(57)【要約】【課題】  光ファイバの径異常の誤検出を極力減らし、光ファイバの不要な廃却ロスを低減する。【解決手段】  光ファイバ１０の線引経路の途中に、線引きした光ファイバの外径を測定する外径測定器３Ａ、３Ｂを、線引方向に所定間隔をあけて少なくとも２個配置すると共に、所定の時間差をもって各外径測定器の信号Ｄ１、Ｄ２を取り出して比較する制御装置（判定手段）５０を設けた。制御装置は、線引きされた光ファイバ上の同じ点が外径測定器３Ａ、３Ｂ間を移動する時間を前記所定の時間差Δｔ１として設定し、該所定の時間差をもって取り出した各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたとき、光ファイバに径異常が発生した可能性があると判定する。ただし、振動の伝播速度から割り出した時間差で異常信号が確認された場合は、線ぶれによる誤検出と判断し、径異常の判定をキャンセルする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの線引経路の途中に、線引きした光ファイバの外径を測定する外径測定器と、線引方向に所定間隔をあけて少なくとも２個配置すると共に、所定の時間差をもって前記各外径測定器の信号を取り出して比較する判定手段とを備えたことを特徴とする光ファイバの線引装置。
【請求項２】
前記判定手段は、線引きされた光ファイバ上の同じ点が前記外径測定器間を移動する時間を前記所定の時間差として設定し、該所定の時間差をもって取り出した前記各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたとき、光ファイバに径異常が発生した可能性があると判定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】
前記判定手段は、光ファイバ上に発生した振動が前記外径測定器間を伝搬する時間を前記所定の時間差として設定し、該所定の時間差をもって取り出した前記各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたとき、その異常信号が光ファイバの線ぶれが原因で出力されたものであると判定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４】
前記判定手段は、線引きされた光ファイバ上の同じ点が前記外径測定器間を移動する時間を第１の所定の時間差として設定し、該第１の所定の時間差をもって取り出した前記各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたとき、光ファイバに径異常が発生した可能性があると判定する第１の判定手段と、
光ファイバ上に発生した振動が前記外径測定器間を伝搬する時間を第２の所定の時間差として設定し、該第２の所定の時間差をもって取り出した前記各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたとき、その異常信号が光ファイバの線ぶれが原因で出力されたものであると判定する第２の判定手段と、を有しており、
前記第１の判定手段による判定結果と、前記第２の判定手段による判定結果とに基づいて、光ファイバの径異常の発生の有無を判定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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線引きした光ファイバの外径をチェックする手段を備えた光ファイバの線引装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ファイバの線引装置として図６に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図において、１は光ファイバ用プリフォーム、２は線引炉、１０は線引きされた光ファイバ、３は線引きされた光ファイバ１０の外径を光学的に測定する外径測定器、５は裸の光ファイバ１０の外周に紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を被覆するダイス、６は紫外線照射または加熱することで樹脂の被覆を硬化させる硬化炉、７は光ファイバ１０の方向を変換するガイドローラ、２０は光ファイバ１０を引き取るためのキャプスタン装置、３０は引き取った光ファイバ１０を巻き取る巻取ボビンである。
【０００３】
