(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＡＤ法において、鉛直線と一致したスート引上げ回転軸上の基準スート堆積位置に対し所定の相対位置に鉛直な基準面を設け、当該基準面上の所定の位置にバーナ取付け金具を固定することを特徴とする光ファイバー母材用スート堆積用バーナ取付け方法。
【請求項２】
前記基準面をスート引上げ回転軸上のスート堆積位置に対する前記所定の相対位置に調節する為に、前記基準面の鉛直度および三次元内の位置を独立して調整する機構を有する請求項１に記載の光ファイバー母材用スート堆積用バーナ取付け方法。
【請求項３】
前記基準面をスート引上げ回転軸上のスート堆積位置に対する距離を決めるために、基準面上の所定の位置に基準面と垂直な冶具板を取付け、当該治具板上の標識点と、スート引上げ回転軸上の所定位置と一致する様に下した下げ振り重錘の先端とを一致させる請求項１または請求項２に記載の光ファイバー母材用スート堆積用バーナ取付け方法。
【請求項４】
前記バーナ取付け金具の固定位置を決めるために、基準面上の所定位置に基準ピン等で位置決めされ且つ取外し可能なテンプレートを用いる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ファイバー母材用スート堆積用バーナ取付け方法。
【請求項５】
前記バーナ取付け金具において、スートに対するバーナの位置を微調整する為に、基準面に垂直な方向に１軸、基準面に平行で且つスート中心軸と夫々所定の角度をなす方向に２軸、合計３軸のマイクロメータヘッドを具備し、それらの微動送りによってバーナの先端位置を微調整する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光ファイバー母材用スート堆積用バーナ取付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＶＡＤ法（気相軸付け法）による光ファイバ用プリフォームを製造する際に用いるスート堆積用バーナ取付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＡＤ法では、堆積中のスートに対するバーナ火炎の相対的な位置が、光ファイバ母材の特性に極めて大きな影響を及ぼす。
実際には、バーナ火炎位置の調整は、バーナ位置の調整により行われる。一般に、スートを回転させながら引上げる装置とバーナを取付ける装置とは別構造になっている場合が多いので、スートとバーナの三次元的な相対位置を決めるためには、両者の間に何らかの方法で相対的な位置を関係付ける基準を決める必要がある。スートに対するバーナの相対的な位置を決めるための基準としては、従来、多くの方法が提案されているが、それらの方法は何れも基準とする点を設定し、それとの関係でバーナの位置を（個々に）決める方法、又はその位置での固定方法に着目したものであり、基準となるべきバーナを取付ける基準面に着目した方法は見られなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
その為、従来のバーナ位置を決めるために提案された方法には、次のような問題があった。
１）バーナの位置を決めるための基準として、スートの引上げ回転軸とバーナの中心軸との交点を何らかの方法で求め、その交点が予め決められた所定の位置にくるように、バーナの位置を微調整する方法が提案されているが、この方法では原理的にバーナの姿勢が不定なので、複数の装置の間で、又は１台の装置に複数のバーナを用いる場合に、バーナ相互の位置関係がばらつき、屈折率の再現性が得られ難いという問題があった。
【０００４】
２）バーナの位置を決めるために、バーナの外筒を基準にして、バーナ取付け台座と外筒との相対的な位置関係が所定の値になる様に調整する方法が提案されているが、この方法の場合には、前提条件としてバーナの取付け台座の位置がスート引上げ部分に対して常に一定でなければならない。
