JP4615085B2 - 光ファイバ母材吊下げ支持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＶＡＤ法やＯＶＤ法等で多孔質の光ファイバ母材を製造する工程や、その工程の後で多孔質の光ファイバ母材をガラス化（脱水・焼結）する工程で、光ファイバ母材をその出発母材の上端側で吊下げ支持する光ファイバ母材吊下げ支持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造は、次のようにして行われている。まず、出発母材（種棒）の下端にＶＡＤ法によりコア用の多孔質の光ファイバ母材を堆積させて形成し、次にこのコア用の多孔質の光ファイバ母材をガラス化（脱水・焼結）工程で処理を行って透明なコア用の光ファイバ母材を得る。次に、この透明なコア用の光ファイバ母材を出発母材として、ＯＶＤ法によりクラッド用の多孔質の光ファイバ母材を堆積させて形成し、次にこのクラッド用の多孔質の光ファイバ母材をガラス化（脱水・焼結）工程で処理を行って透明な光ファイバ母材を得る。
【０００３】
このような光ファイバ母材の製造時には、光ファイバ母材はその出発母材の上端側で光ファイバ母材吊下げ支持装置により吊下げ支持されている。この光ファイバ母材吊下げ支持装置としては、従来、ピン支持タイプのものと、チャック支持タイプのものと、これらを組み合わせたタイプのものがあった。
【０００４】
図３は、従来のピン支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ａの構造の縦断面図を示したものである。この図では、ＯＶＤ法により製造された多孔質の光ファイバ母材をガラス化（脱水・焼結）工程でガラス化する場合を例にとって示している。
【０００５】
石英ガラス等よりなる炉心管１の上蓋２の孔３を、主軸４が貫通するようにピン支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ａが設けられている。この光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ａにより多孔質の光ファイバ母材６がその出発母材７の上端側で吊下げ支持されている。この場合、出発母材７は、透明なコア用の光ファイバ母材からなり、この出発母材７の外周にクラッド用の多孔質ガラス層８が積層された構造になっている。光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ａは、主軸４の下端の支持筒部９に出発母材７の上端部が挿入され、これら支持筒部９と出発母材７の嵌め合い部で両者に水平向きで設けられた貫通孔１０，１１にピン１２が差し込まれて出発母材７が該ピン１２を中心として揺動可能となるように連結された構造になっている。このような光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ａは、多孔質の光ファイバ母材６に不純物が混入しないように石英ガラス等で作られている。炉心管１の外周には、多孔質の光ファイバ母材６を加熱するヒータ１３が配置されている。
【０００６】
図４は、従来のチャック支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ｂの構造の縦断面図を示したものである。この図でも、ＯＶＤ法により製造された多孔質の光ファイバ母材をガラス化（脱水・焼結）工程でガラス化する場合を例にとって示している。
【０００７】
このチャック支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ｂは、主軸４の下端にチャックよりなる把持部１４が一体に設けられ、この把持部１４にはその一面に開口された拡径部挿入空間１５が設けられると共に、該把持部１４には拡径部挿入空間１５の下部の支え部１４ａに出発母材挿入スリット１６が設けられた構造になっている。このような光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ｂも、多孔質の光ファイバ母材６に不純物が混入しないように石英ガラス等で作られている。
【０００８】
かかる光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ｂでは、多孔質の光ファイバ母材６はその出発母材７を出発母材挿入スリット１６に挿入し、該出発母材７の上端の拡径部７ａを把持部１４の支え部１４ａで支えることにより吊下げ支持されている。
【０００９】
