより、製造ユニット制御の実時間性を保障すべく、小容量のメモリを有する制御ユニットを使用する場合であっても、多数の制御パラメータに従った製造ユニットの制御が確実に行える。その結果、所定方向にほぼ均一な特性を有する製造品（ガラス部材）を得ることができる。
【００１３】
好ましくは、データ取得手段は、データ格納部に格納された複数の制御パラメータの中から、少なくとも次に使用する制御パラメータ及び次の次に使用する制御パラメータを予め取り込んでおく。これにより、例えば製造ユニットの可動部分を往復移動させる場合に、上述したように、その可動部分が折り返し位置に達した時に必要とする制御パラメータを制御ユニットにおいて確実に得ることができるため、動作不良を起こすことが防止される。
【００１４】
また、好ましくは、制御ユニットは、監視データをコンピュータに送出し、その時にコンピュータから送られてくる監視確認データと監視データとを比較することにより、コンピュータ上のアプリケーションの状態を監視する監視手段を更に有する。この場合、コンピュータ上のアプリケーションの状態が異常であると判断したときには、例えば製造ユニットを停止させるように制御することで、コンピュータ上のアプリケーションの誤動作によって製造品の特性が悪化することを回避できる。
【００１５】
さらに、好ましくは、ワークは円筒状又は円柱状を有し、制御パラメータは、ワークの軸方向及び径方向の少なくとも一方に対して設定されたものである。この場合には、軸方向及び径方向の少なくとも一方にほぼ均一な特性を有する光ファイバ用のガラス部材を確実に得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るデータ通信システム及びガラス部材製造システムの好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るデータ通信システムを含むガラス部材製造システムの一実施形態を示す概略構成図である。同図において、ガラス部材製造システム１は、石英ガラス等からなる円筒状のガラス材２を加工して光ファイバ用プリフォーム（ガラス部材）を製造する製造ユニット３と、この製造ユニット３を制御する制御ユニット４と、この制御ユニット４と接続されたパーソナルコンピュータ（パソコン）５とを備えている。
【００１８】
製造ユニット３は、内付けＣＶＤ法（ＭＣＶＤ法）によりプリフォームを製造する装置であり、ガラス材２の両端を回転自在に支持する支持部６Ａ，６Ｂを有している。支持部６Ａには流量制御弁７が接続されており、例えばＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４，ＢＣｌ３等とＯ２等とからなる原料ガスが流量制御弁７を介してガラス材２の内部に供給される。支持部６Ｂには、ガラス材２内のガスを排気するための真空ポンプ８がモーターバルブ８ａを介して接続されている。また、支持部６Ｂには流量制御弁９が接続されており、Ｎ２等の圧調整用ガスが流量制御弁９を介して支持部６Ｂに導入される。これにより、支持部６Ｂ内の圧力が一定に保たれ、ガラス材２内部の圧力変動が抑えられる。
【００１９】
また、製造ユニット３は、ガラス材２を外側から加熱するための加熱源１０と、この加熱源１０をガラス材２の軸方向に往復移動（トラバース）させるモータ付きの駆動部１１と、加熱源１０の位置（移動量）を検出する位置センサ１２とを有している。加熱源１０としては、加熱バーナや加熱ヒータ等が用いられる。
【００２０】
なお、ここでは加熱源１０をガラス材２の軸方向に移動させるが、ガラス材２を加熱源１０に対して移動させる構成であっても良い。この場合には、駆動部１１及び位置センサ１２を支持部６Ａまたは支持部６Ｂに設け、支持部６Ａ，６Ｂを移動させる。
【００２１】
上記の流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１は、制御ユニット４によって制御される。制御ユニット４は、流量制御弁７の制御によって原料ガスの供給流量を制御し、モーターバルブ８ａの制御によって排気流量を制御し、流量制御弁９の制御によって圧調整用ガスの供給流量を制御し、加熱源１０の制御によってガラス材２の加熱温度を制御し、駆動部１１の制御によって加熱源１０の移動速度を制御する。上述したように、ガラス材２内部の圧力は、支持部６Ｂに導入する圧調整用ガスの流量により制御される。また、位置センサ１２の検出信号は、制御ユニット４に送られる。
【００２２】
