(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスロッドの上端部が上端把持部により把持されるとともに当該ガラスロッドの下端部が下端支持部により支持され、前記ガラスロッドを回転させつつ上下に往復移動させながら前記ガラスロッドの外周にガラス微粒子が堆積されるガラス母材の製造装置であって、
前記下端支持部は、前記上端把持部と独立に昇降する昇降機構と、前記ガラスロッドとの当接部に設けられたバネと、を有し、
前記バネは、その内側に前記当接部から下方に向けて延びた支持棒が挿通されるように前記支持棒の外周に配置され、
前記当接部の前記ガラスロッドへの押し付けによる前記バネの変形量が所定量に達したことを判別する判別部を備えている、ガラス母材の製造装置。
【請求項２】
前記上端把持部は、前記ガラスロッドの重量および前記ガラスロッドに堆積される前記ガラス微粒子の堆積量を測定する重量測定器に連結されている、請求項１に記載のガラス母材の製造装置。
【請求項３】
ガラスロッドを回転させつつ上下に往復移動させながら前記ガラスロッドの外周にガラス微粒子を堆積させるガラス母材の製造方法であって、
上端把持部により前記ガラスロッドの上端部を把持し、
前記ガラスロッドの下端部を支持する下端支持部を、前記上端把持部と独立して上昇させ、
前記下端支持部を、その当接部において前記ガラスロッドに当接させ、
前記当接部の前記ガラスロッドへの当接により前記当接部に設けられ、前記当接部から下方に向けて延びた支持棒がその内側に挿通されるように前記支持棒の外周に配置されたバネが所定量変形した時点で、前記下端支持部の上昇を停止し、
その後、前記上端把持部と前記下端支持部とを同期させながら前記ガラスロッドを上下に往復移動する、ガラス母材の製造方法。
【請求項４】
前記上端把持部に設けられた重量測定器により、前記ガラスロッドの重量および前記ガラスロッドに堆積される前記ガラス微粒子の堆積量を測定する、請求項３に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項５】
前記バネの前記所定の変形量は、前記当接部による前記ガラスロッドの押し上げ力に換算して０．１ｋｇ以上であってガラスロッドの重量以下である、請求項３または請求項４に記載のガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス母材の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、出発材を回転させつつ引き上げながらガラス微粒子を当該出発材の外周に堆積させる光ファイバ母材製造装置が開示されている。当該製造装置は、上下方向に移動可能に取り付けられた支持台の上に設けられて出発材の下端部を支持する回転自在な治具を備え、当該支持台に重りを接続して支持台を引っ張ることにより出発材下端に常時一定の力を加えられるようにして回転軸と出発材中心軸とのずれを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０９１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の光ファイバ母材製造装置においては、出発材を高速で移動させると、支持台上の治具が出発材の高速移動に追い付かず追随できない。そのため、ＯＶＤ法など出発材を高速で昇降させる必要がある場合には、回転軸と出発材中心軸とのずれの発生（いわゆる出発材の振れ回り）を十分に抑制することができない。回転軸と出発材中心軸がずれた状態でガラス微粒子を堆積させると、ガラスパイプの場合は偏肉を生じ、光ファイバ母材の場合はコア偏心特性を悪化させる。
【０００５】
本発明は、高速移動時のガラスロッドの振れ回りを抑制可能なガラス母材の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガラス母材の製造装置は、
ガラスロッドの上端部が上端把持部により把持されるとともに当該ガラスロッドの下端部が下端支持部により支持され、前記ガラスロッドを回転させつつ上下に往復移動させながら前記ガラスロッドの外周にガラス微粒子が堆積されるガラス母材の製造装置であって、