図５及び図６は従来のピン支持タイプとチャック支持タイプとを組み合わせた光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ｃの構造を示したもので、90°異なる位置でのそれぞれ縦断面図ある。
【００１０】
この光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ｃは、主軸４の下端部に可動形接続体１７が嵌められ、主軸４の下端部と可動形接続体１７とはこれらを水平向きに貫通する貫通孔１８，１９にピン１２が通されて可動形接続体１７が該ピン１２を中心として揺動可能となるように連結されている。可動形接続体１７の下部には、出発母材７の上端の拡径部７ａを把持するためのチャックよりなる把持部１４が一体に設けられている。この把持部１４にも、その一面に開口された拡径部挿入空間１５が設けられると共に、該把持部１４には拡径部挿入空間１５の下部の支え部１４ａに出発母材挿入スリット１６が設けられている。可動形接続体１７と把持部１４には、主軸４の向きと出発母材７の軸心の位置が一致するように調整するカーボンネジ２０が螺合されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示す従来のピン支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ａでは、出発母材７に貫通孔１１をあけてピン１２を通すので、出発母材７の機械的強度が下がる問題点がある。また、ピン１２の直径を大きくできず、該ピン１２が細いので、該ピン１２が熱変形し易い問題点がある。
【００１２】
この問題点を解決するために、主軸４の軸線に沿ってガス通路を設け、このガス通路に冷却ガスを流すことによってピン支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ａの機械的強度の低下を防ぐ構造のものが提案されている（特許第２６８３７５７号）。しかしながら、このような構造では、冷却ガスの流量制御，炉心管等の反応容器の内圧制御による逆流防止，ガス継手の回転結合部の漏れ防止等の手段が必要になり、装置の運用保守コストが割高になる問題点がある。
【００１３】
一方、図４に示す従来のチャック支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ｂでは、出発母材７の上端の拡径部７ａの形状を精度よく加工することが難しく、加工精度は一般的に±0.2 mm程度のため、出発母材７をチャック１４に再現性よく鉛直に吊下げることが難しい問題点がある。その結果、図７（Ａ）に示すように多孔質の光ファイバ母材６が主軸４の鉛直線に対してある角度θ（±0.2 °程度）で傾斜して振れ回るため、ガラス化（脱水・焼結）された光ファイバ母材６´が図７（Ｂ）に示すように曲り、この光ファイバ母材６´から製造される光ファイバのコアの偏心やクラッドの非円化等の品質の劣化を引き起こす問題点がある。
【００１４】
図５及び図６に示すピン支持タイプのものとチャック支持タイプのものとを組み合わせたタイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置５Ｃでは、把持部１４は可動形接続体１７を介してピン１２で主軸４に揺動可能となるように連結している関係上、出発母材７の上端の拡径部７ａの形状が精度よく加工される必要はなく、加工精度が±0.2 mm程度であっても、多孔質の光ファイバ母材６をその自重を利用して主軸４の鉛直線に対して傾斜させずに支持させることができる利点はあるが、ピン１２が細いので該ピン１２が熱変形し易い問題点がある。
【００１５】
本発明の目的は、ピンの変形を防止でき、また該ピンを支持する部分に悪影響を及ぼさず、しかも多孔質の光ファイバ母材を主軸の鉛直線に対して傾斜させずに支持させることができる光ファイバ母材吊下げ支持装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上端に拡径部（７ａ）が形成された光ファイバ母材の出発母材（７）を主軸（４）の下端部に吊下げ支持する光ファイバ母材吊下げ支持装置（５）を改良するものである。
【００１７】
請求項１に記載の光ファイバ母材吊下げ支持装置においては、主軸（４）の下端部（４ａ）に可動形接続体（１７）が嵌められて、主軸（４）の下端部（４ａ）と可動形接続体（１７）とが、これらを水平向きに貫通する第１のピン（１２ａ）により、可動形接続体（１７）が該第１のピン（１２ａ）を中心として揺動可能となるように連結されている。また出発母材（７）の上端の前記拡径部（７ａ）を把持する把持部（１４）の上端部が可動形接続体（１７）の下部に嵌められて、可動形接続体（１７）と把持部（１４）とが、第１のピン（１２ａ）と直交する向きの第２のピン（１２ｂ）により、把持部（１４）が該第２のピン（１２ａ）を中心として揺動可能になるように連結されている。第１のピン（１２ａ）の直径は、主軸（４）の下端部の第１のピン（１２ａ）が貫通している箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定められ、第２のピン（１２ｂ）の直径は、把持部（１４）の上部の第２のピン（１２ｂ）が貫通している箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定められている。