以上のような製造ユニット３によってプリフォームを製造する場合は、図示しない駆動源によりガラス材２を回転させながら、原料ガスをガラス材２内に供給すると共に、駆動部１１により加熱源１０をガラス材２の軸方向に移動させる。すると、加熱源１０の移動に伴って、原料ガス中のＳｉＣｌ４等が酸化されてガラス微粒子（スス）が生成され、このガラス微粒子がガラス材２の内壁に堆積していく。そして、ガラス微粒子が更に加熱されると透明ガラス化し、ガラス層が形成される。このような加熱源１０の往復移動を所定の回数繰り返すことによって、所望の厚さのガラス層が形成されるようになる。
【００２３】
ところで、加熱源１０のトラバース動作における折り返し位置の近傍では、ガラス材２の内壁にガラス微粒子が付着しにくいため、原料ガスの供給流量を増やしたり、加熱源１０の移動速度を遅くする必要がある。また、環境の変化等によりガラス材２の性質が軸方向に対して変動することもある。このため、最終的にプリフォームの軸方向の性質を均一にする為には、加熱源１０の位置に応じて原料ガスの供給流量、真空ポンプ８の排気力、圧調整用ガスの供給流量、加熱源１０の加熱温度、加熱源１０の移動速度を変化させる必要がある。さらに、ガラス材２の内壁に形成されるガラス層が何層目であるかによっても、原料ガスの供給流量等を変える必要がある。
【００２４】
そこで、本実施形態では、流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１を制御するための制御パラメータをガラス材２の軸方向及び径方向に対して多数設定し、これらの制御パラメータに従って製造ユニット３の各部を制御していく様にする。
【００２５】
図２は、ガラス部材製造システム１の機能ブロックを示す図である。同図において、パソコン５は、複数の制御パラメータやトレンドログデータ等を格納したデータベース１３と、ユーザインターフェース・アプリケーション部１４と、非リアルタイム・アプリケーション部１５と、リアルタイム・アプリケーション部１６とを有している。
【００２６】
データベース１３に格納された複数の制御パラメータは、上記の通り流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１を制御する為のパラメータであり、ガラス材２を軸方向に沿って複数に区分けし、各々の区分け位置（以下、セグメント点とする）に対して加熱源１０のトラバース回数毎に設定したものである。
【００２７】
このとき、加熱源１０が原料ガス導入側から排気側に移動する往路では、加熱源１０を加熱させるが、加熱源１０が排気側から原料ガス導入側に移動する復路では、加熱源１０の加熱を停止させる。また、加熱源１０の移動速度は、往路よりも復路のほうが速くなるように構成される。このため、加熱源１０の折り返しタイミングでは、往路と復路が同じ位置（セグメント点）であるにも拘らず、往路用の制御パラメータと復路用の制御パラメータの両方を設定する。
【００２８】
なお、加熱源１０の往路時における移動速度は、例えば１０〜１００ｍｍ／ｍｉｎ程度であり、復路時における移動速度は、例えば３００ｍｍ／ｍｉｎ程度である。この場合には、セグメント点を例えば１０ｍｍピッチで設定する。
【００２９】
ユーザインターフェース・アプリケーション部１４は、オペレータが上記制御パラメータ等のデータ入力を行うものであり、実時間性が最も要求されない部分である。ユーザインターフェースＯＳとしては、機能の充実さに優れているＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）系ＯＳ等が用いられる。また、Ｗｉｎｄｏｗｓ系ＯＳ上のユーザインターフェースには、ＶＢ、ＪＡＶＡ、Ｃ＃、Ｖｉｓｕａｌ  Ｃ＋＋等といったＧＵＩに対する親和性の高い高級言語が使用される。
【００３０】
非リアルタイム・アプリケーション部１５は、オペレータによってデータ入力された制御パラメータをテキストデータとしてデータベース１３に格納したり、データベース１３に格納されている製造ユニット３に関するトレンドログデータやエラーログデータを読み込んでモニタ出力させるものである。非リアルタイム・アプリケーション部１５は、ある程度（通常は１ｓｅｃ以内、場合によっては２ｓｅｃ程度）の遅延があっても、システム停止に至らない部分である。ただし、ＧＵＩよりは信頼性、応答性ともに優れている事が望ましい。リアルタイム・アプリケーション部１６との通信部分は、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向言語を用いて構造化され、リアルタイム・アプリケーション部１６側の変更を吸収できる様になっている。
【００３１】