前記下端支持部は、前記上端把持部と独立に昇降する昇降機構と、前記ガラスロッドとの当接部に設けられた弾性部材と、を有し、
前記当接部の前記ガラスロッドへの押し付けによる前記弾性部材の変形量が所定量に達したことを判別する判別部を備えている。
【０００７】
また、本発明のガラス母材の製造方法は、
ガラスロッドを回転させつつ上下に往復移動させながら前記ガラスロッドの外周にガラス微粒子を堆積させるガラス母材の製造方法であって、
上端把持部により前記ガラスロッドの上端部を把持し、
前記ガラスロッドの下端部を支持する下端支持部を、前記上端把持部と独立して上昇させ、
前記下端支持部を、その当接部において前記ガラスロッドに当接させ、
前記当接部の前記ガラスロッドへの当接により前記当接部に設けられた弾性部材が所定量変形した時点で、前記下端支持部の上昇を停止し、
その後、前記上端把持部と前記下端支持部とを同期させながら前記ガラスロッドを上下に往復移動する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高速移動時のガラスロッドの振れ回りが抑制可能なガラス母材の製造装置および製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るガラス母材の製造装置の概略図である。
【図２】図１に示す製造装置によるガラスロッドの初期位置設定を示す概略図である。
【図３】本発明に係るガラス母材の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る製造装置により製造されたガラス母材の重量測定結果と従来例に係る製造装置により製造されたガラス母材の重量測定結果とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜本発明の実施形態の概要＞
最初に本発明の実施形態の概要を説明する。
本実施形態にかかるガラス母材の製造装置は、
（１）ガラスロッドの上端部が上端把持部により把持されるとともに当該ガラスロッドの下端部が下端支持部により支持され、前記ガラスロッドを回転させつつ上下に往復移動させながら前記ガラスロッドの外周にガラス微粒子が堆積されるガラス母材の製造装置であって、
前記下端支持部は、前記上端把持部と独立に昇降する昇降機構と、前記ガラスロッドとの当接部に設けられた弾性部材と、を有し、
前記当接部の前記ガラスロッドへの押し付けによる前記弾性部材の変形量が所定量に達したことを判別する判別部を備えている。
この構成によれば、支持装置をガラスロッドの高速移動に追随させながら、適切な押し込み強さでガラスロッドを支持することができる。そのため、高速移動時のガラスロッドの振れ回りが抑制可能なガラス母材の製造装置を提供することができる。
【００１１】
（２）前記上端把持部は、前記ガラスロッドの重量および前記ガラスロッドに堆積される前記ガラス微粒子の堆積量を測定する重量測定器に連結されていることが好ましい。
この構成によれば、ガラスロッドへガラス微粒子を堆積する際のガラス微粒子の重量測定の精度を向上させることができる。
【００１２】
また、本実施形態にかかるガラス母材の製造方法は、
（３）ガラスロッドを回転させつつ上下に往復移動させながら前記ガラスロッドの外周にガラス微粒子を堆積させるガラス母材の製造方法であって、
上端把持部により前記ガラスロッドの上端部を把持し、
前記ガラスロッドの下端部を支持する下端支持部を、前記上端把持部と独立して上昇させ、
前記下端支持部を、その当接部において前記ガラスロッドに当接させ、
前記当接部の前記ガラスロッドへの当接により前記当接部に設けられた弾性部材が所定量変形した時点で、前記下端支持部の上昇を停止し、
その後、前記上端把持部と前記下端支持部とを同期させながら前記ガラスロッドを上下に往復移動する。
この構成によれば、高速移動時のガラスロッドの振れ回りが抑制可能なガラス母材の製造方法を提供することができる。
【００１３】
（４）前記上端把持部に設けられた重量測定器により、前記ガラスロッドの重量および前記ガラスロッドに堆積される前記ガラス微粒子の堆積量を測定することが好ましい。
この構成によれば、ガラスロッドへガラス微粒子を堆積する際のガラス微粒子の重量測定の精度を向上させることができる。
【００１４】
