(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス旋盤による光ファイバ用プリフォームの自動加工において、常時バーナーの種火を火炎検出装置で監視し、種火の消火を検出したとき、電気的な点火装置により自動的に再点火を行い、再点火に失敗したとき、プリフォーム加工用バーナーへの可燃性ガス及び支燃性ガスの供給を停止し、両ガスの供給を停止する遮断弁からプリフォーム加工用バーナーに至る導管内を窒素ガスでパージすることを特徴とする光ファイバ用プリフォームの自動加工方法。
【請求項２】
光ファイバ用プリフォームの加工に使用されるガラス旋盤に設けられた自動加工装置であって、種火用バーナー、該種火用バーナーの火炎検出装置、該火炎検出装置により種火の消火を検知したとき、種火用バーナーを再点火する種火自動点火装置、及び種火の再点火に失敗したときプリフォーム加工用バーナーへの可燃性ガス並びに支燃性ガスの供給を遮断弁を閉じて停止し、該遮断弁からプリフォーム加工用バーナーに至る導管内を窒素ガスでパージする機構を有することを特徴とする光ファイバ用プリフォームの自動加工装置。
【請求項３】
前記火炎検出装置が、紫外線光電管を用いてなる請求項２に記載の光ファイバ用プリフォームの自動加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用プリフォーム（以下、単にプリフォームという）の自動加工装置に関し、特に、種火が消火したときに有用かつ安全なプリフォームの自動加工方法及び自動加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＶＡＤ法やＯＶＤ法により作製された石英ガラス製の大型光ファイバ用母材は、延伸炉を用いてまたはガラス旋盤で所定径にまで延伸され、さらに線引きして光ファイバとされる。この延伸処理工程において、最終的にプリフォームの形状と表面の仕上げ加工がなされるガラス旋盤工程では、酸素水素火炎が加熱手段に採用されている。
このガラス旋盤による仕上げ加工では、従来、作業員がバーナーから出る火炎の状態や加熱されるプリフォームの表面の輝き方を目視観察して、可燃性ガスの水素や酸素の供給量をバルブ操作して、延伸及び火炎研磨を行っていた。
【０００３】
しかし、プリフォーム加工用バーナー（以下、単に加工用バーナーという）から出る火炎の状態や加熱されるプリフォームの表面の輝き方を目視観察してガスの流量を調整するというのは、熟練を必要とするだけでなく、高温に加熱された部材を取り扱うため危険な作業であり、加えて火炎及びプリフォームからの輻射熱により、作業環境は高温で劣悪であった。
このような問題を解決するため、ガラス旋盤工程の一連の作業は、ほとんどコンピュータを使用した自動化に移行しつつある。自動化が進むにつれ、ガラス旋盤一台当たりに要する作業人員数は、0.2 〜 0.3人程度になってきている。
【０００４】
このように自動化を進めることにより、作業の効率及び作業環境は格段に向上し、生産性も向上してきたが、反面、安全性に問題が生じてきた。
通常、加工用バーナーへの点火は種火で行われているが、上記自動化による装置では、種火は、常時、水素ガス等の可燃性ガスが燃やされており、この種火によって、加工用バーナーに可燃性ガスが供給されると瞬時に点火される。しかし、この場合、もし種火が消えていると、加工用バーナーから吹き出す可燃性ガスが排気フード内に充満する危険性をはらんでいた。
【０００５】
このように自動化されたプリフォームの自動加工装置においては、基本的に、未燃の可燃性ガスが排気フード内に最大流量で流れたとしても、ガス濃度が爆発限界を超えないように排気流量が設計されており、また排気フード外にまで流出したときは、可燃性ガス検出器により検知されて、可燃性ガスの供給ラインは元から遮断されるが、やはり未燃の可燃性ガスの流出は予測を超えた事故の可能性があり、危険で、事故を起こすと大事故となる可能性が高く、工業的にも大きな損失となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような危険性があるために、プリフォームのガラス旋盤加工工程をすべて自動化することは実質的に困難であると考えられていた。