キャプスタン装置２０は、キャプスタンホイール２１と、プーリ２５、２６、２７に巻回されることでキャプスタンホイール２１に押し付けられたキャプスタンベルト２２と、キャプスタンベルト２２の張力を調整するためのベルト張力調整機構２４とを備えており、光ファイバ１０をキャプスタンホイール２１とキャプスタンベルト２２との間に挟んだ状態で、キャプスタンホイール２１またはキャプスタンベルト２２を駆動することにより、光ファイバ１０を巻取ボビン３０の方向に引っ張るものである。
【０００４】
外径測定器３の信号は図示略の制御装置６０に入力され、制御装置６０は、外径測定器３の信号に基づいてキャプスタン装置２０を制御することにより、光ファイバ１０の線引速度及び光ファイバ１０に加える線引張力を調節して、光ファイバ１０の外径をフィードバック制御する。
【０００５】
この光ファイバの線引装置で線引きを行う場合、光ファイバ用プリフォ−ム１を線引炉２で加熱・溶融して裸の光ファイバ１０を紡糸した後、ダイス５で裸の光ファイバ１０の外周に紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を被覆する。樹脂被覆が施された光ファイバ１０は、硬化炉６に通されることで紫外線の照射または加熱を受けて、樹脂被覆が徐々に硬化していく。硬化炉６から出た光ファイバ１０は、ガイドローラ７によって方向を変えられた後、キャプスタン装置２０によって引っ張られ、巻取ボビン３０に巻き取られる。
【０００６】
このような線引きの際に、外径モニタである外径測定器３が裸の光ファイバ１０の外径を監視しており、制御装置６０が、光ファイバ１０の外径測定データに基づいてキャプスタン装置２０を制御し、光ファイバ１０の張力及び速度を調節することにより、線引きする光ファイバ１０の外径を一定にコントロールする。また、外径測定器３が光ファイバ１０の大きな径変動を検出した際には、制御装置６０は径異常の発生を知らせる信号を出力する。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２２７１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来の光ファイバの線引装置では、１個の外径測定器３による信号で光ファイバ１０の径異常を判定している。このため、光ファイバ１０に生じる線ぶれや微小浮遊物などの影響で、径異常を誤って検出をすることがあった。光ファイバ径を一定に保つ場合に径異常が検出された場合には、その部分の光ファイバは廃却しなくてはならないので、誤検出があると廃却ロスが生じ、歩留まりが悪くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮し、光ファイバの径異常の誤検出を極力減らし、光ファイバの不要な廃却ロスを低減して、歩留まりの向上を図れるようにした光ファイバの線引装置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】
【００１０】
請求項１の発明の光ファイバの線引装置は、光ファイバの線引経路の途中に、線引きした光ファイバの外径を測定する外径測定器を、線引方向に所定間隔をあけて少なくとも２個配置すると共に、所定の時間差をもって前記各外径測定器の信号を取り出して比較する判定手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明の線引装置は、前記判定手段が、線引きされた光ファイバ上の同じ点が外径測定器間を移動する時間を所定の時間差として設定し、該所定の時間差をもって取り出した各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたときに、光ファイバに径異常が発生した可能性があると判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明の線引装置は、前記判定手段が、光ファイバ上に発生した振動が外径測定器間を伝搬する時間を所定の時間差として設定し、該所定の時間差をもって取り出した前記各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたときに、その異常信号が光ファイバの線ぶれが原因で検出されたものであると判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明の線引装置は、前記判定手段が、線引きされた光ファイバ上の同じ点が外径測定器間を移動する時間を第１の所定の時間差として設定し、該第１の所定の時間差をもって取り出した各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたとき、光ファイバに径異常が発生した可能性があると判定する第１の判定手段と、光ファイバ上に発生した振動が外径測定器間を伝搬する時間を第２の所定の時間差として設定し、該第２の所定の時間差をもって取り出した各外径測定器の信号を比較して、各外径測定器から同じ異常信号が出力されたとき、その異常信号が光ファイバの線ぶれが原因で検出されたものであると判定する第２の判定手段と、を有しており、前記第１の判定手段による判定結果と、前記第２の判定手段による判定結果とに基づいて、光ファイバの径異常の発生の有無を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、線引きした光ファイバの外径測定器を少なくとも２個配置し、所定の時間差をもって各外径測定器の信号を取り出して比較するようにしたので、線ぶれ等による誤検出を減らしながら径異常を精度良く検出することができる。従って、光ファイバの不要な廃却ロスを低減して、歩留まりの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施形態の光ファイバの線引装置の概略構成図である。図１において、１は光ファイバ用プリフォーム、２は光ファイバ用プリフォーム１を加熱・溶融させる線引炉、１０は線引きされた光ファイバ、５は線引きされた裸の光ファイバ１０の外周に紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を被覆するダイス、６は紫外線照射または加熱することで樹脂被覆を硬化させる硬化炉、７は硬化炉６から出た光ファイバ１０の方向を変換するガイドローラ、２０は光ファイバ１０を引き取るためのキャプスタン装置、３０は引き取った光ファイバ１０を巻き取る巻取ボビンである。
【００１６】
キャプスタン装置２０の構成を含めて、ここまでの構成は、図６に示した従来の線引装置と同じであり、同一構成要素には図中同一符号を付して説明を省略する。異なる点は、光ファイバ１０の線引経路の途中に設けた外径測定器の数を１個から２個にした点と、外径測定器の信号を処理する制御装置の構成及び作用を従来と異ならせた点である。以下、その点について詳しく述べる。
【００１７】
この線引装置では、線引炉２とダイス５との間の線引経路の途中に、光ファイバ１０の線引方向に所定間隔Ｌをあけて、２つの外径測定器３Ａ、３Ｂを配置している。これらの外径測定器３Ａ、３Ｂは、線引きした裸の光ファイバ１０の外径を光学的に非接触で測定するもので、測定信号を制御装置５０に入力する。制御装置５０は、所定の時間差をもって各外径測定器３Ａ、３Ｂからの信号を取り上げて比較し、光ファイバ１０の線ぶれや径異常を判定する機能（判定手段）を持つ。また、外径測定データに基づいてキャプスタン装置２０を制御することにより、線引速度Ｖを調節して、光ファイバ１０の外径をコントロールする機能を持つ。線引速度Ｖは、ガイドローラ７の回転をセンサ８で検出することでモニタしており、そのモニタ信号は、制御装置５０にフィードバックされている。
【００１８】
次に、２つの外径測定器３Ａ、３Ｂの信号Ｄ１、Ｄ２を用いて行う径異常判定の内容について説明する。
【００１９】
図６に示した従来の装置では、１個の外径測定器３の信号を用いて径異常の判定を行っていたが、本実施形態の線引装置では、２つの外径測定器３Ａ、３Ｂの信号を用いて径異常等の判定を行う。その場合、所定の距離Ｌをおいて配置した２つの外径測定器３Ａ、３Ｂからの信号を取り上げる時間差を次のように設定する。
【００２０】
この時間差は、何を判定するかによって自由に設定可能であり、例えば、２つの外径測定器３Ａ、３Ｂの配置間隔をＬ、線引速度をＶとした場合、線引きされた光ファイバ１０上の同じ点が外径測定器３Ａ、３Ｂ間を移動する時間はＬ／Ｖであるから、その時間Ｌ／Ｖを所定の時間差Δｔ１として設定することにより、光ファイバ１０上の同じ点の測定データを比較することができる。
【００２１】
従って、１個の外径測定器だけで異常検出した場合は、径異常の誤検出の可能性も少なくないが、２個の外径測定器３Ａ、３Ｂで共に同じ異常が検出された場合は、径異常の誤検出の可能性が非常に少なくなる。例えば、光ファイバ１０に線ぶれがあった場合でも、線ぶれによる異常信号が、時間差Δｔ１をもって両方の外径測定器３Ａ、３Ｂで共に検出される確率は非常に少ないので、両方の異常信号の有無により、径異常の判定を高い確度で下すことができる。
【００２２】
即ち、所定の時間差Δｔ１をもって取り出した各外径測定器３Ａ、３Ｂの信号Ｄ１、Ｄ２を比較し、各外径測定器３Ａ、３Ｂから同じ異常信号が出力されたとき、光ファイバ１０に径異常が発生した可能性が高いと判定することができる。言い換えると、図２のタイムチャートに示すように、Δｔ１の時間差をもって各外径測定器３Ａ、３Ｂの出力Ｄ１、Ｄ２に異常信号（図の矩形信号）が現れたとき、径異常の可能性が高いと判定することができる。
