JP2011230945A

JP2011230945A - 光ファイバ製造装置

Info

Publication number: JP2011230945A
Application number: JP2010101159A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takenaka; 英二竹中; Yasuhiko Tsukiji; 保彦築地
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2030-04-26
Also published as: JP5486389B2

Abstract

【課題】冷却ガスを外部に逃がすことなく光ファイバを切断すると共に切断時に切断屑の飛び散りを抑制する。
【解決手段】光ファイバ母材を加熱する加熱炉１と、この加熱炉１で紡糸された光ファイバ２を冷却ガスＧにて冷却する冷却手段３と、光ファイバ２の表面に被覆材を被覆する被覆手段５と、紡糸工程終了時に光ファイバ２を切断する切断手段４とを備えている。切断手段４は、冷却手段３を構成する筒体１０の下部に気密状態にして接続させている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ製造装置において、特に光ファイバ切断装置に関して冷却ガスの漏れを無くして光ファイバを切断する技術に関するものである。

光ファイバ製造装置としては、例えば特許文献１に記載されるように、線引き炉の下部に冷却筒を設け、その冷却筒の下部に第１被覆装置及び第１硬化装置並びに第２被覆装置及び第２硬化装置を、それぞれの接続部を気密状態にして連続させた構造が開示されている。

この特許文献１に記載の光ファイバ製造装置では、冷却筒内に導入したヘリウムガスを気密状態にすることで、線引き炉上端の開口部からのヘリウムガスの漏出を防止している。

特許第２６４５７１６号公報

ところで、紡糸した光ファイバは、通常ファイバカッタにて該光ファイバを左右から挟み込んで切断される。この光ファイバ切断時には、ハサミのようにして切断するため、切断屑（ファイバ屑）が飛び散り易い。切断屑が被覆前の光ファイバの表面にぶつかると、傷が付きファイバ寿命が短くなる。特許文献１に記載の光ファイバ製造装置では、どの部位にファイバカッタを配置するのか開示されておらず、冷却筒に光ファイバが入る前で切断した場合は切断屑が冷却筒内に入り込む。したがって、ファイバカッタの配置箇所を適切な位置に設ける必要がある。

そこで、本発明は、冷却ガスを外部に逃がすことなく光ファイバを切断すると共に切断時に切断屑の飛び散りを抑制することのできる光ファイバ製造装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、この加熱炉の下方に配置されて該加熱炉で紡糸された光ファイバを冷却ガスにて冷却する冷却手段と、この冷却手段の下方に配置されて冷却後の光ファイバを切断する切断手段と、この切断手段の下方に配置されて光ファイバの表面に被覆材を被覆する被覆手段と、を備えた光ファイバ製造装置であって、前記冷却手段を、紡糸された前記光ファイバを内部に通過させる入口を天面に有し且つ出口を下面に形成した筒体と、この筒体内に冷却ガスを導入する冷却ガス導入口とで構成し、前記筒体の下部に前記切断手段を気密状態にして接続させたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバ製造装置であって、前記切断手段は、前記光ファイバを貫通させるファイバ貫通孔を径方向に有したシャフトと、このシャフトを挿入ガイド孔に挿入させて回転自在に保持し且つ該シャフトが該挿入ガイド孔にガイドされて回転したときに前記ファイバ貫通孔と連通するファイバ挿入孔を有したダイとを備え、前記シャフトが回転したときに前記ファイバ貫通孔の入口端縁と前記ファイバ挿入孔の入口奥端縁とが前記光ファイバを切断する切刃となり、前記シャフトの回転により前記光ファイバを切断することを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ製造装置であって、前記切断手段と前記被覆手段の間に前記光ファイバを貫通させる貫通孔を有した筒状の連結管を設け、その貫通孔の開口幅を、前記切断手段に接続される入口側から前記被覆手段に接続される出口側に向かって次第に広くしたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の光ファイバ製造装置であって、前記シャフトの先端部に、該シャフトの回転方向を示す指標を設けたことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバ製造であって、前記切断手段は、前記光ファイバを挿通させるファイバ挿通孔を形成したダイと、前記ファイバ挿通孔と垂直方向に該ダイに形成したスライド孔にスライド自在とされたパンチとを備え、前記パンチの先端外周縁と前記ファイバ挿通孔と交差する部分の前記スライド孔の周縁とが前記光ファイバを切断する切刃となり、前記パンチのスライドにより前記光ファイバを切断することを特徴としている。