しかし、一般的に、ＶＡＤ装置ではスートを引上げる部分とバーナを取付ける部分とは別構造であることが多く、必ずしもこの前提条件が満足されているとは限らず、通常の据付精度では、個別のバーナ毎に微妙に異なっていることが多いのが現実である。
この場合、ＶＡＤ装置のスート引上げ部分とバーナを取付ける部分とを一体構造とし、機械的な組立精度を上げて、上記の前提条件を満足させることも考えられるが、装置がコスト高になるという問題がある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、光ファイバー母材用合成石英スートの製造方法のうち所謂ＶＡＤ法と呼ばれる製造方法において、スート堆積用バーナ（以下、単に「バーナ」という）の取付け及び調整に要する時間を短縮すると同時に、バーナ交換前後の母材特性の変動を最小限にすることが出来て、尚且つ、非熟練者にも簡単に確実に取付ける事が出来る、合理的なバーナの取付け方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバー母材用スート堆積用バーナ取付け方法は、ＶＡＤ法において、鉛直線と一致したスート引上げ回転軸上の基準スート堆積位置に対し所定の相対位置に鉛直な基準面を設け、当該基準面上の所定の位置にバーナ取付け金具を固定する。
前記基準面をスート引上げ回転軸上のスート堆積位置に対する前記所定の相対位置に調節する為に、前記基準面の鉛直度および三次元内の位置を独立して調整する機構を有する。
【０００７】
前記基準面をスート引上げ回転軸上のスート堆積位置に対する距離を決めるために、基準面上の所定の位置に基準面と垂直な冶具板を取付け、当該治具板上の標識点と、スート引上げ回転軸上の所定位置と一致する様に下した下げ振り重錘の先端とを一致させる。
前記バーナ取付け金具の固定位置を決めるために、基準面上の所定位置に基準ピン等で位置決めされ且つ取外し可能なテンプレートを用いる。
前記バーナ取付け金具において、スートに対するバーナの位置を微調整する為に、基準面に垂直な方向に１軸、基準面に平行で且つスート中心軸と夫々所定の角度をなす方向に２軸、合計３軸のマイクロメータヘッドを具備し、それらの微動送りによってバーナの先端位置を微調整する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、基本的に、バーナの取付け金具の取付け面に着目し、先ず、バーナ取付け金具の取付け面を、スート堆積位置との相対位置を定めて基準面として設定し、しかる後にバーナ取付け金具を基準面内で所定に位置に取り付けることによって、バーナのスートとの相対的な位置を設定することを特徴としている。これらの作業を再現性良く簡単で確実に行うために、バーナ取付け金具を取り付ける取付け用基準面（以下、基準面という）、バーナ取付け金具、バーナ取付け金具を基準面内で位置決めする位置決めテンプレート（以下、テンプレートという）、及びこれらを用いたバーナの取付け方法を提案するものである。
【０００９】
本発明のバーナの取付け方法は、以下の主要部分より構成される装置によって実現される。
１）姿勢及び位置の調整機構付きの基準面
２）基準面用の位置合わせ用冶具
３）バーナ取付け金具の位置決め用テンプレート
４）３軸調整用マイクロメータヘッドを内蔵したバーナ取付け金具
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は、バーナ取付け基準面の姿勢と位置とを定める過程を説明する解説図であり、図２は、バーナ取付け金具の一態様を主として示す解説図である。
【００１０】
図１において、１は基準面、２は基準面に垂直に取付けた冶具板、４はスート引上げ回転軸に相当する下げ振り垂線、５はスート回転軸上の所定位置に設定された下げ振り垂線４の先端に設けられた下げ振り重錘である。冶具板２は、治具板用の位置決めピン３により、基準面１の所定の場所に取付けられている。
