(57)【要約】【課題】シールドパイプ内に光ファイバ用母材をセットする時に、上下に長いシールドパイプを一たん上昇させる際、そのシールドパイプの上方に、シールドパイプの長さにみあう上昇用の待機用空間を確保した高い天井の建屋でなくても設置できるようにする。【解決手段】加熱炉３と、その加熱炉３と接続し炉内５に連通し合う上下に長いシールドパイプ７内に、そのシールドパイプ７内に配置される光ファイバ用母材９の上端側を支持する上部チャック１１を設ける一方、前記シールドパイプ７を上下に伸縮可能に構成し、光ファイバ母材９をセットする時に、シールドパイプ７の下端を上方へ向けて上昇させることで縮小し、上部チャック１１を露出させるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉と、その加熱炉と接続し炉内と連通し合う上下に長いシールドパイプと、そのシールドパイプ内に配置される光ファイバ用母材の上端側を支持する上部チャックと、前記加熱炉から下方へ延長される前記光ファイバ用母材の下端側を支持する下部チャックと、前記上部チャック及び下部チャックを上下動自在に制御するチャック昇降駆動手段とを有し、前記シールドパイプは上下に伸縮可能に構成されていることを特徴とする光ファイバ用母材の延伸装置。
【請求項２】
前記シールドパイプは複数のシールド主体筒からなり、縮小する時に下位側のシールド主体筒が上位側のシールド主体筒内へ入り込むよう上位側のシールド主体筒の径より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用母材の延伸装置。
【請求項３】
前記上位となるシールド主体筒の下端部には、その内側に位置する下位側のシールド主体筒の外周面と弾接しその外周面をシールするシール部材と、そのシール部材の近接部位でシールド主体筒の外周面と少なくとも３点以上で接触し転動する等間隔に配置されたガイドローラとを有していることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ用母材の延伸装置。
【請求項４】
前記シールドパイプの最下位のシールド主体筒は、下端部から入った冷却水が内側を上昇した後、外側を流れ下端部から排出される二重の冷却通路を備えていることを特徴とする請求項２又は３記載の光ファイバ用母材の延伸装置。
【請求項５】
加熱炉と、その加熱炉と接続し炉内と連通し合う上下に長いシールドパイプと、そのシールドパイプ内に配置される光ファイバ用母材の上端側を支持する上部チャックと、前記加熱炉から下方へ延長される前記光ファイバ用母材の下端側を支持する下部チャックと、前記上部チャック及び下部チャックを上下動自在に制御するチャック駆動手段を有し、前記上部チャックは、前記光ファイバ用母材の上端側を貫通した支持ピンと、その支持ピンの両端を支持する支持姿勢と、その支持姿勢から前記支持ピンの支持を解除する支持解除姿勢とに回転する回転支持体と、その回転支持体を支持姿勢と支持解除姿勢とに外から遠隔操作可能な駆動手段とで構成されていることを特徴とする光ファイバ用母材の延伸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の太さの径に作られた光ファイバ用母材を加熱しながら所定の長さに引き伸ばす光ファイバ用母材の延伸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
延伸装置の概要は、加熱炉と、その加熱炉と接続し炉内と連通し合う上下に長いシールドパイプと、そのシールドパイプ内に配置される光ファイバ用母材の上端側を支持する上部チャックと、前記加熱炉から下方へ延長される前記光ファイバ用母材の下端側を支持する下部チャックと、前記上部チャック及び下部チャックを上下動させるチャック昇降駆動手段とから成っている。
【０００３】
加熱炉は、例えば、カーボン抵抗式加熱炉やカーボン誘導式加熱炉となっていて、加熱炉の内部は、燃焼につながる酸素雰囲気を嫌らって不活性ガス雰囲気となっている。前記シールドパイプは、光ファイバ用母材を加熱炉内へ送り込む時に、前記加熱炉内の不活性ガス雰囲気が保持されるようにするためのものであって、シールドパイプの内部には前記加熱炉と同様に常時連続して不活性ガスが送り込まれるようになっている。
【０００４】
一方、上部チャックはシールドパイプ内に配置され、そのシールドパイプ内において光ファイバ用母材の上端部を支持するようになっている。
【０００５】