【００１８】
上記のような太さに第１，第２のピンの直径を定めると、これらピンの直径が適度に太くなり、これらピンの熱変形を防止することができ、また該ピンを支持する部分に機械的強度の低下等の悪影響を及ぼすこともない。しかも、可動形接続体が第１のピンにより主軸に揺動自在に支持され、把持部が第２のピンにより可動形接続体に揺動自在に支持されているので、光ファイバ母材をその自重を利用して主軸の鉛直線に対して傾斜しないように支持させることができる。
【００１９】
請求項２に記載された光ファイバ母材吊下げ装置においては、主軸（４）の下端部（４ａ）に拡径部が設けられて、この拡径部に可動形接続体（１７）が嵌められている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る光ファイバ母材吊下げ支持装置の参考構成例を示したもので、図１（Ａ）は縦断面図、図１（Ｂ）は側面図である。
【００２１】
本例の光ファイバ母材吊下げ支持装置５においては、主軸４の下端部に拡径部４ａが設けられ、この拡径部４ａの外周に筒状の可動形接続体１７が嵌められ、これら拡径部４ａと可動形接続体１７の嵌め合い部で両者に水平向きで設けられた貫通孔１８，１９にピン１２が差し込まれて可動形接続体１７が該ピン１２を中心として揺動可能となるように連結され、可動形接続体１７の下部には出発母材７の上端の拡径部７ａを把持するためのチャックよりなる把持部１４が一体に設けられ、このチャック１４にはその一面に開口された拡径部挿入空間１５が設けられると共に、該チャック１４には拡径部挿入空間１５の下部の支え部１４ａに出発母材挿入スリット１６が設けられた構造になっている。かかる光ファイバ母材吊下げ支持装置５も、多孔質の光ファイバ母材６に不純物が混入しないように石英ガラス等で作られている。
【００２２】
特に、本例の光ファイバ母材吊下げ支持装置５においては、ピン１２の直径は主軸４の下端部における拡径部４ａで該ピン１２が貫通する箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定められており、好ましくは３０〜４０％の範囲となっている。貫通孔１８，１９とピン１２との直径差、即ちクリアランスは0.02mm以上１mm以下、好ましくは0.02mm以上0.5mm 以下となっている。また、主軸４の拡径部４ａ，可動形接続体１７，把持部１４，出発母材７の間のクリアランスは、それぞれ0.3mm 〜1.0mm 程度になっている。
【００２３】
このようにピン１２の直径を、主軸４の下端部における拡径部４ａで該ピン１２が貫通する箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定めると、該ピン１２の直径が適度に太くなり、該ピン１２の熱変形を防止することができ、また該ピン１２を支持する部分である該ピン１２が貫通する主軸４の下端部に機械的強度の低下等の悪影響を及ぼすこともない。
【００２４】
また、この光ファイバ母材吊下げ支持装置５では、把持部１４は可動形接続体１７を介してピン１２で拡径部４ａに、該ピン１２を中心として揺動可能となるように連結しているので、出発母材７の上端の拡径部７ａの形状が精度よく加工される必要はなく、加工精度が±0.2 mm程度であっても、多孔質の光ファイバ母材６をその自重を利用して主軸４の鉛直線に対して傾斜させずに支持させることができる。このため、この多孔質の光ファイバ母材６をガラス化して得た光ファイバ母材から製造される光ファイバには、前述したようなコアの偏心やクラッドの非円形等が発生せず、品質の劣化を防止できる。
【００２５】
貫通孔１８，１９とピン１２とのクリアランスが小さ過ぎると、可動形接続体１７の軽快な揺動が妨げられ好ましくない。貫通孔１８，１９とピン１２とのクリアランスが大きすぎると、光ファイバ母材６を移載する場合、不必要な揺動が発生して、移載が困難になる。また、ピン１２が太すぎると、そのままでは該ピン１２を支持する部分である該ピン１２が貫通する主軸４の下端部に機械的強度の低下をまねき、或いは該ピン１２を支持する部分を太くしなければならず、コストの増大を招く。さらに、主軸４の拡径部４ａ，可動形接続体１７，把持部１４，出発母材７の間のクリアランスが、小さ過ぎると可動範囲が狭くなり過ぎて目的を達成することができず、大きすぎると拡径部挿入空間１５の位置ずれによって生ずる心ずれ生ずるので好ましくない。