【００２３】
また、光ファイバ１０に線ぶれが発生した場合、その振動が外径測定器３Ａ、３Ｂ間を伝搬する時間は、光ファイバ１０の線密度をσ、光ファイバ１０の線引張力をＦとしたとき、線ぶれの伝搬速度が√（Ｆ／σ）であることにより、Ｌ／√（Ｆ／σ）となるので、その時間Ｌ／√（Ｆ／σ）を所定の時間差Δｔ２として設定することにより、制御装置５０によって、光ファイバ１０上の同じ振動を２箇所で測定することができる。
【００２４】
従って、所定の時間差Δｔ２をもって取り出した各外径測定器３Ａ、３Ｂの信号Ｄ１、Ｄ２を比較し、各外径測定器３Ａ、３Ｂから同じ異常信号が出力されたとき、その異常信号が光ファイバ１０の線ぶれが原因で検出されたものであると判定することができる。言い換えると、図３（ａ）のタイムチャートに示すように、Δｔ２の時間差をもって各外径測定器３Ａ、３Ｂの出力Ｄ１、Ｄ２に異常信号（図の矩形信号）が現れたとき、それらの異常信号が、光ファイバ１０の線ぶれが原因で検出されたものであると判定することができる。
【００２５】
そのため、例えば一方の外径測定器３Ａをメイン、他方の外径測定器３Ｂをサブとして、メインの外径測定器３Ａの検出した異常信号の信憑性を、サブの外径測定器３Ｂの信号で判定するようにした場合、図３（ａ）のような関係で異常信号が検出された場合には、線ぶれが原因であるとして径異常の判定をキャンセルして、誤検出を減らすことができる。
【００２６】
なお、線ぶれによる振動の伝播は、線引方向の上流から下流に向かっての場合と、下流から上流に向かっての場合との両方があり得るので、図３（ｂ）のように、Ｄ１の異常信号がＤ２の異常信号の後に検出される場合もあり得る。この場合も線ぶれの可能性が高いと判定することができる。
【００２７】
ところで、２つの外径測定器３Ａ、３Ｂ間の距離Ｌを大体１０ｍ程度に設定し、線引速度を６００ｍ／分程度に設定した場合、Ｌ／Ｖ＝Δｔ１＝１［ｓ］程度となる。また、光ファイバ（ガラス）の線密度はσ＝２．７×１０-5［ｋｇ／ｍ］、光ファイバ（ガラス）の線引張力はＦ＝１［Ｎ］程度となるから、Ｌ／√（Ｆ／σ）＝Δｔ２＝０．０５［ｓ］程度となる。
【００２８】
このように、Δｔ１に対してΔｔ２は非常に短い時間となるので、時間差を２種類設定した場合にも両方の判別を独立して行うことができる。従って、図２と図３で示した両方の判別方式を組み合わせて、より確度の高い径異常の判定を実現することも可能である。
【００２９】
因みに、図２のような現象を捉えることができた場合でも、各異常信号の少なくともいずれかが光ファイバ１０の線ぶれが原因で検出されたものである場合には、それを除外しなければ径異常の誤検出の頻度は減らせない。つまり、図２のようなデータだけで、最終的な径異常の判定を下した場合は、その中に線ぶれによる誤検出のケースも含まれてしまうことになる。
【００３０】
そこで、図２の判別方式に図３の判別方式を組み合わせることで、判定の確度を上げる。具体的には、制御装置５０は、任意の時刻ｔにおけるＤ２信号と、時刻ｔの所定時間Δｔ１前の時刻ｔ−Δｔ１のＤ１信号と、時刻ｔの所定時間Δｔ２前の時刻ｔ−Δｔ２のＤ１信号と、時刻ｔ１−Δｔ１＋Δｔ２のＤ２信号と、の少なくとも２つ以上の信号の組み合わせによって、光ファイバ１０の径異常の判定を下す。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各タイムチャートは、時間差Δｔ１をもって外径測定器３Ａ、３Ｂの出力Ｄ１、Ｄ２に異常信号Ｓ１、Ｓ２が現れた場合の各例を示している。（ａ）では、Ｄ２上の異常信号Ｓ２のΔｔ２前にＤ１上の異常信号Ｓ３が検出されず、Ｄ１上の異常信号Ｓ１のΔｔ２後にＤ２上の異常信号Ｓ４が検出されない場合、（ｂ）はＤ２上の異常信号Ｓ２のΔｔ２前にＤ１上の異常信号Ｓ３が検出された場合、（ｃ）はＤ１上の異常信号Ｓ１のΔｔ２後にＤ２上の異常信号Ｓ４が検出された場合の例を示している。
【００３２】
（ａ）の場合は、Δｔ１の時間差で異常信号Ｓ１、Ｓ２が検出されているものの、それらとΔｔ２の時間差で異常信号Ｓ３、Ｓ４が検出されていないので、異常信号Ｓ１、Ｓ２は径異常によるものと高い確度で判定することができる。
【００３３】
（ｂ）の場合は、Δｔ１の時間差で異常信号Ｓ１、Ｓ２が検出されているものの、Ｄ２上の異常信号Ｓ２とΔｔ２の時間差でＤ１上の異常信号Ｓ３が検出されているので、異常信号Ｓ２とＳ３は線ぶれが原因で検出されたものである可能性があると認めることができる。このため、異常信号Ｓ１、Ｓ２の存在によって径異常の可能性を指摘できるものの、線ぶれの可能性も否定できないため、径異常の判定を保留にすることができる。