したがって、シールドパイプ内で光ファイバ用母材を上部チャックによって支持するには、初めに上下に長いシールドパイプを上昇させその下端縁から上部チャックを露出させることで上部チャックによる支持が可能となる。支持完了後は再びシールドパイプを下降させることで、内部に光ファイバ用母材が支持セットされるようになるが、前記した如く光ファイバ用母材のセットにあたって、上下に長いシールドパイプを上昇させるところから、そのシールドパイプの上方にシールドパイプ上昇用の待機用空間を作る必要がある。
【０００６】
シールドパイプは一般に２〜３メートルあり、待機用空間を考えると、単純にシールドパイプの倍の長さのスペースが必要となるため、天井が非常に高い専用の建屋が必要になることで建屋にコストがかかり設備投資の面でも望ましくない。
【０００７】
また、光ファイバ用母材の延伸完了時に光ファイバ用母材の支持解除にあたって、上部チャックはシールドパイプ内にあるため、直接上部チャックの支持を解除するわけにはいかず、上部チャックを露出させるにあたって、加熱炉の内部が冷えるまで一定の冷却時間が必要となる。
【０００８】
このため、延伸完了後、すぐに光ファイバ用母材の支持を解除することができず、作業能率の面でも望ましくなかった。
【特許文献１】特開平８−１９６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は天井の高い建屋を必要とすることなく設置することが可能になると共に、延伸完了後、ただちに光ファイバ用母材の支持解除ができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、この発明の第１にあっては、加熱炉と、その加熱炉と接続し炉内と連通し合う上下に長いシールドパイプと、そのシールドパイプ内に配置される光ファイバ用母材の上端側を支持する上部チャックと、前記加熱炉から下方へ延長される前記光ファイバ用母材の下端側を支持する下部チャックと、前記上部チャック及び下部チャックを上下動自在に制御するチャック昇降駆動手段とを有し、前記シールドパイプは上下に伸縮可能に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の第２にあっては、加熱炉と、その加熱炉と接続し炉内と連通し合う上下に長いシールドパイプと、そのシールドパイプ内に配置される光ファイバ用母材の上端側を支持する上部チャックと、前記加熱炉から下方へ延長される前記光ファイバ用母材の下端側を支持する下部チャックと、前記上部チャック及び下部チャックを上下動自在に制御するチャック昇降駆動手段とを有し、前記上部チャックは、前記光ファイバ用母材の上端側を貫通した支持ピンと、その支持ピンの両端を支持する支持姿勢と、その支持姿勢から前記支持ピンの支持を解除する支持解除姿勢とに回転する回転支持体と、その回転支持体を支持姿勢と支持解除姿勢とに外から遠隔操作可能な駆動手段とで構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の発明によれば、シールドパイプ全体を縮小させることで上部チャックを露出させることができるため、シールドパイプの上方にシールドパイプ上昇用の待機用空間を大きくとらなくても光ファイバ用母材の支持セットが可能となる。このため天井の低い建屋でも装置の設置ができる。
【００１３】
また、本発明の第２の発明によれば、遠隔操作によって回転支持体を支持姿勢から支持解除姿勢に切換えることで、冷却時間を待つことなく延伸完了後の光ファイバ用母材の支持を迅速に解除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１には、前記シールドパイプの複数のシールド主体筒で形成し、縮小する時に下位側のシールド主体筒を上位側のシールド主体筒内へ入り込むよう上位側のシールド主体筒の径より小さく設定する。
【００１５】
第２には、前期上位となるシールド主体筒の下端部に、その内側に位置する下位側のシールド主体筒の外周面と弾接しその外周面をシールするシール部材と、そのシール部材の近接部位でシールド主体筒の外周面と少なくとも３点以上で接触し転動する等間隔に配置されたガイドローラとを設け、ガイドローラによって上下動時にシール部材に片寄った偏荷重が作用しないようにする。
【００１６】
第３には、前記シールドパイプの最下位のシールド主体筒内に、下端部から入った冷却水が内側を上昇した後、外側を流れ下端部から排出される二重の冷却通路を備えることで、効率の良い冷却を可能とする。
【実施例１】
【００１７】
以下、図１乃至図１２の図面を参照しながらこの発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１８】