従って、本発明の課題は、種火が消えても瞬時に再点火することができ、また、再点火に失敗した際にもガス漏洩の心配がなく、安全なプリフォームの自動加工方法及び自動加工装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、種火の重要性に着目して、その点火機構の改善によるガラス旋盤加工工程の完全自動化について試作研究を重ね、実用的に望ましい自動加工装置を開発したものである。
すなわち、本発明のプリフォームの自動加工方法は、ガラス旋盤によるプリフォームの自動加工において、常時バーナーの種火を火炎検出装置で監視し、種火の消火を検出したとき、電気的な点火装置により自動的に再点火を行い、再点火に失敗したとき、プリフォーム加工用バーナーへの可燃性ガス及び支燃性ガスの供給を停止し、両ガスの供給を停止する遮断弁からプリフォーム加工用バーナーに至る導管内を窒素ガスでパージすることを特徴としている。
【０００８】
本発明のプリフォームの自動加工装置は、プリフォームの加工に使用されるガラス旋盤に設けられた自動加工装置であって、種火用バーナー、該種火用バーナーの火炎検出装置、該火炎検出装置により種火の消火を検知したとき、種火用バーナーを再点火する種火自動点火装置、及び種火の再点火に失敗したときプリフォーム加工用バーナーへの可燃性ガス並びに支燃性ガスの供給を遮断弁を閉じて停止し、該遮断弁から加工用バーナーに至る導管内を窒素ガスでパージする機構を有することを特徴としている。
なお、火炎検出装置に、紫外線光電管を用いるのが好ましい。
【０００９】
本発明は、プリフォームを自動的に安全かつ確実に加工し得るプリフォームの自動加工方法及び装置を提案するものであり、特には、加工用バーナーの安定した燃焼を保証する安全機構を提供する。
すなわち、常時、バーナーの種火を火炎検出装置で監視し、種火の消火を検出したとき、自動的にスパークプラグ等を用いて電気的に再点火することにある。再点火に失敗したときには、可燃性ガス（水素ガス）及び支燃性ガス（酸素ガス）の供給を停止し、この遮断弁から加工用バーナーに至る導管内を窒素ガスでパージして導管内に滞留する未燃の可燃性ガスを追い出し、可燃性ガスの漏洩による事故を未然に防止する機構を備えたことに技術的特徴がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の態様を図１〜３にもとづき詳細に説明する。
図１は、本発明の自動加工装置の一例を示す概略図である。図２は、本発明の自動加工装置の制御システムの様子を示す概略模式図であり、図３は、装置の自動加工を監視する制御信号フロー図である。
本発明の自動加工装置は、少なくともガラス旋盤１に種火用バーナー１０、種火の火炎検出装置２、この火炎検出装置２が種火の消火を検知したとき、種火用バーナー１０を再点火する種火自動点火装置、及び加工用バーナー３の燃焼が停止したとき、可燃性ガス並びに支燃性ガスの供給を遮断弁を閉じて停止し、この遮断弁から加工用バーナー３に至る導管内を窒素ガスでパージする機構を備えている。
プリフォーム４は、ガラス旋盤１のスクロールチャック５により回転しつつ保持され、バーナー台６上に設置された加工用バーナー３により加熱される。種火は、常時火炎検出装置２で監視され、種火が消火したときには種火自動点火装置として設けられたスパークプラグ７により瞬時に再点火される。加工中、プリフォーム４の外径は外径測定器８で測定されている。ガラス旋盤１の上方には排気フード９が設けられ、燃焼排ガスを排気している。
【００１１】