リアルタイム・アプリケーション部１６は、制御ユニット４と接続されており、遅延がシステムに対して重大な影響（停止、動作不良等）を与える為に実時間性が最も必要とされる部分である。リアルタイム・アプリケーション部１６は、制御ユニット４との通信を行うリアルタイムカーネル（例えばＩｎｔｉｍｅ）を稼働させ、通信経路として例えばイーサネットをベースとしたネットワーク（例えばＦＬ−ｎｅｔ）を使用する。このとき、製造ユニット３の加熱源１０の移動速度が３００ｍｍ／ｍｉｎ程度で、１０ｍｍピッチでの通信を可能とするには、２ｓｅｃに対して遅延が無いように、通信の応答時間（制御ユニット４から送信要求を発信してから応答するまでの時間）を設定する必要がある。ここでは、リアルタイム・アプリケーション部１６は、通信の応答速度として例えば２００ｍｓｅｃ以下を保証するように構成されている。なお、リアルタイム・アプリケーション部１６の機能については、後で詳述する。
【００３２】
このようなパソコン５において、Ｗｉｎｄｏｗｓ系ＯＳが稼働しているハードウェアに混在可能なソフトウェア（例えばＩｎｔｉｍｅ）を採用することにより、ハードウェア構成が簡単になる。また、標準（汎用）パソコンを使用可能であるため、システムを安価に構築することができる。
【００３３】
制御ユニット４は、メモリ１７と、操作部１８と、データ送受信処理部１９と、制御処理部２０と、アプリケーション状態監視処理部２１とを有している。メモリ１７は、パソコン５のデータベース１３に格納された複数の制御パラメータの一部を記憶するものである。操作部１８は、製造ユニット３によりプリフォームの製造を行う際に、オペレータが製造ユニット３の作動開始を指示するための手動ボタン等である。
【００３４】
データ送受信処理部１９は、操作部１８の指示信号及び位置センサ１２の検出信号に基づいて、製造ユニット３の制御に使用する制御パラメータをパソコン５に要求し、その時にパソコン５から送られてくる制御パラメータを順次取り込んでメモリ１７に保存する。制御処理部２０は、操作部１８の指示信号及び位置センサ１２の検出信号に基づいて、メモリ１７に保存された制御パラメータに従って流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１を制御する。アプリケーション状態監視処理部２１は、監視データをパソコン５に送出し、その時にパソコン５から送られてくる監視確認データと監視データとを比較することにより、パソコン５上のアプリケーションの状態を監視する。
【００３５】
図３は、データ送受信処理部１９によるデータ送受信処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず操作部１８により製造ユニット３の作動開始が指示されたかどうかを判断し（手順１０１）、製造ユニット３の作動開始が指示されたときは、メモリ１７を初期化する（手順１０２）。
【００３６】
続いて、最初に必要となる３つ以上（ここでは３つとする）のセグメント点に対応するデータ番号を、制御ユニット４とパソコン５との間の通信経路上の共通レジスタＲ（図２参照）にセットし（手順１０３）、制御パラメータ要求フラグを立てる（手順１０４）。ここで、最初に必要となる３つのセグメント点は、ガラス材２の最も原料ガス供給側に位置する初期セグメント点とその隣のセグメント点と更にその隣のセグメント点である。
【００３７】
その後、パソコン５から最初の３つのデータ番号及び各データ番号の制御パラメータを受信したかどうかを判断し（手順１０５）、データ番号及び制御パラメータを受信したときは、受信した各データ番号が手順１０３で要求した各データ番号と等しいことを確認する（手順１０６）。そして、受信した各制御パラメータをメモリ１７に転送し（手順１０７）、制御パラメータ要求フラグを解除する（手順１０８）。
【００３８】
続いて、位置センサ１２の検出信号に基づいて、移動中の加熱源１０が次のセグメント点に達したかどうかを判断する（手順１０９）。そして、加熱源１０が次のセグメント点に達したときは、加熱源１０が当該セグメント点に対して次の次に到達する２つ先のセグメント点に対応するデータ番号を通信経路上の共通レジスタＲにセットし（手順１１０）、制御パラメータ要求フラグを立てる（手順１１１）。
【００３９】
その後、パソコン５から２つ先のセグメント点に対応するデータ番号及び当該データ番号の制御パラメータを受信したかどうかを判断し（手順１１２）、データ番号及び制御パラメータを受信したときは、受信したデータ番号が手順１１０で要求したデータ番号と等しいことを確認する（手順１１３）。そして、受信した制御パラメータをメモリ１７に転送し（手順１１４）、制御パラメータ要求フラグを解除する（手順１１５）。
【００４０】
このとき、最も古い制御パラメータを消去して新たな制御パラメータを保存する、いわゆる先入れ先出し方式によって、受信した制御パラメータをメモリ１７に保存する。このため、メモリ１７には、常に３つのデータ番号の制御パラメータ、つまり使用中の制御パラメータと次に使用する制御パラメータと次の次に使用する制御パラメータだけが保存されることになる。