図２は延伸装置１の概要説明図を示している。延伸装置１は、加熱炉３とその加熱炉３の炉内５を連通し合う上下に長いシールドパイプ７と、そのシールドパイプ７内に配置される光ファイバ用母材９の上端側を支持する上部チャック１１と、前記加熱炉３から下方へ延長される前記光ファイバ用母材９の下端側を支持する下部チャック１３とを有している。
【００１９】
加熱炉３は、ヒータとなるカーボン電極１５を備えたカーボン抵抗式加熱炉となっていて、炉内５上方の開放口５ａには上部シャッタ１７が、炉内５下方の開放口５ｂには下部シャッタ１９がそれぞれ設けられている。
【００２０】
上部シャッタ１７及び下部シャッタ１９は各開放口５ａ，５ｂを全閉及び全開とする状態の外に、前記光ファイバ用母材９が通過する時に、下部シャッタ１９はその光ファイバ用母材９の径より若干径大の通過孔２１が得られるようになっている。
【００２１】
加熱炉３の炉内５は、稼動中において燃焼につながる酸素雰囲気から不活性ガス雰囲気とするための窒素ガスが連続して送り込まれるようになっている。この場合、窒素ガスにかえてアルゴン、ヘリウムガス等を用いてもよい。
【００２２】
シールドパイプ７は、上下三つに分割されたシールド主体筒２３，２５，２７で構成されている。この場合、必ずしも三つでなってもよく二つに分割することも可能である。
【００２３】
三つに分割されたシールド主体筒２３，２５，２７の内部には窒素ガス等の不活性ガスが送り込まれることで酸素雰囲気から不活性ガス雰囲気が確保されるようになっている。
【００２４】
図１はその具体的な構造を示している。
【００２５】
最上位となる第１のシールド主体筒２３は、径が一番大きく、以下、第２，第３のシールド主体筒２５，２７の順で径が小さくなるよう設定され、１番目と２番目のシールド主体筒２３，２５は全体の重量の軽減を図るために、アルミ製となっている。最下位となる第３のシールド主体筒２７が一番小さい径となっていて、耐圧性の確保と錆が発生することがないようステンレス製となっている。
【００２６】
したがって、下位側のシールド主体筒２７は、上位側のシールド主体筒２５内に入り込むことが可能となり、最終的には最上位となる第１のシールド主体筒２３内に、第２，第３のシールド主体筒２５，２７が収まる構造となっている。
【００２７】
第１，第２，第３のシールド主体筒２３，２５，２７の内、最上位となる第１のシールド主体筒２３は、窒素ガス等の不活性ガスを取入れるガス取入口２９を有し、上方は天井部３１となっている。天井部３１となる上端側はガイドレール３３に対して上下にスライド自在となっていて、自重により吊下げられた状態で前記ガイドレール３３の下端部に支持されている。
【００２８】
中間となる第２のシールド主体筒２５は、窒素ガス等の不活性ガスを取入れるガス取入口３５を有し、図３に示すように上端フランジ３７が自重により前記第１のシールド主体筒２３の下端部外周に設けられた第１保持ブラケット３９のリング状内側ストッパ４１と当接し合うことで吊下げられた状態で第１のシールド主体筒２３の下端部に支持されている。
【００２９】
最下位となる第３のシールド主体筒２７は、図４に示すように前記第２シールド主体筒２５と同様に上端フランジ４３が自重により前記第２のシールド主体筒２５の下端部外周に設けられた第２保持ブラケット４５のリング状内側ストッパ４７と当接し合うことで吊り下げられた状態で第２のシールド主体筒２５の下端部に支持されている。
【００３０】
したがって、最下位となる第３のシールド主体筒２７を後述する主体筒昇降装置４９によって上昇させることで、第３のシールド主体筒２７は上位側となる第２のシールド主体筒２５内に収まり、さらに上昇を続けることで第２，第３のシールド主体筒２７，２５は最上位となる第３のシールド主体筒２３内に収まり、さらに、上昇を続けると、第１，第２，第３のシールド主体筒２３，２５，２７は、前記したガイドレール３３に沿って上昇し、最上昇位置において、上部チャック１１が露出するようになっている。
【００３１】
第１，第２のシールド主体筒２３，２５の下端部外周に設けられた前記第１，第２保持ブラケット３９，４５には、シール部材５３とガイドローラ５５がそれぞれ設けられている。
【００３２】
シール部材５３は、その下位に位置するシールド主体筒、即ち、第１保持ブラケットであればその下位の第２のシールド主体筒２５の外周面と、第２保持ブラケット４５であれば第３のシールド主体筒２７の外周面と弾接し合うことで、第１，第２のシールド主体筒２３，２５間の隙間、第２，第３のシールド主体筒２５，２７間の隙間のシールが確保されるようになっている。