本発明の光ファイバ製造装置によれば、冷却手段を構成する筒体の下部に切断手段を気密状態にして接続したので、この筒体内に導入される冷却ガスが外部に漏れることを防止でき、高価な冷却ガスの使用量を大幅に削減することができる。また、本発明によれば、冷却手段の下部に切断手段を配置したので、切断後の切断屑が飛び散って冷却手段を構成する筒内部に入り込むのを防止することができる。従って、切断屑がファイバ表面に衝突して傷を付けることが無くなり、光ファイバの不良を少なくすることができる。

図１は本実施形態の光ファイバ製造装置の概略構成を示す断面図である。図２は本実施形態の光ファイバ製造装置の切断手段部分を詳細に示す横断面図である。図３は本実施形態の光ファイバ製造装置の切断手段部分を詳細に示す正面図である。図４は本実施形態の光ファイバ製造装置の切断手段で光ファイバを切断する様子を示し、（Ａ）は光ファイバ切断前状態の要部拡大断面図、（Ｂ）は光ファイバ切断直後状態の要部拡大断面図である。図５は図４の切断手段を構成するシャフトの先端部に、該シャフトの回転方向を示す指標を設けた図である。図６は切断手段の他の構成例を示す断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［光ファイバ製造装置の構成］
本実施形態の光ファイバ製造装置は、図１に示すように、光ファイバ母材を加熱する加熱炉１と、この加熱炉１の下方に配置されて該加熱炉１で紡糸された光ファイバ２を冷却ガスＧにて冷却する冷却手段３と、この冷却手段３の下方に配置されて冷却後の光ファイバ２を切断する切断手段４と、この切断手段４の下方に配置されて光ファイバ２の表面に被覆材を被覆する被覆手段５と、を備えている。

前記加熱炉１は、図示を省略した光ファイバ母材を炉体内に設けた加熱手段（例えばヒータ等）で加熱して溶融し線引きすることにより、細長い線状の光ファイバ２を形成する。

前記冷却手段３は、紡糸された前記光ファイバ２を内部に通過させる入口６を天面７に有し且つ出口８を下面９に形成した筒体１０と、この筒体１０内に冷却ガスＧを導入する冷却ガス導入口１１とを有している。

冷却ガス導入口１１は、その長手方向を上下方向として鉛直に配置された筒体１０の下部に設けられた冷却ガス導入管１２に形成されている。この冷却ガス導入口１１からは、例えばヘリウムガス等の冷却ガスＧが筒体１０の下部からその内部に導入される。筒体１０内に導入された冷却ガスＧは、図１中矢印Ａで示すように、筒体１０下部から天面７に向かって上昇する。

前記冷却手段３は、加熱炉１で溶けて紡糸された光ファイバ２を後述の被覆手段５へ入り込むまでに適正な温度まで冷却する。冷却ガスＧは、筒体１０の下部から上部へと上昇して流れ内部に充満することで、光ファイバ２を冷却する。この冷却ガスＧは、筒体１０の内部に充填されるが、その筒体１０の天面７には小さな開口である光ファイバ導入用の入口６から外部に漏れる。

前記切断手段４は、内部に充満させた冷却ガスＧが筒部１０の下面９から外部へ漏れ出ないようにするべく、前記筒部１０の下部に気密状態にして密着接続されている。前記筒部１０の下部と前記切断手段４の間には、冷却ガスＧの漏れを防止するためのシール部材（図示は省略する）を介在させている。

前記切断手段４は、図１から図３に示すように、光ファイバ２を貫通させるファイバ貫通孔１３を径方向に有したシャフト１４と、このシャフト１４を挿入ガイド孔１５に挿入させて回転自在に保持し且つ該シャフト１４が該挿入ガイド孔１５にガイドされて回転したときに前記ファイバ貫通孔１３と連通するファイバ挿入孔１６を有したダイ１７とからなる。

前記シャフト１４は、ダイ１７の挿入ガイド穴１５に挿入されるシャフト本体部１４Ａと、該シャフト本体部１４Ａの一端に一体的に設けられたシャフト先端部１４Ｂと、該シャフト本体部１４Ａの他端に一体的に設けられたシャフト基端部１４Ｃとからなる。シャフト先端部１４Ｂとシャフト基端部１４Ｃは、前記シャフト本体部１４Ａよりも小径とされ、それぞれの軸受け部１８、１９に回転自在に支持されている。

