SE519717C2 - Förfarande för utdragning av glasämne - Google Patents

Description

20 25 11:30 . , « . v v , . . . n I . . - - . u» 519 717 2 hållande oavsett storleken hos den förinställda ytterdiametern när en viss avvikelse hos ytterdiametem inträffar. Även i fall med olika förinställda ytterdiametrar av 50 och 100 mm är t ex förändringen därav avseende hastighet hos fastspänningsanordningarna identisk när samma avvikelse hos ytterdiametem av 1 mm inträffar. Avvikelsen av 1 mm vid den förinställda ytterdiametem av 50 mm är 2% uttryckt som ett förhållande, under det att avvikelsen av l mm vid den förinställda ytterdiametern av 100 mm är 1% uttryckt som ett förhållande, varigenom påverkan därav på det utdragna föremålet skiljer sig från varandra med en faktor 2, under det att regleringen av hastigheten hos fastspänningsanordningarna för korrigering av avvikelsen hålles konstant. Det har följ- aktligen varit ett problem när förinställda ytterdiametrar är olika varandra att en skill- nad kan inträffa mellan effekter erhållna efter reglering av hastigheten hos fastspän- ningsanordningama. Även om detta problem kan avhjälpas genom översyn av kon- trollsystemet varje gång när den förinställda ytterdiametem ändras kräver det att man modifierar kontrollsystemet vid varje tillfälle, vilket följaktligen är besvärligt.

Vid utdragningsförfarandena beskrivna i ovannämnda JP 61-295 251 eller 61-295 252 värmes glasämnet och mjukas upp med en brännare. Eftersom värmningen med en brännare kan utföras lokalt, kan den smalna av det smälta området, vilket sålunda är lämpligt för precisionsutdragning. Man kan emellertid inte erhålla tillräcklig värme för att mjuka upp ett glasämne med stor ytterdiameter. Glasämnet med stor ytterdiameter har därför utdragits med en utdragningsmaskin med elektrisk ugn med användning av t ex en motståndsugn eller induktionsugn, vilken kan ge tillräcklig värme till en sådan ytterdiameter att den kan precisionsutdragas med en brännarutdragningsmaskin och sedan ytterligare har precisionsutdragits med brännarutdragningsmaskinen.

Ett sådant förfarande har emellertid varit problematiskt såtillvida att ett glasämne med sådan stor ytterdiameter att det inte kan utdragas med en brännarutdragningsmaskin inte kan precisionsutdragas direkt och såtillvida att två steg används, vilket tar längre tid och medför ökade kostnader vid framställning. Vid förlängning med användning av en utdragningsmaskin med elektrisk ugn blir den uppvärmda och uppmjukade delen bredare jämfört med vad som erhålles med en brännarutdragningsmaskin, vilket sålun- 10 15 20 25 30 519 717 3 da gör det svårt att genomföra förlängningen för att erhålla en förutbestämd ytterdia- meter. Precisionsutdragningen har därför ännu inte genomförts med användning av enbart en utdragningsmaskin med elektrisk ugn.

Beskrivning av uppfinningen Till följd av omfattande studier har uppfmnama genom reglering av förlängningsförfa- randet beroende på ett specifikt värde erhållet från en referensytterdiameter i en av- smalnande region utdragen genom uppvämining och uppmjukning och ett i själva ver- ket uppmätt värde funnit att precisionsutdragning kan genomföras med en utdrag- ningsmaskin med elektrisk ugn enbart även när ytterdiametern hos glasämnet före för- längning och den utdragna målytterdiametem varierar, varigenom de ovannämnda pro- blemen kan övervinnas. Baserat på denna upptäckt var ett mål för föreliggande uppfin- ning att tillhandahålla ett förfarande för utdragning av ett glasämne, varvid man kan precisionsutvidga glasämnet med gynnsam exakthet och gynnsam framställningseffek- tivitet oavsett ytterdiametem hos glasförfonnen och den utdragna målytterdiametem.