スパ−クプラグ７は、水素ガスを燃料とする種火用バーナー１０の近傍に取付けられ、そのスパ−クによって種火用バーナー１０に点火される。点火された種火の火炎を検出するため、紫外線光電管（ＵＶ検知管）を内蔵する火炎検出装置２が、種火に向けて取付けられている。火炎検出装置２は、種火用バーナー１０が無火炎状態になったことを検出すると、火炎検出装置２から発信された信号はコンピュータ１１で処理され、イグナイター１２に伝達されてスパークプラグ７を作動させ、スパークを飛ばして種火用バーナー１０に再点火が行われる。
加工用バーナー３には、燃焼用の水素ガス及び酸素ガスがそれぞれの導管１３から供給され、種火によって点火される。スパークプラグ７が種火の再点火に失敗すると、これを検知した火炎検出装置２からの信号がコンピュータ１１で処理され、遮断弁制御部１４により加工用バーナー３に通じる導管１３の遮断弁１５が閉じられる。同時に、遮断弁１６が開放され、パージ窒素ガス（不活性ガス）が導管１３内に供給されて導管１３内に滞留する水素ガスと酸素ガスは管外に排出され、可燃性ガスの漏洩による爆発事故は未然に防止される。なお、図中のＭＦＣはガス流量を調節するマスフローコントローラーである。符号１７は手動により開閉される手動弁である。
図３は、このときの自動加工を監視する制御信号フロー図である。
【００１２】
本発明の自動加工装置では、種火用バーナー１０に種火を確実に点火燃焼させることが重要となる。種火用バーナー１０への点火方法としては、通常知られたいずれの方法も採用できるが、本発明で用いる自動点火装置としては、種火が消えたとき火炎検出装置からの消火信号を受けて、自動的にスパークプラグ等を用いて電気的に瞬時に再点火することができる電気的点火手段が有利である。
【００１３】
種火を検出する火炎検出手段としては、火炎から放射される紫外線や可視光線、赤外線等を検知し、あるいは火炎の温度や電気伝導度等から容易に火炎の有無を検出することができるものである。以下、これらの火炎検出手段について具体的に説明する。
紫外線光電管（ＵＶ光電管）を用いる装置としては、小型ウルトラビジョン（型式Ｃ７０３５Ａ１０６４、山武ハネウェル製）により火炎から放射される紫外線を検出するタイプが挙げられる。
【００１４】
火炎から放射される赤外線を検出するタイプでは、ＰｂＳ（硫化鉛）光電管セル、例えばレッドサファイドセル（型式Ｃ７０１５、山武ハネウェル製）を用いた装置が挙げられる。この場合、火炎から放射される赤外線のみを検出する必要がある。火炎から放射される赤外線はその強さが変動しているため、ＰｂＳセルに直流電圧をかけておくと、赤外線の放射の強さに比例した脈動電流が流れる。この脈動電流が流れているときは火炎が存在することを示しており、脈動電流が流れなくなったときは消火状態にあることを示している。
また、火炎から放射される可視光線〜赤外線を検出するタイプとして、ＣｄＳ（硫化カドミウム）光電管セル、例えば硫化カドミウムセル（型式Ｃ５５４Ａ、山武ハネウェル製）を用いた装置が挙げられる。この装置は、火炎中にニクロム線等を設置して赤熱状態を作り出し、これから放射される可視光線〜赤外線を検出するものである。
【００１５】
ファイバ式の光センサーを用いた装置として、例えばファイバ光電スイッチ（型式Ｅ３Ｘ−Ａ１１−８、オムロン製）を用いた装置が挙げられ、ファイバ光電スイッチに直径約３ｍｍのガラス棒を取り付け、このガラス棒の先端を火炎中に設置し、赤熱した先端から放射される光を検出するものである。
また、熱電対や放射温度計を用いて火炎の温度を測定することにより、消火を検出することができる。この場合は、水素の発火温度が５７１℃であるので、測定温度が５７１℃以下になったとき消火状態と判断し、可燃性ガスラインと支燃性ガスラインを遮断する。
【００１６】
さらに、火炎の導電性をフレームロッドで監視することで消火を検出することもできる。フレームロッドを火炎に接触させると、火炎の導電性によりバーナーの火炎とフレームロッドとの間に電流が流れる。消火すると電流が断たれることで消火状態の検出が可能となる。
これらの検知手段の中から、一つの手段もしくは高い安全性を得るために二以上の手段を組み合わせて用いるとよい。しかし、酸素水素火炎の場合には、紫外線のみで充分確実に検出することができ、この紫外線検出による方法が実用的であり、かつ工業的にも有利である。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