【００４１】
続いて、手順１１０で要求したデータ番号が最後かどうかを判断し（手順１１６）、最後のデータ番号でないときは、手順１０９に戻り、手順１０９〜１１５を繰り返し実行し、最後のデータ番号のときは、本処理を終了する。なお、最後のデータ番号か否かの判断は、例えば送信要求したデータ番号の個数をカウントすることにより行う。
【００４２】
図４は、制御処理部２０による製造ユニット３の制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず操作部１８により製造ユニット３の作動開始が指示されてから所定の時間が経過したかどうかを判断し（手順１２１）、所定の時間が経過したときは、一番最初のデータ番号（初期セグメント点に対応するデータ番号）の制御パラメータをメモリ１７から読み込む（手順１２２）。そして、その制御パラメータに応じて流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１を制御する（手順１２３）。
【００４３】
続いて、位置センサ１２の検出信号に基づいて、移動中の加熱源１０が次のセグメント点に達したかどうかを判断し（手順１２４）、加熱源１０が次のセグメント点に達したときは、当該セグメント点に対応するデータ番号の制御パラメータをメモリ１７から読み込む（手順１２５）。そして、その制御パラメータに応じて流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１を制御する（手順１２６）。
【００４４】
続いて、手順１２６で使用した制御パラメータが最後かどうかを判断し（手順１２７）、最後の制御パラメータでないときは、手順１２４に戻り、上記の手順１２４〜１２６を繰り返し実行し、最後の制御パラメータのときは、本処理を終了する。なお、最後の制御パラメータか否かの判断は、例えば図３の手順１１６と同様に、データ番号の個数をカウントすることにより行う。
【００４５】
また、図４には示されていないが、制御処理部２０は、アプリケーション状態監視処理部２１からアプリケーション異常情報（後述）が送られてきたときに、製造ユニット３の作動を停止させるように流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１を制御する機能をも有している。
【００４６】
図５は、アプリケーション状態監視処理部２１によるパソコン５上のアプリケーションの状態監視処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず一定周期で変化する監視データを、制御ユニット４とパソコン５との間の通信経路上の共通レジスタＲにセットする（手順１３１）。続いて、パソコン５から監視確認データを受信したかどうかを判断し（手順１３２）、監視確認データを受信したときは、受信した監視確認データが手順１３１でセットした監視データと異なるかどうかを判断する（手順１３３）。このとき、監視確認データが監視データと等しいときは、手順１３１に戻り、監視確認データが監視データと異なるときは、パソコン５上のアプリケーションが異常であると判断し、アプリケーション異常情報を制御処理部２０に送出する（手順１３４）。
【００４７】
図２に戻り、パソコン５のリアルタイム・アプリケーション部１６は、制御ユニット４のデータ送受信処理部１９から制御パラメータ送信要求があったときに、該当する制御パラメータをデータ送受信処理部１９に送出するデータ送受信処理部２２と、アプリケーション状態監視処理部２１からの監視データに対して応答を行うアプリケーション状態監視処理部２３とを有している。
【００４８】
図６は、データ送受信処理部２２によるデータ送受信処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず制御ユニット４のデータ送受信処理部１９から制御パラメータ要求フラグを受信したかどうかを判断し（手順１４１）、制御パラメータ要求フラグを受信したときは、要求されたデータ番号を確認する（手順１４２）。そして、確認したデータ番号を、制御ユニット４とパソコン５との間の通信経路上の共通レジスタＲに書き込み（手順１４３）、更に確認したデータ番号の制御パラメータをデータベース１３から取り出して通信経路上の共通レジスタＲに書き込む（手順１４４）。その後、データ送受信処理部１９から制御パラメータ要求フラグの解除を受信したかどうかを判断し（手順１４５）、フラグの解除を受信したときは、手順１４１に戻る。
【００４９】