前記ファイバ貫通孔１３は、シャフト本体部１４Ａの軸芯方向と直交する径方向に貫通する円形孔として形成されている。このファイバ貫通孔１３は、冷却後の光ファイバ２を挿通させるに足る大きさのストレート孔とされている。

そして、前記シャフト１４は、回転駆動源となるロータリシリンダ２０に前記シャフト基端部１４Ｃが連結されることにより、軸芯を中心として回転するようになされている。この実施形態では、前記ロータリシリンダ２０は、ファイバ貫通孔１３内に挿入された光ファイバ２を切断することから、前記シャフト２０を右回り及び左周りにそれぞれ僅かな角度だけ回転するようにしている。

前記ダイ１７には、前記シャフト本体部１４Ａを挿入させて回転自在に保持する挿入ガイド孔１５が形成されている。また、ダイ１７には、前記挿入ガイド孔１５と直交する上下方向に光ファイバ２を貫通させるファイバ挿入孔１６が形成されている。

前記被覆手段５は、光ファイバ２の表面に被覆材を被覆する。被覆材としては、例えば紫外線硬化樹脂等が使用される。被覆手段５と切断手段４との間には、光ファイバ２をその内部に貫通させる貫通孔２１を有した筒状の連結管２２が設けられている。連結管２２は、その貫通孔２１の開口幅を、切断手段４に接続させる入口側から被覆手段５に接続される出口側に向かって次第に広くした管として形成されている。具体的には、連結管２２は、直径を小、中、大とした３つの円筒体２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを連結させた構造にすることで、入口側から出口側に向かって貫通孔２１の開口幅を次第に広くしている。

以上のように構成された光ファイバ製造装置では、加熱炉１で光ファイバ母材を加熱すると、光ファイバ母材が溶融して細長くなり光ファイバ２となる。紡糸された光ファイバ２は、この加熱炉１の真下に設けられた冷却手段３を構成する筒体１０の天面７に開口する入口６からその筒体１０内部に入り込む。そして、筒体１０の下端に設けた冷却ガス導入口１１からその筒体１０内部に冷却ガスＧが導入される。

前記光ファイバ２は、筒体１０内部に充填された冷却ガスＧと接触して被覆手段５に入り込むまでに適正な温度まで冷却される。筒体１０内に導入された冷却ガスＧは、該筒体１０の下端部に切断手段４が気密状態に接続されているため、外部に漏れ無いようになっている。筒体１０の天面７に開口６が形成されているが、この開口６は小さな開口であるため、該開口６から外部へ漏れ出る冷却ガスＧの量は少ない。

適正な温度まで冷却された光ファイバ２は、被覆手段５まで引き取られ、ここでその表面に被覆材が塗布される。その後、図示を省略する硬化装置によって前記被覆材にＵＶランプにより紫外線が照射されて硬化され、光ファイバ２が光ファイバ素線或いは光ファイバ芯線となる。

紡糸終了時に光ファイバ２を切断することで、紡糸工程は終了となる。光ファイバ２は、前記冷却手段３の真下に設けられた切断手段４にて切断される。切断手段４では、図４（Ａ）に示すように、ダイ１７に形成されたファイバ挿入孔１６の入口側からシャフト本体１４Ａに形成されたファイバ貫通孔１３を通してファイバ挿入孔１６の出口から下方へ出る光ファイバ２に対して、ロータリシリンダ２０を動作させて前記シャフト１４を回転させる。

ここでは、図４（Ａ）の切断開始前状態から同図（Ｂ）の切断直後状態に示すように、一方向に所定角度だけシャフト１４を回転させる。シャフト１４が回転すると、前記ファイバ貫通孔１３の入口端縁１３ａと前記ファイバ挿入孔１６の入口奥端縁１６ａとが前記光ファイバ２を切断する切刃となり、前記光ファイバ２が、当該シャフト１４の回転により切断される。