プリフォームをガラス旋盤に取り付け、コンピュータの自動プログラムでプリフォームの延伸加工を行った。自動プログラムによる加工では、延伸開始時に加工用バーナーを点火し、延伸修了時に消火し、外径測定機により形状の良否を検査し、問題がなければ続いて火炎研磨を開始する。このとき再度加工用バーナーに点火し、火炎研磨が修了すると消火する、というように一連の加工工程において、加工用バーナーへの点火動作が２回以上行われる。
種火から加工用バーナーへの点火に際して、火炎は爆発的に着火するため、種火の火炎が一瞬にして消えることがある。しかし、種火が消えたまま加工を進めても、次工程へと切り替わる際に、種火の火炎を火炎検出装置で検出して、この信号にもとづくコンピュータの指令により、スパークプラグと種火バーナーの先端近傍に設けたニクロム線との間でスパークさせ、自動的かつ瞬時に種火バーナーへの再点火が行われる。ただちに再点火した場合は、コンピュータに組み込まれた自動プログラムによりプリフォームの自動加工が進行する。一方、図３に示すように、１０秒間スパークさせてもその間に種火の火炎が確認されない場合は、可燃性ガスおよび支燃性ガスのラインを遮断し、続いて瞬時に遮断弁からバーナーに至るライン内を窒素ガスでパージし、同時にガラス旋盤の駆動部を停止した。
このように、万が一点火に失敗したときでも、瞬時に上記インターロックが動作し、加工用バーナーから未燃の水素ガスが漏れるのを未然に防ぐことができた。
【００１８】
（比較例１）
従来の装置を図４に示す。バーナー台６に加工用バーナー３と種火用バーナー１０が設置され、種火用バーナー１０には可燃性ガスである水素ガスが常時供給され、燃焼されている。種火用バーナー１０への水素の流量は、数リットル／分程度であり、バーナー点火時の爆風や周囲の風、さらに水素供給源の圧力変動などの影響を受けやすい。これらの因子により、種火１８が消えてしまうことがよくある。種火１８が消えた状態で自動プログラムが動き出すと、加工用バーナー３に可燃性ガスおよび支燃性ガスが供給され、未燃のままバーナーから放出され、事故を誘因する。したがって、この様な事態を防止するため、自動加工を行う場合でも、少なくともバーナーに点火する際は、人間の目でチェックしていた。
このように従来は安全性の観点から人間の目による監視が欠かせなかった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の自動加工装置は、種火を常時監視し、種火消火時には、自動点火装置により瞬時に再点火を行い、また再点火に失敗した場合においても、可燃性ガスおよび支燃性ガスの流れを遮断し、同時に窒素ガスにより、遮断弁からバーナーに至る導管内をパージすることで、可燃性ガスおよび支燃性ガスの漏洩を未然に防ぐことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の自動加工装置の一例を示す概略図である。
【図２】  本発明の自動加工装置の制御システムの様子を示す概略模式図である。
【図３】  本発明の自動加工装置の自動加工を監視する制御信号フロー図である。
【図４】  従来の加工装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１…ガラス旋盤
２…火炎検出装置
３…加工用バーナー
４…プリフォーム
５…スクロールチャック
６…バーナー台
７…スパークプラグ
８…外径測定器
９…排気フード
１０…種火用バーナー
１１…コンピュータ
１２…イグナイター
１３…導管
１４…遮断弁制御部
１５…遮断弁
１６…遮断弁
１７…手動弁
１８…種火
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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