図７は、アプリケーション状態監視処理部２３によるパソコン５上のアプリケーションの状態監視処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず制御ユニット４のアプリケーション状態監視処理部２１から監視データを受信したかどうかを判断し（手順１５１）、監視データを受信したときは、その監視データを確認し、そのデータを監視確認データとして、制御ユニット４とパソコン５との間の通信経路上の共通レジスタＲに書き込む（手順１５２）。
【００５０】
以上において、制御ユニット４のメモリ１７、データ送受信処理部１９及びアプリケーション状態監視処理部２１とパソコン５とは、ガラス部材製造システム１におけるデータ通信システムを構成するものである。
【００５１】
次に、以上のように構成したガラス部材製造システム１の動作について説明する。なお、製造ユニット３の支持部６Ａ，６Ｂには、ガラス材２が支持されている。また、加熱源１０は、初期位置（最も原料ガス供給側の初期セグメント点に対応する位置）にある。
【００５２】
まず、オペレータが操作部１８により製造ユニット３の作動開始を指示すると、制御ユニット４は、最初に必要となる３つのセグメント点に対応するデータ番号の各制御パラメータをパソコン５に対して要求する。すると、パソコン５は、データベース１３に格納されている多量の制御パラメータの中から、当該３つのデータ番号の制御パラメータを取り出して制御ユニット４に送る。制御ユニット４は、最初の３つのデータ番号の制御パラメータを受信すると、これらの制御パラメータをメモリ１７に保存する。
【００５３】
そして、制御ユニット４は、加熱源１０が初期位置にある時の初期セグメント点に対応するデータ番号の制御パラメータをメモリ１７から読み込み、その制御パラメータに応じて製造ユニット３の流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１を制御する。これにより、ガラス材２内に原料ガスが導入されると共に、加熱源１０が排気側に移動しながらガラス材２を加熱するようになり、ガラス材２の内壁にガラス層が形成され始める。
【００５４】
その後、加熱源１０が次のセグメント点に達すると、制御ユニット４は、当該セグメント点の２つ先のグメント点に対応するデータ番号の制御パラメータをパソコン５に対して要求する。すると、パソコン５は、データベース１３から当該データ番号の制御パラメータを取り出して制御ユニット４に送る。制御ユニット４は、要求したデータ番号の制御パラメータを受信すると、先に使用した制御パラメータをメモリ１７から消去し、パソコン５から取得した最新の制御パラメータをメモリ１７に保存する。
【００５５】
また、制御ユニット４は、加熱源１０が現在位置するセグメント点に対応するデータ番号の制御パラメータをメモリ１７から読み込み、その制御パラメータに応じて流量制御弁７，９、モーターバルブ８ａ、加熱源１０及び駆動部１１を制御する。これにより、必要に応じて、原料ガスの供給流量、加熱源１０の加熱温度及び移動速度等が変化した状態で、ガラス層の形成が継続される。
【００５６】
以後、上記と同様にして、加熱源１０の排気側への移動に伴って新たな制御パラメータが順次パソコン５から制御ユニット４に送られ、その制御パラメータに従って製造ユニット３の各部が順次制御される。これにより、ガラス材２の軸方向に沿ってガラス材２の内壁にガラス層が形成されていく。
【００５７】
その後、加熱源１０が折り返し位置に達すると、今度は復路用の制御パラメータに従って製造ユニット３の各部が制御されるようになる。このとき、加熱源１０は、加熱を停止した状態で、往路の移動速度よりも速い速度で初期位置まで戻る。
【００５８】
ここで、もし制御ユニット４が次の使用する制御パラメータだけを予め取り込んでいる場合には、加熱源１０の折り返しタイミングにおいて往路と復路のセグメント点が重なるため、不都合が生じることがある。つまり、制御ユニット４では、データ送受信処理の１スキャン内で制御パラメータをシフトさせる必要があるが、加熱源１０の折り返し位置において往路用制御パラメータから復路用制御パラメータにシフトさせる際に、制御ユニット４からの制御パラメータの取り込み要求に対するパソコン５の応答が間に合わず、必要とする制御パラメータが得られなくなる。例えば、全長が８００ｍｍのガラス材２を１０ｍｍずつ区分して８１のセグメント点を形成した場合には、往路の８１番目のセグメント点と復路の１番目のセグメント点は、折り返し点として重なることになる。このとき、加熱源１０が折り返し点に到達したときは、復路の２番目のセグメント点における制御パラメータが必要となるが、次の使用する制御パラメータまでしか取っておかないと、折り返し点では復路の１番目のセグメント点における制御パラメータしか得られない。その結果、製造ユニット３の動作不良が生じる可能性がある。
【００５９】