（５）前記弾性部材の前記所定の変形量は、前記当接部による前記ガラスロッドの押し上げ力に換算して０．１ｋｇ以上であってガラスロッドの重量以下であることが好ましい。
ガラス母材の振れ回りの抑制およびガラス微粒子の堆積量測定の精度向上の観点から、当接部によるガラスロッドの押し上げ力を上記範囲とすることが好適である。
【００１５】
＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、本発明に係るガラス母材の製造装置および製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のガラス母材製造装置１０は、例えばＯＶＤ法によりガラスロッド２０の周囲にガラス微粒子の堆積を行うものである。
製造装置１０は、反応容器１１を備え、反応容器１１の上方から内部にガラスロッド２０が吊り下げられている。反応容器１１の上方には昇降回転装置１２が配置されている。昇降回転装置１２から側方に向けて上端把持部１３が突出するように配置されている。この上端把持部１３によりガラスロッド２０の上端部が把持されている。
【００１７】
昇降回転装置１２の上端把持部１３によりその上端部を把持されたガラスロッド２０は、昇降回転装置１２によって昇降および回転する。昇降回転装置１２は、ガラスロッド２０の外周に堆積されるガラス微粒子堆積体２１の外径が均一となるように、制御装置１４によって昇降速度および回転速度が制御される。また、上端把持部１３の近傍には、重量測定器１５が配置されている。重量測定器１５により、ガラスロッド２０の重量およびガラスロッド２０の外周に堆積されるガラス微粒子堆積体２１の堆積量を測定する。
【００１８】
反応容器１１の内部には、ガラス微粒子生成用バーナーであるクラッド用バーナー１６が配置されている。このクラッド用バーナー１６は、例えば８重管などの多重管バーナーである。クラッド用バーナー１６には、ガス供給装置１７により原料ガスおよび火炎形成用ガスが供給される。ガス供給装置１７は、制御装置１４によってガス供給量が制御される。
【００１９】
クラッド用バーナー１６には、原料ガスとしてＳｉＣｌ４、火炎形成ガスとしてＨ２やＯ２、バーナーシールガスとしてＮ２などを投入する。このクラッド用バーナー１６により形成される酸水素火炎内で、火炎加水分解反応によりガラス微粒子が生成される。生成されたガラス微粒子がガラスロッド２０の周囲に堆積されてガラス微粒子堆積体２１が形成されることで、所定外径のガラス母材２２が作製される。
【００２０】
反応容器１１の下方には、支持装置３０（下端支持部の一例）が配置されており、反応容器１１の内部から下方に突出するガラスロッド２０の下端部が当該支持装置３０により支持されている。支持装置３０は、ガラスロッド２０の下端部と当接する当接部３１と、当接部３１の下方に配置された昇降機構３３とを備えている。当接部３１は、ガラスロッド２０の振れ回りを抑制するために、ガラスロッド２０の下端部に当接されてガラスロッド２０を支持する。当接部３１から下方に向けて支持棒３２が延びており、支持棒３２の周囲にはバネ３４が配置されている。また、バネ３４は、その上端部が当接部３１の下部に接して固定されているとともに、その下端部が昇降機構３３の上部に接して固定されている。
【００２１】
昇降機構３３は、制御装置１４によりその昇降速度が制御され、ガラスロッド２０の上端部を把持する上端把持部１３とは独立または同期して昇降可能である。昇降機構３３の内部には支持棒３２の下端部が挿入されている。昇降機構３３の側方には、センサ３５（判別部の一例）が配置されている。図２に示されるように、昇降機構３３が上昇して当接部３１に対して接近すると、支持棒３２の下端部が昇降機構３３の内部において下方に移動され、センサ３５はその測定点Ｓにおいて昇降機構３３の内部に挿入される支持棒３２の下端部の位置を検知することができる。支持棒３２の下端部がセンサ３５の測定点Ｓに達すると、センサ３５によりバネ３４が所定の変形量（縮み量）に達したことが判別されて昇降機構３３の上昇が停止される。これにより、バネ３４は所定の縮み量を保つこととなるため、当接部３１によるガラスロッド２０の押し上げ力が一定の強さで維持される。
【００２２】
