(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＡＤ法によりＳｉＯ2微粒子を堆積させて光ファイバ母材を製造するに際し、コラムに沿って上下動する機構及び該機構から下方に伸びるシャフトを設け、前記コラムの固有振動数と、シャフト及びその先端に吊り下げられた重量が経時的に変化するスート堆積体を併せた系の固有振動数とが堆積中一致しないように、前記シャフトを耐熱性を有する金属管で形成し、該シャフトの断面サイズ及び／又は肉厚を調整して共振を防止し、スート堆積体を該シャフトの先端に吊り下げて引き上げ又は引き下げることを特徴とする吊り下げ方法。
【請求項２】
ＶＡＤ法によりＳｉＯ2微粒子を堆積させて光ファイバ母材を製造する装置において、コラム、該コラムに沿って上下動する機構及び該機構から下方に伸びるシャフトを有し、該シャフトの先端にスート堆積体を吊り下げて引き上げ又は引き下げる装置であって、前記コラムの固有振動数と、シャフト及び重量が経時的に変化するスート堆積体を併せた系の固有振動数とが一致しないように、前記シャフトを耐熱性を有する金属管で形成し、該シャフトの断面サイズ及び／又は肉厚を調整して共振を防止するように構成されてなることを特徴とする吊り下げ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体を吊り下げて引き上げ又は引き下げる装置に係り、特には、ＶＡＤ法で光ファイバ母材（多孔質母材）を製造する際に、あるいは該ＶＡＤ法で製造された多孔質母材を脱水・透明ガラス化する際に好適に使用される吊り下げ方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造方法の一つであるＶＡＤ法では、シャフトの先端に取り付けられた種棒（出発部材）の先端から下方向に、ＳｉＣｌ4等の原料ガスの火炎加水分解反応で生成するＳｉＯ2微粒子を堆積させ、種棒を回転させながら母材の成長とともに引き上げてスート堆積体（多孔質母材）を製造している。
【０００３】
ＳｉＯ2微粒子の堆積工程においては、堆積面とバーナ火炎との位置関係は製品の特性を決める上で極めて重要であり、これらの位置関係には高い精度が要求され、各種ガスを噴出させるバーナの位置を０．０１ｍｍの単位で調整して良好な製品を得ている。スート堆積体の先端が堆積中に振動することがあると、製品の特性が著しく悪化することがあり、さらにはスート堆積体が割れたり、バーナが破損することがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
また、例えばＶＡＤ法などで製造されたスート堆積体を脱水・透明ガラス化する焼結炉においては、スート堆積体を吊り下げるシャフトに耐熱性の高いセラミックスが使用されることがあるが、セラミックス製シャフトは、スート堆積体と共振して強い振動を受けると破壊され、スート堆積体あるいはその焼結体が落下し、装置が破壊されることがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、シャフトの先端に吊り下げられる物体の振動が防止され、優れた光ファイバ用ガラス母材が得られる吊り下げ方法及び装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、シャフトの先端に吊り下げられた物体が振動する原因を調査した結果、装置のコラムを支えている構造体あるいは床面には外部から様々な雑振動が伝播されてきており、雑振動のうち、コラムの固有振動数に一致する振動成分のみがコラムにより増幅され、コラムそのものを振動させている。これらの雑振動は、鉄道や自動車の往来、工事、地質など様々な要因で引き起こされており、抑制が困難であることに加えて、コラムの固有振動数がシャフトとスート堆積体を併せた系の固有振動数と一致すると、共振が起こり、シャフトとスート堆積体が激しく振動することを見出し、このような共振を防止することで本発明を達成した。
【０００７】
本発明の吊り下げ方法は、ＶＡＤ法によりＳｉＯ2微粒子を堆積させて光ファイバ母材を製造するに際し、コラムに沿って上下動する機構及び該機構から下方に伸びるシャフトを設け、前記コラムの固有振動数と、シャフト及びその先端に吊り下げられた重量が経時的に変化するスート堆積体を併せた系の固有振動数とが堆積中一致しないように、前記シャフトを耐熱性を有する金属管で形成し、該シャフトの断面サイズ及び／又は肉厚を調整して共振を防止し、スート堆積体を該シャフトの先端に吊り下げて引き上げ又は引き下げることを特徴としている。
【０００８】
本発明の吊り下げ装置は、ＶＡＤ法によりＳｉＯ2微粒子を堆積させて光ファイバ母材を製造する装置において、コラム、該コラムに沿って上下動する機構及び該機構から下方に伸びるシャフトを有し、該シャフトの先端にスート堆積体を吊り下げて引き上げ又は引き下げる装置であって、前記コラムの固有振動数と、シャフト及び重量が経時的に変化するスート堆積体を併せた系の固有振動数とが一致しないように、前記シャフトを耐熱性を有する金属管で形成し、該シャフトの断面サイズ及び／又は肉厚を調整して共振を防止するように構成されてなることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の吊り下げ方法及び装置を図１に基づいて詳細に説明する。図１は、光ファイバ母材の製造装置を示す概略正面図であり、図２は、光ファイバ母材の製造装置に設置された吊り下げ装置を拡大して示す概略正面図であり、図３は、図２の概略平面図である。吊り下げ装置１は架台２上に設けられ、この架台２に収納された反応室内でスート堆積体３は形成される。
