JP2003342034A - 光ファイバーの延伸方法および装置 - Google Patents

光ファイバーの延伸方法および装置

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JP2003342034A
JP2003342034A JP2002153914A JP2002153914A JP2003342034A JP 2003342034 A JP2003342034 A JP 2003342034A JP 2002153914 A JP2002153914 A JP 2002153914A JP 2002153914 A JP2002153914 A JP 2002153914A JP 2003342034 A JP2003342034 A JP 2003342034A
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wire diameter
optical fiber
pid constant
speed
preform
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Tatsuji Suwabe
辰治 諏訪部
Toru Ogura
徹 小倉
Takahito Miyoshi
孝仁 三好
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/0253Controlling or regulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B2205/00Fibre drawing or extruding details
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバーの延伸に際して、安定した線径
の制御を行う。 【解決手段】 延伸直後の光ファイバー16の線径を線
径測定器5で測定する。線径変位を5段階のステップS
0〜S4に分割して、これらの分割したステップにそれ
ぞれ対応したPID定数をタッチパネル9から入力して
割り当て、線径の測定結果に応じて線径コントロールプ
ログラム31で自動的に切り替える。このPID定数に
基づいて、シーケンサ8から第2モータサーボ20に駆
動信号を送信し、光ファイバー16が所望の線径R0と
なるように引き取りモータ18の引き取り速度を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリフォームを延
伸して光ファイバーにする方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プリフォームを延伸して光ファイバーに
する際、プリフォームの作製中に起こる分子量の微細な
違いや線径の違い、時として発生する加熱による発泡な
どによって、延伸後の光ファイバーの線径が所望の値か
らずれる、いわゆる線径ブレという問題がある。この線
径ブレは、光ファイバーとして使用した場合の光損失の
増大や、コネクタへの装着不良などを引き起し、製品と
しての価値を低下させるだけでなく、光ファイバーとし
て使用できなくなるという致命的な問題を生じさせる。
【0003】従来の延伸装置では、図3に示す構成で線
径ブレの対策を行っていた。まず、延伸直後の光ファイ
バー101の線径を線径測定器102で測定し、この測
定結果を信号変換器103で線径測定信号に変換してフ
ィードバック信号104としてシーケンサ105に送信
する。そして、このフィードバック信号104に基づい
て、引き取りロール106を駆動させる引き取りモータ
107のモータサーボ108の出力を制御することで、
所望の線径が得られるようにプリフォームの引き取り速
度を調整する。例えば延伸後の光ファイバー101が所
望の線径よりも細い場合、直前までの引き取り速度に線
径測定信号をフィードバック量として加算し、引き取り
モータ107の回転数を減じる方向に作用させる。つま
り、引き取り速度を遅くすることで光ファイバー101
の線径を太くする。一方、光ファイバー101が所望の
線径よりも太い場合はこの逆作用となる。このとき、単
純に線径変位の比例分だけで引き取り速度を調整しよう
とすると、安定した制御を行うことができないため、1
段階ステップのPID定数を用いて制御を行っている。
【0004】PID定数は、プリフォームの形状、延伸
速度、引き取り速度、加熱温度などの諸条件や、線径変
位の時間的な周期によっても最適な値が異なる。このた
め、従来の延伸装置には、タッチパネル109などの入
力装置が設けられ、この入力装置でPID定数を入力す
ることが可能となっている。このタッチパネル109で
は、PID定数の設定のほかに、基準となる延伸速度、
引き取り速度の補正値の上限である速度補正量、および
延伸位置から線径測定位置までの遅れ補正を行う時間差
補正の設定が可能となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような線径の制
御方法は、線径変位の時間的な周期が長く、且つ変位が
速度補正量の範囲内に納まっていれば有効であるが、周
期が短い大きな変動や制御範囲を超える変動、あるいは
長周期の変動の中に短周期の変動が含まれる場合には、
所望の線径が安定して得られないという問題があった。
この問題は、単にPID定数や速度補正量を変更させる
だけでは、プリフォームの形状変化や延伸速度の変更な