前記シャフト１４は、一方向に所定角度回転して光ファイバ２を切断すると、今度は逆向きに同じ角度だけ回転して元の状態に戻る。つまり、シャフト１４は、前記ファイバ貫通孔１３を前記ファイバ挿入孔１６と連通させた図４（Ａ）で示す初期状態に復帰する。例えば、図５に示すように、シャフト１４の先端部に、該シャフト１４の回転方向を示す指標２３を設けておくことによって、どの方向にどの程度シャフト１４を回転させたのかが目視により判る。図５では、シャフト１４の先端部にその中心を通る直線を引くことで指標２３としている。もちろん、指標２３は、これに限定されることなく、シャフト１４の回転方向が判るものであればそのマークは問わない。

そして、切断された光ファイバ２は、図示を省略する引き取り装置によって被覆手段５へと引き取られる。引き取り装置によって光ファイバ２が引き取られると、該光ファイバ２の切断された端部がばたつきながら連結管２２の貫通孔２１を通して前記被覆手段５へと送られる。この時、連結管２２の貫通孔２１の開口幅は切断手段４に接続される入口側から被覆手段５に接続される出口側に向かって次第に広くされているため、貫通孔２１の内部にゴミが溜まり難い。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態の光ファイバ製造装置によれば、冷却手段３を構成する筒体１０の下部に切断手段４を気密状態にして接続させたことにより、前記切断手段４が該筒体１０の下部を塞ぐ蓋の機能をして、筒体１０内に導入された冷却ガスＧの漏れを抑制する。冷却ガスＧは、通常、高価なヘリウムガスが使用されることから、ガス漏れが抑制される分、ガス使用量を大幅に削減することができコスト増加を回避することができる。また、本実施形態では、冷却手段３から被覆手段５に至る部分まで、冷却ガスＧが外部に漏れ出ない構造とされているため、冷却ガスＧを光ファイバ２のパスラインにおいて封止したまま光ファイバ２を切断手段４で切断することができる。

また、本実施形態の光ファイバ製造装置によれば、シャフト１４を回転させて光ファイバ２を切断する回転方式を採用しているため、光ファイバ２を両側から挟み込むようにして切断する場合に生じる切断屑の発生が極めて少ない。そのため、光ファイバ２を切断した切断屑が切断手段４の内部に残らない。また、本実施形態の切断手段４は、シャフト１４を回転させて光ファイバ２を切断する回転方式による切断であるため、ハサミのように切断する場合に比べて光ファイバ２の切断時に刃先が逃げるような現象が発生せず、シャフト１４の回転により光ファイバ２を確実に切断することができる。

また、本実施形態の光ファイバ製造装置によれば、シャフト１４の回転による回転方式の切断にて光ファイバ２を切断する剪断による切断であるため、剪断部（切れ刃）の硬度を上げることでカッタの耐久性（つまり、シャフト１４自体の耐久性）を上げることができる。

また、本実施形態の光ファイバ製造装置によれば、シャフト１４の回転による回転方式の切断にて光ファイバ２を切断する剪断による切断であるため、光ファイバ２は微細に粉砕されずに切断でき、通常であればファイバ屑の清掃が困難である場所にも切断手段５を設置することが可能となる。

また、本実施形態の光ファイバ製造装置によれば、冷却手段３と被覆手段５との間に切断手段４を配置したので、冷却手段３の上に切断手段４を配置した場合に光ファイバ切断後のファイバ屑が冷却手段３を構成する筒体１０内に付着するが、そのような心配がない。冷却手段３の上に切断手段４を配置して光ファイバ２を切断すると、光ファイバ２の切断屑が冷却手段３の内面に付着するため、紡糸工程終了時に冷却手段３の内面を清掃する作業が必要となる。そのため、冷却後の光ファイバ２を切断することが望ましい。

また、本実施形態の光ファイバ製造装置によれば、切断手段４と被覆手段５の間に設けた連結管２２の貫通孔２１の開口幅を、切断手段４に接続される入口側から被覆手段５に接続される出口側に向かって次第に広くしたので、この連結管２２の貫通孔２１にファイバ屑が入り込んだとしても内部に付着し難い。また、この光ファイバ製造装置によれば、切断手段４と被覆手段５の間に連結管２２を設けているので、この連結管２２の長さＬ分だけの距離しか必要としないため、光ファイバ切断後のばたつきにより生じるファイバ屑の残留を少なくすることができる。