【００１０】
吊り下げ装置１は、コラム４に沿って設けられたリニアガイド５ａ，５ｂ及びボールネジ６を有し、これにシャフト駆動部７が組み付けられている。シャフト駆動部７は、モーター８でボールネジ６を回転させることにより、上昇又は下降する。スート堆積体３は、シャフト９の下端に接続された出発部材１０に形成され、シャフト駆動部７により吊り上げ又は吊り下げられる。なお、図２において、図１に示したシャフト９は図示を省略した。
【００１１】
本発明の吊り下げ装置１は、シャフト駆動部７によりコラム４に沿って上下動するように設けられたシャフト９の先端にスート堆積体３を吊り下げて、引き上げ又は引き下げる装置であり、コラム４の固有振動数とシャフト９及びその先端に吊り下げられたスート堆積体３を併せた系の固有振動数とが一致しないように構成される。
【００１２】
光ファイバ母材の製造においては、ＳｉＯ2微粒子の堆積が進むにつれて、スート堆積体３の重量は次第に増大し、シャフト９とスート堆積体３を併せた系の固有振動数が変化する。この堆積の進行とともに変化する固有振動数の変化幅を考慮してコラム４及び／又はシャフト９の固有振動数を選択し、それらの構造を決めると良く、堆積中、固有振動数が一致しないように設定することで共振は防止される。
【００１３】
設定した固有振動数を有するようにコラム４やシャフト９の構造を変更するには、耐熱性を有する金属製の中空管で形成し、その断面サイズ及び／又は肉厚を変更すればよい。なお、固有振動数は、振動計で０〜５０Ｈｚの振動を測定し、振動数の高いピークが測定されたとき、これを固有振動数とした。
【００１４】
【実施例】
図１に示す製造装置を用いて光ファイバ母材の製造を行った。反応室を収納する架台上には、ボールネジとボールネジの駆動機構を備えた高さ４ｍのコラムが取り付けられている。該ボールネジには、シャフトの回転機構を備えたシャフト駆動部が、ボールネジにより高さ方向に３ｍ上下に移動できるように取り付けられている。シャフト駆動部の上下動は、モーターとコラムに取り付けられたリニアガイドにより前後左右に傾くことなく行われる。
【００１５】
シャフトは、外径６０ｍｍ、内径４５ｍｍ、長さ２５００ｍｍのＳＵＳ製金属シャフトピースの下端に長さ１ｍの窒化珪素製シャフトピースを取り付けて構成され、シャフト駆動部に取り付けられている。窒化珪素製シャフトピースの先端には、出発部材が取り付けられるようになっている。
【００１６】
シャフトの上下動は、最大５００ｍｍ／ｍｉｎの速度を出すことのできる高速モーターと、最大２ｍｍ／ｍｉｎの速度を出すことのできる低速モーターの２系統で行われる。ＶＡＤ法によるＳｉＯ2微粒子堆積時のスート堆積体の引き上げは、低速モーターによって行われ、それ以外の、例えば、搬送時の上下動は高速モーターによって行われる。
【００１７】
光ファイバ母材の製造装置が据え付けられた状態で、吊り下げ装置のコラムとシャフトの固有振動数をそれぞれ測定したところ、コラムの固有振動数はその上端で５．５Ｈｚであり、シャフトの固有振動数はその先端で５．７Ｈｚであった。このシャフトの先端に出発部材を取り付けたところ、激しく振動した。このような振動が発生している状況下での製造は困難であり、たとえ製造できたとしても、スート堆積体の断面形状が円形からずれたものとなり、品質が著しく低下したものとなる。
【００１８】
この振動数を持つ特別な振動源は見当たらなかったが、周辺の環境から建物自体が広範な振動数の雑振動を拾っており、雑振動のなかからコラムの固有振動数に一致する振動成分とコラムが共振を起こしていることが分かった。そして、コラムによって増幅された振動に近い固有振動数を持つシャフトと共振して、上記した激しい振動を生じていることが分かった。
【００１９】
そこで、ＳＵＳ製金属シャフトピースを外径６０ｍｍ、内径４５ｍｍの中空シャフトから、外径９０ｍｍ、内径８０ｍｍの中空シャフトに交換したところ、このシャフトの固有振動数は９．０Ｈｚとなった。このシャフトであれば、設計上の最大サイズであるスート堆積体を製造した場合でも、シャフトとスート堆積体を併せた系の固有振動数は６．５Ｈｚと算出され、共振は起こらないと推定される。
【００２０】
そして実際に、このシャフトに出発部材を取り付けてＶＡＤ法による堆積を始めたところ、振動は起こらず、出発部材の先にＳｉＯ2微粒子が堆積され、スート堆積体が成長して行く過程においても振動が起こることはなかった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の吊り下げ方法及び装置は、上記構成としたことにより、コラムの固有振動数に対してシャフト及びその先端に形成されるスート堆積体の固有振動数が一致しないようにシャフトの構造を設定することで、地盤の雑振動等からくる振動成分がシャフトに伝達されることはなく、安定した光ファイバ母材の製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光ファイバ母材の製造装置を示す概略正面図である。
【図２】 光ファイバ母材の製造装置に設置された吊り下げ装置を拡大して示す概略正面図である。
【図３】 図２の概略平面図である。
【符号の説明】
１．...吊り下げ装置、
２．...架台、
３．...スート堆積体、
４．...コラム、
５ａ，５ｂ．...リニアガイド、
６．...ボールネジ、
７．...シャフト駆動部、
８．...モーター、
９．...シャフト、
１０．...出発部材。
【図１】
0004428684.tif 000002
【図２】
0004428684.tif 000003
【図３】
0004428684.tif 000004