基準面１は、ベース板６上にアングル１１、１２により固定されており、ベース板６は、回転軸７の回りに回転し得る構造になっており、調節ネジ９により角度θを調節して基準面１が鉛直になるようにして、固定ネジ１０により角度θを固定する。なお、８はバーナ系を取り付ける架台である。
【００１１】
ベース板６上での基準面１とアングル１１、１２との固定は、基準面１の位置を前後、上下、左右に動かせるように長穴を利用して固定されており、この長穴の調整代を用いて、重錘５の先端と、冶具板２上に刻印されている標識点Ｍとを一致させ、同時に、ベース板６を回転させることにより、水準器を用いる、等により、基準面１が鉛直の位置を採るように調節される。水準器に替えて、基準面に垂直な指針等を標識点の真上に離して設け、指針に先端を下げ振り垂線に合わせることによっても、基準面の鉛直性を確保することができる。
今、基準面１が鉛直であることが保証されるから、下げ振り重錘５の先端を冶具板２上の標識点Ｍに一致させることにより、下げ振り垂線４と基準面１との距離を、所定の値Ｌに設定することが出来る。
【００１２】
バーナ取付け金具の構造を主として示す図２において、バーナ取付け金具２１は、第１ブラケット１３、第１マイクロメータヘッド１４、第２ブラケット１５、第２マイクロメータヘッド１６、第３ブラケット１７、第３マイクロメータヘッド１８、第４ブラケット１９、第４ブラケットに設けられるバーナ固定部２０が、一例として図示の如く連結されて構成されており、第１ブラケット１３により基準面１に取付けられている。第１ブラケット１３による基準面１への取付けは、取付ピン２２により行われる。取付ピン２２は、アングル１１、１２の場合のように、長穴を利用して固定することができる。長穴は、基準面１側とバーナ取付け金具２１側とに、直角の関係を保つように両方に設けると良い。
【００１３】
第１マイクロメータヘッド１４は駆動軸をａ−ａ’として、第２マイクロメータヘッド１６は駆動軸をｂ−ｂ’として、また、第３マイクロメータヘッド１８は駆動軸をｃ−ｃ’として、それぞれ、第１ブラケット１３と第２ブラケット１５、第２ブラケット１５と第３ブラケット１７、第３ブラケット１７と第４ブラケット１９とをそれぞれの駆動軸に沿って平行に相対的に移動させる。図示の例では、ｃ−ｃ’軸は基準面１に垂直であり、ａ−ａ’軸及びｂ−ｂ’軸は基準面１に平行で、且つ、下げ振り垂線４と所定の角度をなしている。またｂ−ｂ’軸は、バーナ固定部２０に固定されるバーナの軸と平行である。
【００１４】
図２において、ａ−ａ’軸は水平であるものとして図示されているが、これに限られることなく、例えば垂直になることもできる。第１マイクロメータヘッド〜第３マイクロメータヘッドは、三軸的に、三次元的にバーナの位置を微調節できれば、各種の改変が許容され得る。例えば、ａ−ａ’軸・ｂ−ｂ’軸・ｃ−ｃ’軸は、基準面と平行ないし直交するものとして示されているが、傾斜する角度関係で設けられても差し支えない、等。
【００１５】
第２ブラケット１５および第３ブラケット１７は、上下の二面（第２ブラケットで言えば、上面２３と下面２４）とその両面を連結する柱状面（第２ブラケットで言えば、柱状面２５）とからなるものとされており、柱状面は基準面１と平行であるものとして示されている。
このことによって、スートに対するバーナの水平面に投影したときのバーナ角度の設定に、第４ブラケット１９に設けられるバーナ固定部２０の設定角度を選択決定することのみによるバーナ角度の設定よりも、自由度を増すことができる。
【００１６】
柱状面の形状を、矩形または台形とすることによって、ブラケットの上下面のなす角度を適宜に設定することができることはいうまでもない。なお、柱状面が矩形をなす場合には、上面と下面とが平行となるので、柱状面を省略して、上面と下面とを合わせて一つの面とすることもできる。