Förfarandet för utdragning av ett glasämne i enlighet med föreliggande uppfinning in- nefattar stegen att man håller fast båda ändarna av glasämnet med en första resp. andra fasthållande sektion; varvid förflyttningshastigheten hos den första fasthållande sektio- nen är högre än den hos den andra fasthållande sektionen; vänner och mjukar upp glasämnet genom en uppvärmningssektion successivt från änddelen av den första fast- hållande sektionssidan när de första och andra fasthållande sektionerna förflyttas i längsgående riktning hos glasämnet; och drar ut glasämnet medelst en dragkraft appli- cerad på glasämnet. Vid detta förfarande används en elektrisk ugn i uppvärmningssek- tionen. Förfarandet innefattar dessutom stegen att man bestämmer ett referensvärde Rl med avseende på en ytterdiameter vid en specifik position i en avsmalnande region hos glasämnet vid förfarandet för utdragning, varvid man erhåller ett faktiskt uppmätt vär- de R2, vilket är en ytterdiameter vid den specifika positionen, och reglerar förflytt- ningshastighetema hos den första fasthållande sektionen och/eller den andra fasthål- 10 15 20 25 30 519 717 šÃI1ÉÃÄ=É 4 lande sektionen enligt ett värde (R2/R1), erhållet från referensvärde Rl och det faktiskt uppmätta värdet R2.

Enligt föreliggande uppfinning regleras inte förflyttningshastigheten hos den första fasthållande sektionen och/eller den andra fasthållande sektionen av skillnaden mellan referensvärdet R1 och det faktiskt uppmätta värdet R2 i den avsmalnande regionen, nämligen den s k avvikelsen hos ytterdiametern, utan av ett värde (R2/R1) erhållet från referensvärdet Rl och det faktiskt uppmätta värdet R2. Med hänsyn till en eventuell förinställd ytterdiameter genomföres kontrollen följaktligen med användning av för- hållandet för fluktueringen i den förinställda ytterdiametern, varigenom en mer exakt förlängning kan åstadkommas. Även om det konventionellt har varit svårt att exakt genomföra förlängning med användning av enbart en utdragningsmaskin med elektrisk ugn kan detta åstadkommas med ovannämnda förfarande, varigenom precisionsutdrag- ning kan åstadkommas med enbart utdragningsmaskinen med elektrisk ugn, vilket så- lunda gör det möjligt att precisionsexpandera ett glasämne med större ytterdiameter vid ett enkelt steg. Baserat på ovannämnda värde kan proportionell reglering, differentiell reglering och fullständig reglering åstadkommas i kombination.

Förflyttningshastigheten hos den första fasthållande sektionen och/eller den andra fast- hållande sektionen regleras företrädesvis enligt följande uttryck (I), (11): Vd/Ud = (Rz/R 1 ß (1) Vu/Uu =(R2/R1)-'< (n) Här är Vd en målförflyttningshastighet [mm/min] hos den första fasthållande sektionen under reglering, Ud är en förinställd förflyttningshastighet [mrn/min] hos den första fasthållande sektionen, Vu är en målförflyttningshastighet [mm/min] hos den andra fasthållande sektionen under reglering, Uu är en förinställd förflyttningshastighet [mm/min] hos den andra fasthållande sektionen och K är en kontrollkoefficient (någon positiv konstant). 10 15 20 .25 30 519 717 5 När resp. förflyttningshastigheter hos de separata fasthållande sektionema regleras av dessa uttryck kan exakt förlängning gynnsamt åstadkommas med användning av ut- dragningsmaskinen med elektrisk ugn även när ytterdiametem hos glasämnet före for- längning och den utdragna målytterdiametern varierar.

Förfarandet för utdragning av ett glasämne i enlighet med föreliggande uppfinning kan också kännetecknas av att målförflyttningshastigheten hos den första fasthållande sek- tionen och/eller den andra fasthållande sektionen regleras enligt ett värde [(R2/R1) - 1], vilket erhålles från referensvärde R1 och det faktiskt uppmätta värdet R2.

Precisionsutdragningen med användning av en utdragningsmaskin med elektrisk ugn kan åstadkommas gynnsamt oavsett ytterdiametem hos glasämnet även i detta fall. Det är särskilt föredraget att återkopplingen kan utföras snabbt. Baserat på det ovannämnda värdet kan proportionell reglering, differentiell reglering och fullständig reglering utfö- ras i kombination.