また、本実施形態の光ファイバ製造装置によれば、シャフト１４の先端部に該シャフト１４の回転方向を示す指標２３を設けたので、外部から目視によってシャフト１４の回転方向を判別することができ、光ファイバ２の切断の有無が確認できる。

［その他の実施形態］
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されることなく種々の変更が可能である。

例えば、前記した実施形態の切断手段４を構成するシャフト１４の直径を太くすると共にこのシャフト１４を回転させるロータリシリンダ２０の駆動力を大きくして、光ファイバ２を切断するためのトルクを大きくするようにしてもよい。このようにすれば、太い光ファイバ２の切断も可能となる。

この他、切断手段４を、図６に示すように、パンチ２４を回転させるのではなくダイ２５に形成したスライド孔２６内において前後方向に動かすことで、該スライド孔２６と垂直に形成されたファイバ挿入孔２７に侵入する光ファイバ２を切断するようにしてもよい。この切断手段４では、パンチ２４の先端外周縁２４ａと前記ファイバ挿入孔２７と交差する部分の前記スライド孔２６の周縁２６ａとが前記光ファイバ２を切断する切刃となり、前記パンチ２４のスライドにより光ファイバ２を切断する。

この切断手段４では、やはり光ファイバ２を両側から挟み込んでハサミのようにして切断する方式ではないため、パンチ２４の押し切りにより光ファイバ２を切断することからファイバ屑の発生が生じ難い。

本発明は、紡糸工程を終了させるときに光ファイバを切断する光ファイバ製造装置に利用することができる。

１…加熱炉
２…光ファイバ
３…冷却手段
４…切断手段
５…被覆手段
９…筒体の下面
１０…筒体（冷却手段）
１１…冷却ガス導入口（冷却手段）
１３…ファイバ貫通孔（切断手段）
１４…シャフト（切断手段）
１５…挿入ガイド孔
１６…ファイバ挿入孔
１７…ダイ
２２…連結管

Claims

光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、この加熱炉の下方に配置されて該加熱炉で紡糸された光ファイバを冷却ガスにて冷却する冷却手段と、この冷却手段の下方に配置されて冷却後の光ファイバを切断する切断手段と、この切断手段の下方に配置されて光ファイバの表面に被覆材を被覆する被覆手段と、を備えた光ファイバ製造装置であって、
前記冷却手段を、紡糸された前記光ファイバを内部に通過させる入口を天面に有し且つ出口を下面に形成した筒体と、この筒体内に冷却ガスを導入する冷却ガス導入口とで構成し、前記筒体の下部に前記切断手段を気密状態にして接続させた
ことを特徴とする光ファイバ製造装置。
請求項１に記載の光ファイバ製造装置であって、
前記切断手段は、前記光ファイバを貫通させるファイバ貫通孔を径方向に有したシャフトと、このシャフトを挿入ガイド孔に挿入させて回転自在に保持し且つ該シャフトが該挿入ガイド孔にガイドされて回転したときに前記ファイバ貫通孔と連通するファイバ挿入孔を有したダイとを備え、前記シャフトが回転したときに前記ファイバ貫通孔の入口端縁と前記ファイバ挿入孔の入口奥端縁とが前記光ファイバを切断する切刃となり、前記シャフトの回転により前記光ファイバを切断する
ことを特徴とする光ファイバ製造装置。
請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ製造装置であって、
前記切断手段と前記被覆手段の間に前記光ファイバを貫通させる貫通孔を有した筒状の連結管を設け、その貫通孔の開口幅を、前記切断手段に接続される入口側から前記被覆手段に接続される出口側に向かって次第に広くした
ことを特徴とする光ファイバ製造装置。
請求項２又は請求項３に記載の光ファイバ製造装置であって、
前記シャフトの先端部に、該シャフトの回転方向を示す指標を設けた
ことを特徴とする光ファイバ製造装置。
請求項１に記載の光ファイバ製造装置であって、
前記切断手段は、前記光ファイバを挿通させるファイバ挿入孔を形成したダイと、前記ファイバ挿入孔と垂直方向に該ダイに形成したスライド孔にスライド自在とされたパンチとを備え、前記パンチの先端外周縁と前記ファイバ挿入孔と交差する部分の前記スライド孔の周縁とが前記光ファイバを切断する切刃となり、前記パンチのスライドにより前記光ファイバを切断する
ことを特徴とする光ファイバ製造装置。