なお、昇降機構３３を当接部３１に対して接近させることによるバネ３４の所定の変形量（縮み量）は、当接部３１によるガラスロッド２０の押し上げ力に換算して０．１ｋｇ以上であってガラスロッドの重量（例えば４．５ｋｇ程度）以下であることが好ましい。当接部３１によるガラスロッド２０の押し上げ力が０．１ｋｇよりも小さいと、ガラス母材２２の振れ回りの抑制効果が得られにくい。一方、当接部３１によるガラスロッド２０の押し上げ力が上端把持部１３により把持されたガラスロッド２０の重量よりも大きいと、ガラスロッド２０の把持部が上端把持部１３から浮いたり外れたりしてしまうこととなり、重量測定器１５によるガラスロッドの重量およびガラス微粒子の堆積量の測定に誤差が生じる。そのため、当接部３１によるガラスロッド２０の押し上げ力を上記範囲とすることが好適である。
【００２３】
次に、ガラス母材２２の製造方法について以下説明する。図３は、ガラス母材２２の製造方法を示すフローチャートである。
まず、図１に示すように、上端把持部１３によりガラスロッド２０の上端部を把持し、反応容器１１内に吊り下げる（ステップＳ１）。次に、上端把持部１３（昇降回転装置１２）および／またはガラスロッド２０の下端部を支持する支持装置３０を互いに独立して昇降させ、ガラスロッド２０の下端部に当接部３１を当接させる（ステップＳ２）。
【００２４】
次に、図２に示すように、当接部３１をガラスロッド２０の下端部に当接させた状態で、昇降機構３３を上昇させる（ステップＳ３）。これにより、当接部３１をガラスロッド２０へ押し付け、支持棒３２の下端部を昇降機構３３の内部において下方に移動させる（ステップＳ４）。このようにして、支持棒３２の外周に配置されたバネ３４を（圧縮）変形させる。
【００２５】
次いで、センサ３５による検知処理を開始する（ステップＳ５）。センサ３５により支持棒３２の下端部が検知されない間（ステップＳ５のＮＯ）は、昇降機構３３の上昇を続行する。センサ３５により支持棒３２の下端部が検知されたとき（ステップＳ５のＹｅｓ）、すなわち、バネ３４が所定の変形量に達したことをセンサ３５が判別した時点で、昇降機構３３の上昇を停止する（ステップＳ６）。昇降機構３３の上昇が停止されると、バネ３４は所定の縮み量を保つように固定され、これにより、支持装置３０によるガラスロッド２０の支持工程が終了する。
【００２６】
その後、バネ３４の縮み量を保ったまま、すなわち、当接部３１によるガラスロッド２０の押し上げ力が一定の強さで維持されたまま、上端把持部１３と支持装置３０とを制御装置１４により同期させながらガラスロッド２０を上下に往復移動する（ステップＳ７）。そして、ガラス微粒子をガラスロッド２０の外周に堆積させてガラス母材２２を作製する（ステップＳ８）。このとき、上端把持部１３近傍に配置された重量測定器１５により、ガラスロッド２０の重量およびガラスロッド２０の外周に堆積されるガラス微粒子堆積体２１の堆積量を測定し、所定の重量（堆積量）に達したときにガラスロッド２０外周へのガラス微粒子の堆積を終了する。このようにして、ガラス母材２２を作製する。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態においては、支持装置３０は、上端把持部１３と独立に昇降する昇降機構３３と、ガラスロッド２０との当接部３１に設けられたバネ３４と、を有しており、当接部３１のガラスロッド２０への押し付けによるバネ３４の変形量が所定量に達したことを判別するセンサ３５を備えている。この構成によれば、ガラスロッド２０が高速移動する場合であっても、支持装置３０をガラスロッド２０の移動速度に追随させることができるとともに、バネ３４が所定量縮んだ位置で支持装置３０の位置決めを行うことで、支持装置３０により一定の押し込み強さでガラスロッド２０を支持することができる。そのため、ガラスロッド２０が高速移動する場合にもガラスロッド２０の振れ回りを十分に抑制することができる。ガラスロッド２０の振れ回りを抑制することで、ガラスパイプの場合には偏肉の少ないガラスパイプを得ることができ、光ファイバ母材の場合にはコア偏心特性が良好な光ファイバ母材を得ることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、上端把持部１３は、ガラスロッド２０の重量およびガラスロッド２０に堆積されるガラス微粒子の堆積量を測定する重量測定器１５に連結されている。