これに対し本実施形態では、制御ユニット４は、次に使用する制御パラメータに加えて、次の次に使用する制御パラメータを予め取り込んでおくので、加熱源１０が折り返し位置に達したときには、折り返し位置における往路用制御パラメータ及び復路用制御パラメータの両方が既に取り込まれており、更に復路の２番目のセグメント点における制御パラメータが得られる事になる。従って、加熱源１０の折り返し直後は、復路の１番目及び２番目のセグメント点における制御パラメータに従って順次製造ユニット３の各部が確実に制御されるため、製造ユニット３の動作不良を抑止することができる。
【００６０】
そして、上記のような加熱源１０の往復移動を所定回数繰り返し行うことで、ガラス材２の内壁に所望の厚さのガラス層が形成され、最終的に必要とするプリフォームが得られることになる。
【００６１】
また、プリフォームの製造中、制御ユニット４は、一定周期で変化する監視データを常にパソコン５に送出している。パソコン５は、監視データを受信すると、その監視データを確認し、監視確認データとして制御ユニット４に送出する。すると、制御ユニット４は、受信した監視確認データと送った監視データとを比較し、監視確認データが監視データと等しくないときは、パソコン５上のアプリケーションに異常が発生したものと判断し、製造ユニット３の作動を強制的に停止させる。これにより、パソコン５上のアプリケーションの不具合が原因で、得られるプリフォームの特性が悪化することを防止できる。
【００６２】
以上のように本実施形態にあっては、ガラス材２の軸方向及び径方向に対して設定された多数の制御パラメータに従って製造ユニット３の各部を制御するようにしたので、軸方向にほぼ均一な性質をもったプリフォームを製造することが可能となる。
【００６３】
即ち、制御ユニット４は、製造ユニット３の各部を制御するものであるため、実時間性（リアルタイム性）や安定性が要求される。ところが、実時間性や安定性を保障する制御ユニット４のメモリ１７は、必要な制御パラメータの量や拡張性に対応できないので、多量の制御パラメータを保存することはできない。これに対し本実施形態では、多量の制御パラメータが格納されたデータベース１３とリアルタイム・アプリケーション部１６とを有するパソコン５を制御ユニット４に接続し、制御ユニット４が必要とする制御パラメータのみを順次取り出してメモリ１７に保存し、このメモリ１７内の制御パラメータに応じて製造ユニット３の各部を制御する。従って、小容量のメモリ１７を使用する場合であっても、製造ユニット３の各部を制御パラメータに従って順次制御していくことが可能となり、これにより軸方向にほぼ均一な特性を有するプリフォームを得ることができる。
【００６４】
このとき、パソコン５と制御ユニット４との間におけるデータ通信の高速化により、加熱源１０を高速に動作させる事ができるため、１層のガラス層の厚みを薄くすることが可能となる。その結果、ガラス材２の軸方向に対してより正確なガラス層の形成が可能となる。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、製造ユニット３の各部を各セグメント点に対してステップ状に制御するものとしたが、製造ユニット３の各部の動作をスムーズに行うためには、直線補完を用いて２つのセグメント点間における制御量を求め、この制御量に従って製造ユニット３の各部を制御するのが望ましい。このとき、各セグメント点の位置をＳ（Ｘ０）、各セグメント点における制御パラメータをＳ（Ｘｋ）、現在のセグメント点から加熱源１０までの距離をＸとしたときに、２つのセグメント点間における制御量Ｙは、下記式で表わされる。
【式１】
2004347804.tif 000003
【００６６】
この場合には、加熱源１０が次のセグメント点に達する前に、次のセグメント点と次の次のセグメント点との間における制御量を予め求めておく必要があるため、加熱源１０の折り返しタイミングを考慮すると、現在のセグメント点から少なくとも３つ先までのセグメント点における各制御パラメータを予め制御ユニット４に取り込んでおく必要がある。このため、制御ユニット４のメモリ１７には、少なくとも４つのセグメント点における制御パラメータが保存される。
【００６７】
また、上記実施形態では、使用するパソコンを１台としたが、リアルタイム系と非リアルタイム系とで別々のパソコンを使用してもよい。このような２台のパソコンを用いて構築したガラス部材製造システム（データ通信システム）の一例を図８に示す。
【００６８】
同図において、ガラス部材製造システム３０は、制御ユニット４と接続されたパソコン３１と、このパソコン３１と通信経路３２を介して接続されたパソコン３３とを有している。通信経路３２は、例えばリアルタイム性の無いＴＣＰ／ＩＰ等で構成されている。パソコン３３は、上記のユーザインターフェース・アプリケーション部１４及び非リアルタイム・アプリケーション部１５を有している。パソコン３１は、上記のデータベース１３及びリアルタイム・アプリケーション部１６と、リアルタイム・アプリケーション部１６とつながるモニタ部３４とを有している。このように構成すれば、システムの拡張を図ることが可能となる。