【００２６】
図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る光ファイバ母材吊下げ支持装置の実施の形態を示したもので、図２（Ａ）は縦断面図、図２（Ｂ）は側面図である。
【００２７】
本例の光ファイバ母材吊下げ支持装置５においては、主軸４の下端部の拡径部４ａに筒状の可動形接続体１７が嵌められ、これら拡径部４ａと可動形接続体１７の嵌め合い部で両者に水平向きで設けられた貫通孔１８，１９に第１のピン１２ａが差し込まれて可動形接続体１７が該第１のピン１２ａを中心として揺動可能となるように連結され、筒状の可動形接続体１７の下部に出発母材７の上端の拡径部７ａを把持するためのチャックよりなる把持部１４の柱状上部１４ｂが嵌められ、これら可動形接続体１７と把持部１４の上部１４ａの嵌め合い部で第１のピン１２ａと交差する向き（本例では、直交する向き）で両者に水平向きで設けられた貫通孔２１，２２に第２のピン１２ｂが差し込まれて把持部１４が該第２のピン１２ａを中心として揺動可能となるように連結された構造になっている。把持部１４の柱状上部１４ｂの外
径は、主軸４の拡径部４ａの外径とほぼ等しく形成されている。かかる光ファイバ母材吊下げ支持装置５も、多孔質の光ファイバ母材６に不純物が混入しないように石英ガラス等で作られている。
【００２８】
特に、本例の光ファイバ母材吊下げ支持装置５においても、第１のピン１２ａの直径は主軸４の下端部における拡径部４ａで該第１のピン１２ａが貫通する箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定められており、好ましくは３０〜４０％の範囲に定められている。第２のピン１２ｂの直径は把持部１４の柱状上部１４ｂで第２のピン１２ｂが貫通する箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定められており、好ましくは３０〜４０％の範囲に定められている。貫通孔１８，１９と第１のピン１２ａとの直径差であるクリアランス、貫通孔２１，２２と第２のピン１２ｂとの直径差であるクリアランスは、それぞれ0.02mm以上１mm以下、好ましくは0.02mm以上0.5mm 以下となっている。また、主軸４の拡径部４ａ，可動形接続体１７，把持部１４，出発母材７の間のクリアランスは、それぞれ0.3mm 〜1.0mm 程度になっている。
【００２９】
このように第１のピン１２ａの直径を、主軸４の下端部における拡径部４ａで該第１のピン１２ａが貫通する箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定め、第２のピン１２ｂの直径を、把持部１４の柱状上部１４ｂで第２のピン１２ｂが貫通する箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定めると、これら第１，第２のピン１２ａ，１２ｂの直径が適度に太くなり、これら第１，第２のピン１２ａ，１２ｂの熱変形を防止することができ、またこれら第１，第２のピン１２ａ，１２ｂを支持する部分である、主軸４の下端部や把持部１４の柱状上部１４ｂに機械的強度の低下等の悪影響を及ぼすこともない。
【００３０】
また、この光ファイバ母材吊下げ支持装置５では、主軸４の下端部の拡径部４ａに嵌めた可動形接続体１７を第１のピン１２ａにより可動形接続体１７が該第１のピン１２ａを中心として揺動可能となるように連結し、且つ可動形接続体１７の下部に嵌めた把持部１４の上部１４ａを第２のピン１２ｂにより把持部１４該第２のピン１２ｂを中心として揺動可能となるように連結しているので、多孔質の光ファイバ母材６をその自重を利用して主軸４の鉛直線がなすＺ軸に対して本例ではＸ方向にもＹ方向にも傾斜させずに支持させることができる。
【００３１】
上記各例では、把持部１４は可動部を有しない構造としたが、複数の支え部１４ａを設け、これらの上端を支持部材に可動自在に支持させて、出発母材７の上端の拡径部７ａを開閉自在に把持する構造とすることもできる。
【００３２】