【００３３】
ガイドローラ５５は、少なくとも等間隔に３点以上、この実施形態では４点配置となっていて、その下位に位置するシールド主体筒、即ち、第１保持ブラケット３９であればその下位の第２のシールド主体筒２５の外周面に沿って、第２保持ブラケット４５であれば第３のシールド主体筒２７の外周面に沿ってそれぞれ転動することで、各シールド主体筒２５，２７が上下動する時に片寄りを起こすことなくほぼ垂直にガイドし、シール部材５３の一部分に損傷等につながる偏った過負荷が作用するのを阻止するようになっている。
【００３４】
最下位の第３のシールド主体筒２７は、下端部から入った冷却水が内側を上昇した後、外側を流れ下端部から排出される二重の冷却通路５７ａ，５７ｂを備えている。内側の冷却通路５７ａには冷却水取入口５９が、外側の冷却通路５７ｂには冷却水取出口６１がそれぞれ設けられ、２０００度前後となる加熱炉３からの伝導熱によって加熱されるのを往路と復路とによって効率よく冷却することが可能となっている。
【００３５】
主体筒昇降装置４９は、図２に示すようにモータ等の駆動部６３によって正転又は逆転の回転動力が与えられる上方の駆動スプロケット６５と下方の従動スプロケット６７とに駆動チェーン６９がエンドレスに掛廻された構造となっている。駆動チェーン６９には、最下位となる第３のシールド主体筒２７の下部から延長された支持アーム７１が固定支持され、駆動チェーン６９が回動することで、第３のシールド主体筒２７の上下動が可能となる。
【００３６】
一方、最上位となる第１のシールド主体筒２３の上端部が上下動するよう支持された前記ガイドレール３３は、４点配置となっていて、前記上部チャック１１を上下動自在に支持する可動フレーム７３に固定支持されている。
【００３７】
上部チャック１１は、上部用のチャック昇降駆動手段７５により上下動が可能となる点に加えて、遠隔操作により光ファイバ用母材９の支持及び支持解除が可能となっている。
【００３８】
具体的には、図５から図７に示すように、光ファイバ用母材９の上端部に固着されたダミーロッド７６のロッド孔７６ａを貫通した支持ピン７７と、その支持ピン７７の両端を支持する回転可能な回転支持体７９と、その回転支持体７９を回転させる駆動手段８１とで構成されている。支持ピン７７は中央部位が膨らんだ膨出部７７ａを有し、ロッド孔７６ａに対して点接触Ｐし合うことで、ダミーロッド７６、即ち、光ファイバ用母材９が自重により垂直状態で支持されるようになっている。
【００３９】
回転支持体７９は、Ｕ字に切欠された支持凹部７９ａを有し、前記支持凹部７９ａが上を向いた支持姿勢（図５）と、その支持姿勢から１８０度回転し支持凹部７９ａが下を向いた支持解除姿勢（図６）とに回転可能となっている。
【００４０】
駆動手段８１は回転支持体７９の支持軸８３に固着された小ギア８５とその小ギア８５と噛み合う大ギヤ８７と、その大ギヤ８７に偏位して取付けられたクランクロッド８９と、クランクロッド８９を駆動するツインロッドシリンダ９１とから成り、クランクロッド８９は第１のシリンダ主体筒２３の天井部３１を貫通している。ツインロッドシリンダ９１は、前記した可動フレーム７３に固定支持され、外からの操作によって例えば、エア等の作動媒体が送り込まれるようになっている。これによりクランクロッド８９が上下に作動（矢印イ）し大ギヤ８７を介して小ギア８５を回転させることで、回転支持体７９を支持姿勢（図５）と支持解除姿勢（図６）とに切換えが可能となっている。
【００４１】
上部チャック１１を上下動させる上部用のチャック昇降駆動手段７５は、前記ガイドレール３３と前記ツインロッドシリンダ９１を支持した可動フレーム７３のフレーム基端部７３ａが駆動モータ９３によって正転又は逆転自在に制御されるねじ杆９５と螺合し合う構造となっている。
【００４２】
したがって、ねじ杆９５が正転又は逆転することで可動フレーム７３を含む上部チャック１１及びシールドパイプ７の上下動が可能となる。
【００４３】
下部チャック１３は、加熱炉３を通過した光ファイバ用母材９の下端に固着されたダミーロッド９７を挟持しながら下方へ移動することで、加熱された光ファイバ用母材９を引き伸ばす引き伸ばし用チャックとなっていて、下部用のチャック昇降駆動手段９９によって上下動が可能となっている。これにより、母材から糸状に引き伸ばす紡糸機能や所定の長さに切断する切断加工が可能となる。
【００４４】
下部用のチャック昇降駆動手段９９は、下部チャック１３から延長されたチャックアーム１０１が駆動モータ１０３によって正転又は逆転自在に制御されるねじ杆１０５と螺合し合う構造となっている。
【００４５】