支持装置３０によりガラスロッド２０の振れ回りを十分に抑制できるため、ガラスロッド２０へガラス微粒子を堆積する際の重量測定器１５によるガラス微粒子の重量測定の精度を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施形態においては、バネ３４の変形量が当接部３１によるガラスロッド２０の押し上げ力に換算して０．１ｋｇ以上であってガラスロッド２０の重量以下となったとセンサ３５により判別されたときに昇降機構３３の上昇を停止して、バネ３４が所定の縮み量を保つようにしている。当接部３１によるガラスロッド２０の押し上げ力を上記範囲内とすることで、ガラス母材２２の振れ回りの抑制およびガラス微粒子の堆積量測定の精度向上の観点からより好適である。
【００３０】
（実施例）
図４は、本実施形態に係る製造装置により作製されるガラス母材の重量測定結果と従来例に係る製造装置により作製されるガラス母材の重量測定結果とを示すグラフである。図４においては、例１（実施例）として、本実施形態に係る支持装置３０を備えた製造装置１０により作製されるガラス母材２２の重量を測定した結果を時間経過に沿って示している。一方、例２（従来例）として、本実施形態に係る支持装置３０とは異なり、ガラスロッドの押上げ力を調整する機構を備えていない治具によりガラスロッドの下端部を支持した場合のガラス母材の重量測定結果を示している。なお、例１および例２において、ガラス母材製造装置（の上端把持部）により把持されたガラスロッドの重量は５ｋｇであり、例１において支持装置によるガラスロッドの押上げ力は４．２ｋｇである。
その結果、図４に示すように、例１は例２に比べてガラス微粒子の重量（堆積量）の変動を有意に抑制できることが確認された。なお、周期的に表れる瞬間的な大変動は、ガラスロッドの上昇と下降の切り返しによるものである。
また、例１のガラス母材製造装置によりガラス微粒子を堆積する際のガラスロッドの振れ回りは０．５ｍｍであり、例２のガラス母材製造装置によりガラス微粒子を堆積する際のガラスロッドの振れ回りは３．０ｍｍであった。このように、本実施形態に係る支持装置を備えたガラス母材製造装置を用いることで、ガラスロッドの振れ回りを有意に抑制することができることが確認された。
【００３１】
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。
【００３２】
上記説明した実施形態に係るガラス母材製造装置１０は、１本のクラッド用バーナー１６を備え、当該１本のクラッド用バーナー１６によりガラス母材２２をその全長にわたって形成する、全長トラバース方式に適用されるものであるが、この例に限られない。例えば、複数本のバーナーを反応容器１１内において上下に配置し、各バーナーによりガラス母材をそれぞれ部分的に形成する部分トラバース方式において、上記実施形態に係るガラス母材製造装置１０を適用してもよい。
【００３３】
また、上記実施形態においては、支持装置３０によるガラスロッド２０の支持工程が終了した後は、上端把持部１３と支持装置３０とを同期させてガラスロッド２０を上下に往復移動してガラス微粒子の堆積を行っているが、支持装置３０の昇降機構３３の側方にセンサ３５を複数配置して支持棒３２の下端部の変動を検知し、ガラス微粒子の堆積工程中もバネ３４の縮み量を適宜調整するようにしてもよい。これにより、ガラス微粒子の堆積工程中においても常に一定の押し込み力でガラスロッド２０を支持することができ、ガラスロッド２０の振れ回りをより十分に抑制することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０：ガラス母材の製造装置
１１：反応容器
１２：昇降回転装置
１３：上端把持部
１４：制御装置
１５：重量測定器
１６：クラッド用バーナー
１７：ガス供給装置
２０：ガラスロッド
２１：ガラス微粒子堆積体
２２：ガラス母材
３０：支持装置（下端支持部の一例）
３１：当接部
３２：支持棒
３３：昇降機構
３４：バネ（弾性部材の一例）
３５：センサ（判別部の一例）
【図１】
0006288056.tif 000002
【図２】
0006288056.tif 000003
【図３】
0006288056.tif 000004
【図４】
0006288056.tif 000005