また、上記例では主軸４の下端部に拡径部４ａを設けて太くしたが、主軸４のほぼ全体を下端部と同じ太さに形成することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係わる光ファイバ母材吊下げ支持装置においては、第１のピンの直径を主軸の下端部の該第１のピンが貫通する箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定め、第２のピンの直径を把持部の上部の該第２のピンが貫通する箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定めているので、これらピンの直径が適度に太くなり、これらピンの熱変形を防止することができ、また該ピンを支持する部分に機械的強度の低下等の悪影響を及ぼすこともない。しかも、可動形接続体が第１のピンにより主軸に揺動自在に支持され、把持部が第２のピンにより可動形接続体に揺動自在に支持されているので、光ファイバ母材をその自重を利用して主軸の鉛直線に対して傾斜しないように支持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）（Ｂ）は本発明に係る光ファイバ母材吊下げ支持装置の参考構成例を示したもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】 （Ａ）（Ｂ）は本発明に係る光ファイバ母材吊下げ支持装置の実施の形態を示したもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】 従来のピン支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置の縦断面図である。
【図４】 従来の把持部支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置の縦断面図である。
【図５】 従来のピン支持タイプと把持部支持タイプとを組み合わせた光ファイバ母材吊下げ支持装置の縦断面図である。
【図６】 従来のピン支持タイプと把持部支持タイプとを組み合わせた光ファイバ母材吊下げ支持装置の図５とは90°異なる位置での縦断面図である。
【図７】 （Ａ）は従来の把持部支持タイプの光ファイバ母材吊下げ支持装置で多孔質の光ファイバ母材を傾斜状態で吊下げ支持した状態を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態でガラス化した光ファイバ母材の側面図である。
【符号の説明】
１ 炉心管
２ 上蓋
３ 孔
４ 主軸
４ａ 下端部（拡径部）
５ 光ファイバ母材吊下げ支持装置
５Ａ〜５Ｃ 光ファイバ母材吊下げ支持装置
６ 多孔質の光ファイバ母材
６´ ガラス化された光ファイバ母材
７ 出発母材
７ａ 拡径部
８ クラッド用の多孔質ガラス層
９ 支持筒部
１０，１１ 貫通孔
１２ ピン
１２ａ 第１のピン
１２ｂ 第２のピン
１３ ヒータ
１４ 把持部
１４ａ 支え部
１４ｂ 柱状上部
１５ 拡径部挿入空間
１６ 出発母材挿入スリット
１７ 可動形接続体
１８，１９ 貫通孔
２０ カーボンネジ
２１，２２ 貫通孔

Claims (2)

1. 上端に拡径部（７ａ）が形成された光ファイバ母材の出発母材（７）を主軸（４）に吊下げ支持する光ファイバ母材吊下げ支持装置（５）において、
   前記主軸（４）の下端部（４ａ）に可動形接続体（１７）が嵌められて、前記主軸（４）の下端部（４ａ）と前記可動形接続体（１７）とが、これらを水平向きに貫通する第１のピン（１２ａ）により、前記可動形接続体（１７）が該第１のピン（１２ａ）を中心として揺動可能となるように連結され、
   前記出発母材（７）の上端の前記拡径部（７ａ）を把持する把持部（１４）の上端部が前記可動形接続体（１７）の下部に嵌められて、前記可動形接続体（１７）と前記把持部（１４）とが、前記第１のピン（１２ａ）と直交する向きの第２のピン（１２ｂ）により、前記把持部（１４）が該第２のピン（１２ａ）を中心として揺動可能になるように連結され、
   前記第１のピン（１２ａ）の直径は、前記主軸（４）の下端部の前記第１のピン（１２ａ）が貫通している箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定められ、
   前記第２のピン（１２ｂ）の直径は、前記把持部（１４）の上部の前記第２のピン（１２ｂ）が貫通している箇所の直径の２５〜５０％の範囲に定められていること、
   を特徴とする光ファイバ母材吊下げ支持装置。
2. 前記主軸（４）の下端部（４ａ）に拡径部が設けられて、この拡径部に前記可動形接続体（１７）が嵌められていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材吊下げ装置。

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