図２には、バーナの代わりに位置決め用のポインター２６を仮想線にて示している。ポインター２６の突出し長さＤを所定の値に設定した時にポインター２６の先端と下げ振り重錘５の先端が一致するように、基準面１と下げ振り垂線４との間の距離Ｌ（図１）、バーナ取付け金具２１の固定位置、及び、バーナ取付け金具２１の各構成部品の寸法、が決められている。
【００１７】
ＶＡＤ法では、コアとなるべきスートだけを形成させる方式と、コアと同時にクラッドとなるべきスートも形成させる方式とがある。後者の方式では、バーナを２基ないし３基以上用いる。
図３に、バーナを二基用いる場合の、図４には三基用いる場合の、基準面１の所定の位置にバーナを取付ける方法の解説図を示す。
図３において、図１で説明したのと同様に姿勢と位置とを調整された基準面１の所定箇所にテンプレート用の位置決めピン２８、２９、３０によりテンプレート２７を取付け、バーナ取付け金具２１−ａ及び２１−ｂは、テンプレート２７に設けられたコーナー部の２面ｐ、ｑ及びｒ、ｓを基準にして、基準面１上の位置が決められる。この場合に、前述のように、バーナ取付け金具を基準面に取り付ける取付ピンは長穴を利用して固定することが好ましい。
【００１８】
図示の例では、バーナ取付け金具２１−ａのポインターの先端は、コア用のスート堆積点（下げ振り重錐５の先端位置）に、バーナ取付け金具２１−ｂのポインターの先端は、コア用のスート堆積点上方の所定の、クラッド用スート堆積点の延長で、下げ振り錐線４に一致するように、位置決めピン２８、２９の位置、テンプレート２７の形状と寸法、及び、バーナ取付け金具２１−ａと２１−ｂを構成する各部品の寸法が決められている。この場合において、両ポインター２６−ａ、２６−ｂは、水平面に投影したときに重なる位置関係としても、あるいは投影面内で適宜の角度をなす位置関係としても、どちらでも良い。
【００１９】
図４においては、３基のバーナ取付け金具２１−ａ、２１−ｂ、２１−ｃの中心線は、下げ振り垂線４とそれぞれのバーナの中心線とを含む平面内で、３０度、４５度、９０度の角度をなすように形成されており、各バーナ取付け金具は、基準面１上で、テンプレート２７により、図３について説明したのと同様に、コーナー部の２面を利用して、位置決めされている。ここにおいても、図３に関して説明したのと同様に、３基のバーナ取付け金具２１−ａ、２１−ｂ、２１−ｃは、水平面に投影したときに重なる位置関係としても、あるいは投影面内で相互に適宜の角度をなす位置関係としても、どちらでも良い。
テンプレート２７は、バーナ取付け金具の取付けが終われば、基準面１から取外される。
【００２０】
以上に説明したように構成される装置を用いて、本発明では以下の手順により、バーナの組立を行う。
１）ＶＡＤ装置の堆積スートの中心軸に相当する位置に下げ振り重錘を下ろし、当該下げ振り重錘の先端がスート堆積位置になるように、下げ振り重錘の位置を調整する。
２）基準面が鉛直になるように、付属の調節機構により調節する。
３）基準面上の所定位置に基準面に垂直な冶具板を取付け、当該冶具板上の所定の標識点と前述の下げ振り重錘の先端が一致するように、２）と併せて、付属調節機構により、基準面の高さと水平位置を調節する。
【００２１】
４）テンプレートを基準面上の所定の位置にセットし、テンプレートの所定のコーナー部の２面を基準にして、バーナ取付け金具の位置を決めて、固定する。
５）バーナと同径で先端が尖ったポインターを、バーナ取付け金具から突出し長さが所定の値になるようにして、バーナ取付け金具のバーナ固定部に固定する。
６）バーナ取付け金具の加工公差ないし組立誤差の範囲内で、ポインターの先端位置が下げ振り垂線の所定の位置に一致するが、さらに調整精度を上げる必要がある場合には、バーナ取付け金具の構成要素である３軸マイクロメータヘッドを用いて、ポインター先端位置の微調整を行う。
【００２２】
７）ポインターを取外し、所定の固定冶具を用いて、バーナを所定の突出し長さになるようにして、バーナ取付け金具に固定する。
