(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス母材を加熱軟化する加熱炉と、ガラス母材に引き取り力を加える引き取り機と、引き取り力の大きさを検出する引き取り力検出器と、加熱炉の発熱体に電力を供給する発熱体電力供給装置と、ガラス母材加熱軟化部温度検出器と、発熱体温度検出器と、発熱体電力制御器とを有するガラス母材延伸装置であって、発熱体電力制御器は、引き取り力調節器とガラス母材加熱軟化部温度調節器とで構成されるカスケード制御系を備え、引き取り力検出器の引き取り力検出値、発熱体温度検出器の温度検出値、ガラス母材加熱軟化部温度検出器の温度検出値がそれぞれ入力され、それらの検出値に応じて発熱体電力供給装置をカスケード制御することを特徴とするガラス母材延伸装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス母材延伸装置を用いてガラス母材を延伸する方法であって、ガラス母材延伸開始前はプログラム制御により発熱体電力供給装置を制御し、ガラス母材延伸開始後はカスケード制御により発熱体電力供給装置を制御することを特徴とするガラス母材の延伸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス母材を一定の外径に延伸するガラス母材延伸装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ファイバーは、ＶＡＤ法やＯＶＤ法等で得られたガラス母材を線引きに適した外径に延伸し、その後、所定の外径に線引きすることにより製造される。ガラス母材を延伸するには、通常、加熱炉や引き取り機等からなるガラス母材延伸装置が使用される。ガラス母材延伸装置は、加熱炉に送られたガラス母材を加熱炉の発熱体で加熱軟化し、引き取り機により所望の外径に延伸するものである。このガラス母材延伸装置によりガラス母材を延伸した場合、延伸工程が進むにつれて、加熱炉内の断熱材は発熱体から熱量を受け取って温度が上昇し、ガラス母材の未軟化部を輻射熱で加熱すると共に、ガラス母材の加熱軟化部から未軟化部に熱が伝導する。
したがって、ガラス母材の延伸工程において、発熱体の温度を一定に保持した場合、延伸開始直後よりも延伸終了直前の方が、ガラス母材の加熱軟化部の温度は高くなり粘度が低くなる。
【０００３】
加熱軟化部の粘度が低下すると、引き取り機からの引き取り力は小さくなり、さらに、加熱軟化部の温度が上昇して、加熱軟化部から下部の自重だけで所望の外径に延伸するようになると、引き取り機は引き取り力を与えなくなる。さらに加熱軟化部の温度が上昇して粘度が低くなると、加熱軟化部から下部の自重だけで所望する外径以下に延伸するので、この場合は、引き取り機はガラス母材に対して引き下げ方向の力ではなく、持ち上げ方向の力、すなわち、圧縮力を加えるようになる。加熱軟化部に圧縮力が加わると、延伸中のガラス母材は加熱軟化部において座屈を起こし、その結果、延伸後のガラス母材の真直度が大きく低下する。
したがって、延伸後のガラス母材の真直度を向上させるには、常に望ましい引き取り力で延伸しなければならず、そのためには、延伸工程が進行するにつれて加熱炉の発熱体の温度を下げる必要がある。
【０００４】
延伸工程の進行に伴って発熱体の温度を下げることにより、ガラス母材の真直度を向上させる方法としては、延伸工程が進行するにつれて変化する発熱体温度の変化パターンを予め用意しておき、このパターンに従って発熱体の温度を下げることにより、ガラス母材の加熱軟化部に望ましい引き取り力が加わるようにする方法があった。
しかしながら、上記変化パターンは、延伸中のガラス母材の直径とガラス母材の形状の全ての組み合わせに対して発生し、さらに延伸工程の開始前に加熱炉が保持している熱量をも考慮すると、予め設定しなければならない変化パターンの数は膨大となり、変化パターンの全てを設定するには多大な時間と労力を要することになった。
そこで、上記方法の問題点を解消するために、引き取り力検出器の引き取り力検出値が好適となるように、引き取り機に引き取り力検出器を装備して、発熱体電力を制御する方法が提案されている（特開平４−３２５４２８号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法は、発熱体電力を変更してから、引き取り力検出器の引き取り力検出値が変わるまでに、大きな実効時間遅れが存在するため、迅速かつ精密な発熱体電力制御は困難であった。
そこで、本発明は、上記問題を解消し、ガラス母材を一定の外径に延伸するガラス母材延伸装置及び方法の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のガラス母材延伸装置は、ガラス母材を加熱軟化する加熱炉と、ガラス母材に引き取り力を加える引き取り機と、引き取り力の大きさを検出する引き取り力検出器と、加熱炉の発熱体に電力を供給する発熱体電力供給装置と、ガラス母材加熱軟化部温度検出器と、発熱体温度検出器と、発熱体電力制御器とを有するガラス母材延伸装置であって、発熱体電力制御器は、引き取り力調節器とガラス母材加熱軟化部温度調節器とで構成されるカスケード制御系を備え、引き取り力検出器の引き取り力検出値、発熱体温度検出器の温度検出値、ガラス母材加熱軟化部温度検出器の温度検出値がそれぞれ入力され、それらの検出値に応じて発熱体電力供給装置をカスケード制御することを特徴としている。