Det är här föredraget att målförflyttningshastigheten hos den första fasthållande sektio- nen och/eller den andra fasthållande sektionen regleras enligt följande uttryck (III), (IV). Resp. betydelser för de separata symbolerna är liknande sådana i fallet för ovan- nämnda uttryck (I), (II).

Vd/Ud = 1 + KKRz/Ri) _ 1] Vu/Uu = 1 _ KuRz/Ri) _ 1] (in) (IV) Uttrycken (III) och (IV) erhålles genom att man underkastar de ovannämnda uttrycken (I) resp. (II) Taylors expansion och sedan utelämnar de resulterande kvadratiska ter- merna och terrnema av högre ordning. När resp. målförflyttningshastigheter hos de separata fasthållande sektionerna regleras av sådana uttryck, så kan precisionsutdrag- ning med användning av en utdragningsmaskin med elektrisk ugn genomföras gynn- samt oavsett ytterdiametem hos glasämnet. Eftersom regleringsuttrycken inte återges med funktioner av potenser av (R2/Rl) utan av enkla linjära funktioner, kan dessutom 10 15 20 25 30 . . ~ - .- . . ' » . - - 519 717 6 aritmetiska operationer avseende regleringen genomföras snabbt, varigenom återkopp- ling kan åstadkommas genast.

Ovannärnnda kontrollkoefficient K i uttrycken (I) till (IV) sättes företrädesvis till ett värde i intervallet 50-500. Till följd därav kan fluktueringen i ytterdiameter hos det framställda utdragna föremålet minskas, varigenom en optisk fiber med en mer likfor- mig ytterdiameter kan erhållas. Om kontrollkoefficienten K är mindre än 50 är föränd- ringen av målförflyttningshastigheten (nedan också benämnd målhastighet) Vd, Vu så liten att effektiva resultat inte kan erhållas med kontrollen, vilket sålunda däremot ökar förändringen av ytterdiametem hos det framställda utdragna föremålet. Om kontrollko- efficienten tvärtom överstiger 500, även om fluktueringen i ytterdiameter hos den av- smalnande regionen hos glasämnet vid förfarandet för utdragning kan göras mer kon- stant, kan däremot fluktueringen i ytterdiameter hos det framställda utdragna föremålet öka under inverkan av ojämnheten i ytterdiameter hos glasämnet. I ovannämnda inter- vall är det särskilt föredraget att kontrollkoefficienten K ligger i intervallet 100-250. I det senare intervallet kan fluktueringen i ytterdiameter hos det framställda utdragna föremålet göras mycket liten.

Det är också föredraget att målhastigheten Vd begränsas så att den faller inom inter- vallet, vilket betecknas med följande uttryck (V): (100-X1)Ud<100Vd<(100+X1)Ud (V) där X1 är någon konstant i intervallet 10-100.

När målhastigheten Vd ställes in så att den faller inom ett förutbestämt intervall med avseende på den förinställda hastigheten Ud, så kan ytterdiametem hos det framställda utdragna föremålet förhindras från att misslyckas att divergera. Om målhastigheten Vd beräknad med ovannämnda uttryck (I) eller (III) är lägre än den nedre gränsen för re- striktionsintervallet, så används specifikt det nedre gränsvärdet för restriktionsinter- vallet som målhastigheten Vd; under det att om den överstiger den övre gränsen för fmf, 10 15 20 25 ïjw 519 717 7 ovannämnda restriktionsintervall, så används det övre gränsvärdet för restriktionsinter- vallet som målhastigheten Vd.

Om målhastigheten Vd begränsas, så att X1 < 10, så inträffar ett tillstånd, där målhas- tigheten Vd knappast ändras med avseende på den förinställda hastigheten Ud, varige- nom man misslyckas med att erhålla effektiva resultat genom reglering och ändringen i ytterdiameter hos det framställda utdragna föremålet tvärtom ökar. Om målhastigheten Vd tvärtom begränsas, så att X1 > 100, så varierar målhastigheten Vd alltför mycket, så att kontrollsystemet divergerar (går för långt), varigenom ytterdiametem hos det framställda utdragna föremålet inte konvergerar vid ett förutbestämt värde.