以上の手順から明らかなように、本発明においては、スート堆積位置に対するバーナの位置制御・調節の基準として、スートの引上げ回転軸および引上げ回転軸上の基準点、すなわちスートの堆積位置に相当する点ないしそれに密接に関連する点に対する姿勢と位置とを一義的に決定される基準面が採用される点に特徴がある。そして、面である基準面を基準とすることにより、バーナ取付け金具によって決まるバーナの姿勢（バーナの中心線がスートの引上げ回転軸に対する方向）が一義的に決まり、バーナ位置の微調整によってもバーナの姿勢は不変である。
【００２３】
複数のバーナを用いるＶＡＤ法においても、本発明によれば、各バーナの相対的な位置・姿勢を一義的に決めることができる。その際に、テンプレートを用いることにより、各バーナの相対的な位置・姿勢がより精度良く決められる。目的の屈折率分布パターン毎に専用のテンプレートを用意しておくことにより、テンプレートによるバーナの取付け・調整ノウハウの管理が可能になると言う効果も得られる。バーナを交換した場合でも、交換の前後でバーナの位置を一定にでき、得られるスートの品質が安定する。
また、複数のＶＡＤ装置間においても、本発明によれば、同じテンプレートを使うことにより、バーナ取付け金具の製造・組立精度の範囲内で、バーナ取付け位置・姿勢等が相互に同じにすることができ、得られるスートの品質が安定する。
【００２４】
本発明によれば、バーナの取付け位置・姿勢の再現性が格段に向上するので、ＶＡＤ装置の新設時・保守点検時・製品仕様変更に伴う装置セッティング変更時等に、従来は屈折率分布の調整・確認用に数多く試行作製することが避けられなかった、製品とはなし得ない試行スートロッドの本数を大幅に削減することができるようになる。
さらに、本発明によれば、ＶＡＤ法におけるバーナの取付け・調整が、再現性良く、短時間に簡単に行うことができるようになり、その上、必ずしも熟練を必要としなくなるという特徴も得られる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、上に詳述した事項の総合的な効果により、ＶＡＤ法において・新設時の、装置立上げ期間の短縮、及び、立上げ時スート歩留の向上
・操業時のバーナ保守時間の短縮、及び、保守時スート歩留の向上
・操業時のスート屈折率分布変更時間の短縮、及び、変更時の試行スートロッドの減少による歩留の向上
・複数装置間の、スート屈折率分布の再現性向上
等の有益な効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  バーナ取付け基準面の姿勢と位置とを定める過程を説明する解説図である。
【図２】  バーナ取付け金具の一態様を主として示す解説図である。
【図３】  バーナを二基用いる場合の、基準面１の所定の位置にバーナを取付ける方法の解説図である。
【図４】  三基用いる場合の、基準面１の所定の位置にバーナを取付ける方法の解説図である。
【符号の説明】
１：基準面
２：冶具板
３：（治具板用）位置決めピン
４：下げ振り垂線
５：下げ振り重錘
６：ベース板
７：回転軸
８：架台
９：調節ネジ
１０：固定ネジ
１１、１２：アングル
１３：第１ブラケット
１４：第１マイクロメータヘッド
１５：第２ブラケット
１６：第２マイクロメータヘッド
１７：第３ブラケット
１８：第３マイクロメータヘッド
１９：第４ブラケット
２０：バーナ固定部
２１、２１−ａ、２１−ｂ、２１−ｃ：バーナ取付け金具
２２：取付けピン
２３：（ブラケットの）上面
２４：（ブラケットの）下面
２５：（ブラケットの）柱状面
２６、２６−ａ、２６−ｂ：ポインター
２７：テンプレート
２８、２９、３０：（テンプレート用の）位置決めピン
ｐ、ｑ、ｒ、ｓ：（テンプレートの）コーナー部の面
Ｄ：（ポインターの）突出し長さ
Ｌ：下げ振り垂線４（スート回転軸）と基準面１との距離
Ｍ：標識点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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