したがって、ネジ杆１０５が正転又は逆転することで下部チャック１３の上下動が可能となり、その下降速度は、引張り作用が働くように前記上部チャック１１の下降速度より速くなるよう設定されている。
【００４６】
このように構成された光ファイバ用母材９の延伸装置１を図８から図１２に基づき説明する。
【００４７】
まず、上部シャッタ１７と下部シャッタ１９が閉の状態にある内部に不活性ガスが連続して送り込まれ不活性ガス雰囲気にある加熱炉３に対してシールドパイプ７を縮小させ、上部チャック１１を露出させる（図８）。
【００４８】
この時、第１のシールド主体筒２３は、第２，第３のシールド主体筒２５，２７が収まった状態でガイドレール７３に沿って可動フレーム３３に当るまで上昇するだけとなるため、上方にシールドパイプ上昇用の待機用空間が不用となり、高い専用の天井を備えた建屋が不用となる。
【００４９】
次に、光ファイバ母材用運搬機１０７により光ファイバ用母材９を搬送し、上部チャック１１に光ファイバ用母材９の上端を支持させた後、シールドパイプ７を下降させ伸長させる（図９）。このシールドパイプ７の縮小時、又は伸長時、ガイドローラ５５によってシール部材５３は偏りを起こすことはない。このため、一部分のみに強い過負荷が作用することがなくなり、長期間に亘り安定したシール状態が確保される。
【００５０】
次に、伸長したシールドパイプ７内へ窒素ガス等の不活性ガスを連続して送り込み、内部を不活性ガス雰囲気とし、規定されたガス雰囲気に到達したら前記加熱炉３の上部シャッタ１７を開とする（図１０）。続いて下部シャッタ１９を光ファイバ用母材９が通過できる通過孔２１とする（図１１）。
【００５１】
この時、加熱炉３内は周囲より高い圧力となっているため炉内５への外気の浸入は起きない。また、第３のシールド主体筒２７は加熱炉３の熱の影響を受けるようになるが、内側、外側の順に流れる冷却水によって効率のよい冷却状態が得られるため、熱による悪影響は何等発生しない。また、不活性ガスは第３のシールド主体筒２７内を流れる時に、光ファイバ用母材９と接近し合う細い径と相俟って脈動のない層流状態が得られるようになり、円滑な不活性ガスの流れが得られるようになる。また、ガスの使用量が減るメリットが得られる。
【００５２】
次に、炉内５から下方へ延長された光ファイバ用母材９の下端側を下部チャック１３によって支持し、下降することで光ファイバ用母材９の引き伸しが行なえるようになる。
【００５３】
引き伸し完了時、図１２に示すように上部チャック１１は、シールドパイプ７内に位置するようになるが、回転支持体７９を支持解除姿勢（図６）とすることでシールドパイプ７を動かすことなく光ファイバ用母材９の支持が解除され、加熱炉３の下方から容易に取出せるようになる。この結果、加熱炉３を冷却させる冷却待機時間が不用となるため迅速な取出しができる。一方、酸素の混入がなく、しかも加熱炉３を冷却させることなく次の引き伸し作業に迅速に入れるため、その引き伸し作業の立上りが迅速となるメリットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明にかかるシールドパイプの概要切断説明図。
【図２】この発明にかかる延伸装置の概要説明図。
【図３】図１のＡ部の拡大説明図。
【図４】図１のＢ部の拡大説明図。
【図５】上部チャックの支持状態を示した概要説明図。
【図６】上部チャックの支持解除状態を示した概要説明図。
【図７】上部チャックの切断概要説明図。
【図８】シールドパイプを最上位まで上昇させた縮小時の動作説明図。
【図９】シールドパイプ内に光ファイバ用母材をセットした状態の動作説明図。
【図１０】加熱炉の上部シャッタを開とし光ファイバ用母材下降時のシールドパイプの動作説明図。
【図１１】下部シャッタを若干開とし延伸開始位置へ光ファイバ母材を下降させる下降時のシールドパイプの動作説明図。
【図１２】延伸完了時のシールドパイプの動作説明図。
【符号の説明】
【００５５】
３…加熱炉
５…炉内
７…シールドパイプ
９…光ファイバ用母材
１１…上部チャック
１３…下部チャック
２３…第１のシールド主体筒
２５…第２のシールド主体筒
２７…第３のシールド主体筒
５３…シール部材
５５…ガイドローラ
５７ａ，５７ｂ…二重の冷却水路
７５…上部用チャック昇降駆動手段
７７…支持ピン
７９…回転支持体
８１…駆動手段
９９…下部用のチャック昇降駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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