【００３４】
（ｃ）の場合は、Δｔ１の時間差で異常信号Ｓ１、Ｓ２が検出されているものの、Ｄ１上の異常信号Ｓ１とΔｔ２の時間差でＤ２上の異常信号Ｓ４が検出されているので、異常信号Ｓ１とＳ４は線ぶれが原因で検出されたものである可能性があると認めることができる。このため、異常信号Ｓ１、Ｓ２の存在によって径異常の可能性を指摘できるものの、線ぶれの可能性もあるため、径異常の判定を保留にすることができる。
【００３５】
このように、径異常の判定の信憑性を線ぶれの判定で補うことができるので、径異常の誤検出を減らすことができる。
【００３６】
このような判断は、制御装置５０が、例えば図５のフローチャートに示す処理を進めることで行う。このフローについて説明すると、このフローは、例えば先に述べた時間差Δｔ２が０．０５秒のオーダーであるとすると、それよりも短い間隔、例えば０．０１秒のサンプリング間隔で繰り返し行う。
【００３７】
このフローがスタートすると、最初に２つの外径測定器３Ａ、３Ｂの測定データＤ１、Ｄ２を取り込みメモリに格納する（ステップ１０１、１０１）。格納データの数は、本処理に必要なだけであり、特に限定されるものではない。
【００３８】
ステップ１０３ではＤ２の信号を監視しており、異常信号が検出されたら、ステップ１０４、１０５に進み、Ｌ、ＶよりΔｔ１を設定し、Ｌ、Ｆ、σよりΔｔ２を設定する。Ｌ、σは固定であるから、初回の処理以外はＶ、Ｆが変化したときだけ演算して設定し、他の回はメモリに格納した値を使えばよい。
【００３９】
次にステップ１０６（第１判定手段に相当する）でΔｔ１前の信号をチェックし、Δｔ１前の信号が異常信号であるときは、次のステップ１０７、１０８（第２の判定手段に相当する）に進み、異常信号でないときは、そのまま今回の処理を終える。ステップ１０６で、Δｔ１前の信号が異常信号であると判定された場合は、図４の例に示す条件に合致したことを意味する。この段階から線ぶれの判定に進む。
【００４０】
ステップ１０７では、Δｔ２前のＤ１が異常信号であるかどうか、つまり、図４（ｂ）の場合に該当するかどうかをチェックする。該当する場合は、図４（ｂ）の異常信号Ｓ２、Ｓ３が線ぶれによるものと判断されるから、そのまま処理を終了する。また、ステップ１０８では、Δｔ１−Δｔ２前のＤ２が異常信号であるかどうか、つまり、図４（ｃ）の場合に該当するかどうかをチェックする。該当する場合は、図４（ｃ）の異常信号Ｓ１、Ｓ４が線ぶれによるものと判断されるから、そのまま処理を終了する。
【００４１】
いずれも線ぶれに該当しないと判断されたら、ステップ１１０に進んで最終的な径異常判定を下して終了する。
【００４２】
このように、Δｔ１の時間差による異常信号Ｓ１、Ｓ２の検出により光ファイバに径異常が発生した可能性があると判定した場合であっても、異常信号が光ファイバの線ぶれが原因で検出されたものであると判定された場合には、最終的に径異常の発生なしとの判定が下されるので、誤検出を減らすことができる。
【００４３】
なお、外径測定器３Ａ、３Ｂによる外径測定データの採用については、ここでは特に限定しないが、例えば平均値をとるのが望ましい。
【００４４】
また、外径測定器３Ａ、３Ｂの個数は２つに限定されないが、費用対効果の点では２個あれば十分であると言える。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態の光ファイバの線引装置の全体構成を示す図である。
【図２】同線引装置における径異常判定の説明に用いるタイムチャートである。
【図３】同線引装置における径異常判定の説明に用いる別のタイムチャートである。
【図４】同線引装置における径異常判定の説明に用いる更に別のタイムチャートで、各場合（ａ）〜（ｃ）を示す。
【図５】同線引装置における径異常判定の処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】従来の光ファイバの線引装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
３Ａ，３Ｂ  外径測定器
１０  光ファイバ
５０  制御装置（判定手段）
【図１】
2005119894.tif 000003
【図２】
2005119894.tif 000004
【図３】
2005119894.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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