【００６９】
また、上記実施形態のガラス部材製造システムは、ＭＣＶＤ法を用いてプリフォームを製造するものであるが、本発明は、外付けＣＶＤ法（ＯＶＤ法）を用いてプリフォームを製造するものにも適用可能である。ＯＶＤ法を使用する場合、例えば加熱源の移動速度が１０００ｍｍ／ｍｉｎ程度で、１０ｍｍピッチでの通信を行うには、データ通信システムでは、６００ｍｓｅｃに対して遅延が無いように通信の応答時間を設定する必要があり、加熱源の移動速度が２０００ｍｍ／ｍｉｎ程度で、１０ｍｍピッチでの通信を行うには、データ通信システムでは、３００ｍｓｅｃに対して遅延が無いように通信の応答時間を設定する必要がある。また、本発明は、プリフォームを加熱して細く長く引き伸ばすことで光ファイバを作る線引き工程にも適用可能である。
【００７０】
さらに、本発明は、そのようなガラス部材の製造に限らず、円筒状又は円柱状等のワークの加工に関するものであれば、適用可能である。このとき、例えば加工品の軸方向の特性を均一にする場合には、製造ユニットの各部を制御するための制御パラメータをワークの軸方向に対して多数設定し、例えば加工品の径方向の特性を均一にする場合には、製造ユニットの各部を制御するための制御パラメータをワークの径方向に対して多数設定する。また、例えば可動部の往復移動の回数により制御パラメータを設定する。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークを加工する製造ユニットを複数の制御パラメータに従って制御する制御ユニットと、制御ユニットと接続され、データ入力可能であると共に制御ユニットとの間でデータ通信可能なコンピュータとを備え、コンピュータは、複数の制御パラメータを格納したデータ格納部を有し、制御ユニットは、データ格納部に格納された複数の制御パラメータの中から製造ユニットの制御に使用する制御パラメータを順次取り込むデータ取得手段を有する構成としたので、所定方向にほぼ均一な特性を有する製造品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデータ通信システムを含むガラス部材製造システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すガラス部材製造システムの機能ブロック図である。
【図３】図２に示す制御ユニットのデータ送受信処理部によるデータ送受信処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図４】図２に示す制御ユニットの制御処理部による製造ユニットの制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図２に示す制御ユニットのアプリケーション状態監視処理部によるパソコン上のアプリケーションの状態監視処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図２に示すパソコンのデータ送受信処理部によるデータ送受信処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図２に示すパソコンのアプリケーション状態監視処理部によるアプリケーションの状態監視処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係るデータ通信システムを含むガラス部材製造システムの他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１…ガラス部材製造システム、２…ガラス材（ワーク）、３…製造ユニット、４…制御ユニット、５…パーソナルコンピュータ、１３…データベース（データ格納部）、１７…メモリ、１９…データ送受信処理部（データ取得手段）、２０…制御処理部（制御手段）、２１…アプリケーション状態監視処理部（監視手段）、３０…ガラス部材製造システム、３１，３２…パーソナルコンピュータ。
【図１】
2004347804.tif 000004
【図２】
2004347804.tif 000005
【図３】
2004347804.tif 000006
【図４】
2004347804.tif 000007
【図５】
2004347804.tif 000008
【図６】
2004347804.tif 000009
【図７】
2004347804.tif 000010
【図８】
2004347804.tif 000011