Det är på liknande sätt föredraget att målhastigheten Vu begränsas, så att den faller inom intervallet, vilket betecknas med följ ande uttryck (VI): (100-X2)Uu< l00Vu<(100+X2)Uu (VI) där X2 är någon konstant i intervallet 10-100. På helt och hållet samma sätt som i ovannämnda fall för den första fasthållande sektionen ställes följaktligen målhastighe- ten Vu in i ett förutbestämt intervall med avseende på den förinställda hastigheten Uu, varigenom ytterdiametem hos det framställda utdragna föremålet förhindras från att misslyckas att divergera. Här kan Xl och X2 bestämmas var för sig oberoende av var- andra.

Föreliggande uppfinning framgår mer av den detaljerade beskrivningen given nedan och de efterföljande ritningama, vilka endast ges i belysande syfte och skall inte tolkas som begränsande av föreliggande uppfinning.

Ytterligare användningsområden för föreliggande uppfinning framgår av den detaljera- de beskrivningen given nedan. Det skall emellertid framhållas att den detaljerade be- skrivningen och specifika exempel, även om de anger föredragna utföringsfonner av uppfinningen, endast ges som belysning, eftersom olika ändringar och modifikationer ti... 10 15 20 25 igiw , . - . v u 519 717 8 inom andemeningen och ramen för uppfinningen framgår för fackmannen inom områ- det från denna detaljerade beskrivning.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 är en sidovy av en utdragningsmaskin för att genomföra förfarandet för utdrag- ning av en glasförforrn i enlighet med föreliggande uppfinning; och Fig. 2A och 2B är sidovyer, vilka var och en visar ett förhållande mellan ytterdiame- tem vid en specifik position i en avsmalnande region och ytterdiametern hos ett utdra- get föremål, där Fig. 2A visar ett fall, varvid ytterdiametem hålles i en specifik posi- tion i den avsmalnande regionen vid konstant diameter, under det att F ig. 2B visar ett fall, varvid ytterdiametem hos det utdragna föremålet hålles vid konstant diameter.

Bästa utfóringsformer för genomförande av uppfinningen Först förklaras en utföringsform av en utdragningsmaskin for att genomföra förfaran- det för framställning av ett glasämne i enlighet med föreliggande uppfinning med hån- visning till Fig. 1.

Fig. l visar ett glasämne la vid förfarandet för utdragning, vilket föreliggeri tillstån- det, där omgivningen av mitten av glasämnet la värrnes och mjukas upp med en elekt- risk värmare 4 och utdrages vid en avsmalnande region lb, vilket ger ett utdraget fö- remål lc nedan. Det finnes endast glasämnet la vid det initiala steget for förlängning, den avsmalnande regionen lb formas när förlängningen startas, och det utdragna före- målet lc formas nedan.

Den övre änden av glasämnet la och den nedre änden av det utdragna föremålet lc formas med resp. attrappstavar le, under det att attrappstavama le fastspännes med en första fasthållande sektion 2 resp. en andra fasthållande sektion 3. Den första fasthål- lande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 anslutes till drivmotorer 6 uø-t» 10 15 20 25 'Tim . . « . v- 519 717 9 och 7 och drives upp och ned i ritningen genom drivmotorema 6 och 7. Drivmotorema 6 och 7 anslutes till en kontrollenhet 8 och ändrar hastigheterna hos den första fasthål- lande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 beroende på signalerna från kontrollenheten 8.

Den elektriska värmaren 4 är placerad halvvägs mellan den forsta fasthållande sektio- nen 2 och den andra fasthållande sektionen 3. Den elektriska vännaren 4 har cylindrisk form, vänner och mjukar upp glasämnet la infört däri i mitten därav. Som elektrisk värmare 4 kan man använda en värmare med användning av värmning orsakad av elektrisk resistans eller en induktionsapparat med användning av induktionsvärmning med hög frekvens. Nära och under den elektriska värmaren 4 finnes en icke berörande mätare 5 av ytterdiametem for uppmätning av ytterdiametem vid en specifik position ld av den avsmalnande regionen lb, vilken värmes och mjukas upp när den införes i den elektriska värmaren.