どが生じた場合、解決することができない。
【0006】本発明は、安定した線径の制御を行うこと
で、光ファイバーの特性を良化させることが可能な光フ
ァイバーの延伸方法および装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、プリフォームを延伸して光ファイバーに
する方法において、延伸直後の光ファイバーの線径を測
定する工程と、前記線径の変位を2段階以上のステップ
に分割して、これらの分割したステップにそれぞれ対応
したPID定数を割り当てる工程と、前記線径の測定結
果に応じて前記PID定数を自動的に切り替える工程
と、前記PID定数に基づいて、前記光ファイバーが所
望の線径となるようにプリフォームより引き取る速度を
制御する工程とを備えたことを特徴とする。
【0008】また、本発明は、プリフォームを延伸して
光ファイバーにする装置において、延伸直後の光ファイ
バーの線径を測定する線径測定手段と、前記線径の変位
を2段階以上のステップに分割して、これらの分割した
ステップにそれぞれ対応したPID定数を入力するPI
D定数入力手段と、前記線径の測定結果に応じて前記P
ID定数を自動的に切り替えるPID定数自動切替手段
と、前記PID定数に基づいて、前記光ファイバーが所
望の線径となるようにプリフォームより引き取る速度を
制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】図1に、本発明を実施した光ファ
イバーの延伸装置の概略を示す。延伸装置2は、昇降装
置3、電気炉4、線径測定器5、引き取りロール6、巻
き取り機7、シーケンサ8、タッチパネル9からなる。
昇降装置3は昇降モータ(M1)10を備えている。昇
降モータ10は、プリフォーム11を支持するクランプ
ホルダー12を矢印方向に上下移動させる。この昇降モ
ータ10には、その出力をパルス出力に変換する第1パ
ルスジェネレータ(PG1)13が接続されている。第
1パルスジェネレータ13からの出力信号は、第1モー
タサーボ(SC1)14にフィードバックされ、これに
応じて昇降モータ10の出力が変化する。
【0010】第1モータサーボ14には、速度設定器1
5が接続されている。この速度設定器15には、タッチ
パネル9に入力されたプリフォーム11の基準となる延
伸速度がシーケンサ8を介して送信され、これにより第
1モータサーボ14を介して昇降モータ10の速度が決
定される。この延伸速度でクランプホルダー12が下方
に移動し、プリフォーム11が電気炉4により加熱され
る。電気炉4で所定の温度に加熱されたプリフォーム1
1は、溶融してその先端部がメニスカス状となり、先端
部から引き取りロール6に向けて下降していき、光ファ
イバー16を形成する。
【0011】光ファイバー16は、延伸直後に線径測定
器5を通過する。光ファイバー16の線径は、この線径
測定器5によって連続的にオンライン測定される。線径
の測定結果は、信号変換器17により線径測定信号に変
換され、フィードバック信号としてシーケンサ8に送信
される。
【0012】引き取りロール6は、引き取りモータ(M
2)18を備えている。この引き取りモータ18には、
その出力をパルス出力に変換する第2パルスジェネレー
タ(PG2)19が接続されている。第2パルスジェネ
レータ19からの出力信号は、第2モータサーボ(SC
2)20にフィードバックされ、これに応じて引き取り
モータ18の出力が変化する。また、巻き取り機7は、
第3モータサーボ(SC3)21により制御される巻き
取りモータ(M3)22を備えている。引き取りロール
6で引き取られた光ファイバー16は、巻き取り機7に
より連続的に巻き取られる。このとき、巻き取り機7
は、光ファイバー16が損傷しないように、充分に低い
張力で巻き取る。
【0013】シーケンサ8には、PID定数自動切替手
段としての線径コントロールプログラム(CP)31が
組み込まれている。この線径コントロールプログラム3
1は、信号変換器17からのフィードバック信号に基づ
いて、後述するPID定数により第2モータサーボ20
を制御し、所望の線径R0(図2参照)が得られるよう
にプリフォーム11の引き取り速度を調整する。
【0014】PID定数入力手段としてのタッチパネル
9は、第2モータサーボ20を制御するためのPID定
数、基準となる延伸速度、引き取り速度の補正値の上限
である速度補正量、および延伸位置から線径測定位置ま
での遅れ補正を行う時間差補正の設定が可能となってい
る。
【0015】図2に示すように、線径コントロールプロ
グラム31では、線径測定器5で測定された線径変位
が、所望の線径R0を中心として5段階のステップS0
〜S4に分割され、例えば表1に示すように、これらの
ステップS0〜S4にそれぞれ対応したPID定数が割
り当られる。
【0016】
【表1】
【0017】このPID定数は、それぞれのステップS
0〜S4で所望の線径R0を得るための最適な値となっ
ており、線径変位が所望の線径R0付近であるとき(S
0)は、S1、S2の場合と比較してフィルタ定数およ
びD値が若干大きく設定される。そして、線径変位が大
きな変動を生じているとき(S3、S4)は、P値、D
値がともに極端に大きく設定される。これらのPID定
数は、線径コントロールプログラム31により線径の測
定結果に応じて自動的に切り替えられる。このようにす
ると、線径の変動を広範囲にわたって制御することがで
きる。なお、ここでフィルタ定数とは、第2モータサー