さらに、本発明のガラス母材延伸方法は、前記ガラス母材延伸装置を用いるものであり、ガラス母材延伸開始前はプログラム制御により発熱体電力供給装置を制御し、ガラス母材延伸開始後はカスケード制御により発熱体電力供給装置を制御することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のガラス母材延伸装置の一例を示した模式図であり、１は加熱炉、２は加熱炉の発熱体、３はガラス母材、４は引き取り機、５は引き取り機あるいはその近傍に配置される引き取り力検出器、６は加熱炉あるいはその近傍に配置される発熱体温度検出器、７は発熱体電力制御器、８は発熱体電力制御器に接続される発熱体電力供給装置、９は加熱炉あるいはその近傍に配置されるガラス母材加熱軟化部温度検出器である。
【０００８】
ガラス母材３は、供給機（図示せず）により加熱炉１に供給され、加熱炉１において、発熱体２により加熱軟化され、引き取り機４で所望の外径に延伸される。このガラス母材の延伸において、引き取り力検出器５から引き取り力検出値、発熱体温度検出器６とガラス母材加熱軟化部温度検出器９からそれぞれの温度検出値が発熱体電力制御器７に入力される。発熱体電力制御器７は、これらの検出値に応じて、引き取り力検出器５の引き取り力検出値が好適となるように、発熱体電力供給装置８を制御する。
【０００９】
発熱体電力制御器７が発熱体電力供給装置８に供給電力の変更を指示してから引き取り力検出値が変化するまでには、通常、長い実効時間の遅れが存在する。そのため、従来技術のように、引き取り力検出器５を設け、その検出値をフィードバックするだけでは、引き取り力検出値を好適にするための発熱体電力供給装置８の迅速かつ精密な制御は難しい。
そこで、本発明では、前記したように、引き取り力検出器５に加えて、ガラス母材加熱軟化部温度検出器９を設け、引き取り力検出値、発熱体温度検出値だけでなく、ガラス母材加熱軟化部温度検出値をも発熱体電力制御器７に入力する。こうすることにより、発熱体電力制御器７が発熱体電力供給装置８に供給電力の変更を指示してからガラス母材加熱軟化部温度検出値が変化するまでの実効時間遅れは、発熱体電力制御器７が発熱体電力供給装置８に供給電力の変更を指示してから引き取り力検出値が変化するまでの実効時間遅れに比べて非常に短いため、発熱体電力供給装置８を迅速かつ精密にフィードバック制御して、引き取り力検出値を好適にすることができる。
【００１０】
発熱体電力供給装置８を制御する方法としては、例えば、ガラス母材３の延伸開始前においては、予め定められた時間的スケジュールに従って発熱体２の温度が上昇するようにしたプログラム制御系を発熱体電力制御器７に備えておき、この制御方式により発熱体電力供給装置８を制御する。
そして、ガラス母材３の延伸開始後は、プログラム制御ではなく、迅速かつ精密な制御が可能なカスケード制御により発熱体電力供給装置８を制御する。
【００１１】
図２に、プログラム制御系及びカスケード制御系を有する発熱体電力制御器７の一例を表したブロック線図を示す。この図に示すように、発熱体電力制御器７の入力部には、引き取り力検出器５、発熱体温度検出器６及びガラス母材加熱軟化部温度検出器９が接続され、出力部には発熱体電力供給装置８が接続される。また、図２に例示した発熱体電力制御器７には、カスケード制御系を構成する引き取り力調節器１０及びガラス母材加熱軟化部温度調節器１１が設けられる。引き取り力調節器１０では、引き取り力の目標値と引き取り力検出器値をもとにして必要な信号を作り出し、それをガラス母材加熱軟化部温度調節器１１に出力する。ガラス母材加熱軟化部温度調節器１１では、ガラス母材加熱軟化部温度検出値に対応する出力に、引き取り力調節器１０からの出力が加えられ、これにより実行時間遅れが短縮され、発熱体電力が精密に制御される。
【００１２】
図２に示すように、発熱体電力制御器７には、発熱体２を予め設定された温度パターンに従って昇温させるための、プログラム制御系を構成する温度パターン保持回路１４及び発熱体温度検出値の入力を受ける発熱体温度調節器１３を設けることもできる。
上記したガラス母材加熱軟化部温度調節器１１及び発熱体温度調節器１３からの出力は切換回路１２に入力され、切換回路１２からの出力は発熱体電力供給装置８に送られ、その結果、発熱体電力が制御される。引き取り力調節器１０、ガラス母材加熱軟化部温度調節器１１、発熱体温度調節器１３には、従来から使用されているＰＩＤ調節器を用いれば、発熱体電力制御器７の制御系は容易かつ安価に設計することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明のガラス母材延伸装置は、容易かつ安価に製造することができ、しかも迅速かつ精密な発熱体電力制御が可能である。したがって、該装置を用いることにより低コストでガラス母材を一定の外径に延伸することが可能となり、極めて産業上の価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス母材延伸装置の一例を示した模式図である。
【図２】発熱体電力制御器の一例を示したブロック線図である。
【符号の説明】
１  加熱炉
２  発熱体
３  ガラス母材
４  引き取り機
５  引き取り力検出器
６  発熱体温度検出器
７  発熱体電力制御器
８  発熱体電力供給装置
９  ガラス母材加熱軟化部温度検出器
１０  引き取り力調節器
１１  ガラス母材加熱軟化部温度調節器
１２  切換回路
１３  発熱体温度調節器
１４  温度パターン保持回路
【図１】
0003901877.tif 000002
【図２】
0003901877.tif 000003