ボ20の制御量を変化させる定数であり、この値が大き
いほど制御量が滑らかになる。また、周知のように、P
ID定数はPが比例、Iが積分、Dが微分をそれぞれ示
し、P値、D値が大きいほど補正出力が大きく、I値が
大きいほど補正出力が小さい。
【0018】
【実施例】次に、上記構成による延伸装置2で、所望の
線径R0=750μm、基準となる延伸速度=3.6m
/min(引き取りモータ18回転数=387rp
m)、速度補正量=35rpm/ステップおよび105
rpm/フルスパン、時間差補正=0sec、昇降モー
タ22の回転数=758rpmとして、光ファイバー1
6の延伸を行った。また、ステップ数を従来の1段階
(S0)として、速度補正量=18rpm/フルスパ
ン、PID定数=時間的な周期が短く線径の変動量が小
さい場合に対応させた設定(比較例1)、および速度補
正量=35rpm/フルスパン、PID定数=時間的な
周期が長く線径の変動量が大きい場合に対応させた設定
(比較例2)で、その他の条件は上記と同様にして延伸
を行った。これら3つの例で作製された光ファイバーの
評価結果を表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】比較例1では、時間的な周期が長く線径の
変動量が大きい場合に対応できないため、線径の変動量
がR0±100μm以下、光損失が220〜270dB
/kmと大きい。同様に比較例2においても、時間的な
周期が短く線径の変動量が小さい場合に対応できないた
め、線径の変動量がR0±50μm以下、光損失が20
0〜250dB/kmと大きい。一方、実施例では、線
径の変動量がR0±10μm以下、光損失が160〜1
80dB/kmで、比較例1、2よりも小さい。この結
果から、線径の変動の種類に関わらず、安定した線径の
制御が行われ、特性の良好な光ファイバーを得られるこ
とが確認された。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明の光ファイバーの
延伸方法および装置によれば、延伸直後の光ファイバー
の線径を測定し、この線径の変位を2段階以上のステッ
プに分割して、これらの分割したステップにそれぞれ対
応したPID定数を割り当て、線径の測定結果に応じて
PID定数を自動的に切り替え、このPID定数に基づ
いて光ファイバーが所望の線径となるようにプリフォー
ムより引き取る速度を制御するので、安定した線径の制
御を行うことができる。したがって、光ファイバーの特
性を良化させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した光ファイバーの延伸装置の概
略図である。
【図2】線径変位の時間変化を示す図である。
【図3】従来の延伸装置における線径の制御方法を示す
構成図である。
【符号の説明】
2 延伸装置 5 線径測定器(線径測定手段) 6 引き取りロール 8 シーケンサ(制御手段) 9 タッチパネル(PID定数入力手段) 11 プリフォーム 16 光ファイバー 18 引き取りモータ 20 第2モータサーボ 31 線径コントロールプログラム(PID定数自動切
替手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三好 孝仁 静岡県富士宮市大中里200番地 富士写真 フイルム株式会社内 Fターム(参考) 4G021 HA05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリフォームを延伸して光ファイバーに
    する方法において、 延伸直後の光ファイバーの線径を測定する工程と、 前記線径の変位を2段階以上のステップに分割して、こ
    れらの分割したステップにそれぞれ対応したPID定数
    を割り当てる工程と、 前記線径の測定結果に応じて前記PID定数を自動的に
    切り替える工程と、 前記PID定数に基づいて、前記光ファイバーが所望の
    線径となるようにプリフォームより引き取る速度を制御
    する工程とを備えたことを特徴とする光ファイバーの延
    伸方法。
  2. 【請求項2】 プリフォームを延伸して光ファイバーに
    する装置において、 延伸直後の光ファイバーの線径を測定する線径測定手段
    と、 前記線径の変位を2段階以上のステップに分割して、こ
    れらの分割したステップにそれぞれ対応したPID定数
    を入力するPID定数入力手段と、 前記線径の測定結果に応じて前記PID定数を自動的に
    切り替えるPID定数自動切替手段と、 前記PID定数に基づいて、前記光ファイバーが所望の
    線径となるようにプリフォームより引き取る速度を制御
    する制御手段とを備えたことを特徴とする光ファイバー
    の延伸装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108083630A (zh) * 2017-11-24 2018-05-29 长飞光纤光缆股份有限公司 一种用于光纤拉丝的剪锥装置和方法
CN110128002A (zh) * 2019-06-22 2019-08-16 郑豪 一种玻璃纤维原丝直径可控的生产工艺
CN110764404A (zh) * 2019-09-25 2020-02-07 长沙市日业电气有限公司 一种pid参数自适应的拉丝机变频器调试方法

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