När förlängningen genomfores med användning av ovannämnda utdragningsmaskin flyttas den första fasthållande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 ned med drivmotorema 6 resp. 7, varvid var och en mottager en signal från kontrollenheten 8. Här är en inställd referenshastighet Ud inställd på förhand som förflyttningshastig- heten hos den forsta fasthållande sektionen 2, under det att en förinställd referenshas- tighet Uu inställes på förhand som förflyttningshastigheten hos den andra fasthållande sektionen 3. Förflyttningshastigheten hos den första fasthållande sektionen 2 göres snabbare än den hos den andra fasthållande sektionen 3, vilket sålunda ger en hastig- hetsskillnad, vilken applicerar en dragkraft på glasämnet la, den avsmalnande regionen lb och det utdragna föremålet lc.

Mellandelen av glasämnet la och det utdragna föremålet lc införes i den elektriska värmaren 4, varvid den avsmalnande regionen lb mjukas upp av värmen från den elektriska värmaren 4. Den avsmalnande regionen lb utdrages och formas samtidigt till en avsmalnande form genom utdragning av dragkraften applicerad därpå. Den avsmal- nande regionen lb i uppvännt och uppmjukat tillstånd formas i området (streckat om- 10 15 20 25 '¿fw . , . . . s 519 717 w råde i Fig. 1) från något ovanför den övre änden av den elektriska värmaren 4 till en position något nedanför den nedre änden av den elektriska värmaren 4. Även om den avsmalnande regionen lb utdrages i uppmjukat tillstånd för ett förutbe- stämt avstånd även efter att ha lämnat den elektriska värmaren 4 stelnar den därefter, så att den blir det utdragna föremålet lc. Den faktiska ytterdiametem (faktiskt uppmätt värde RZ) vid den specifika positionen för den avsmalnande regionen lb nära den ned- re änden därav uppmätes av mätaren 5 av ytterdiametem. Med avseende på den speci- fika positionen ld inställes på förhand ett referensvärde R1, vilket blir en referens. Ef- tersom ytterdiametem hos det utdragna föremålet lc regleras beroende på det faktiskt uppmätta värdet R2 vid den specifika positionen ld, är det föredraget att den specifika positionen ld är belägen nära det utdragna föremålet lc. Om den ligger for långt under den nedre änden av den elektriska värmaren 4 kan emellertid inte ytterdiametem hos det utdragna föremålet lc hållas konstant p g a kontrollfördröjning. Avståndet mellan den specifika positionen ld och den nedre änden av den elektriska värmaren 4 sättes företrädesvis till 70-150 mm, i synnerhet 90-120 mm. Det faktiskt uppmätta värdet R2 vid den specifika positionen ld inmatas i kontrollenheten 8, varigenom förflyttnings- hastigheten hos den första fasthållande sektionen 2 och/eller den andra fasthållande sektionen 3 regleras enligt det faktiskt uppmätta värdet R2 vid den specifika positionen ld.

En utföringsforrn av förfarandet för utdragning av ett glasämne i enlighet med förelig- gande uppfinning förklaras nedan i detalj. Även om följande förklaring avser ett fall, där förflyttningshastigheterna hos både den första fasthållande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 regleras, kan endera regleras separat.

Det faktiskt uppmätta värdet R2 vid den specifika positionen ld uppmätt med mätaren 5 av ytterdiametem inmatas i kontrollenheten 8. I kontrollenheten 8 genomföres en aritmetisk operation enligt referensvärdet R1 vid den specifika positionen ld, resp. förinställda hastigheter Ud och Uu hos den första fasthållande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 samt kontrollkoefficienten K. Till följd därav beräknas 10 15 20 25 'iïßo 519 717 11 .än <1- resp. målhastigheter Vd och Vu hos den första fasthållande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 från följande uttryck (I) och (II) baserat på ett värde (R2/R1) erhållet från referensvärdet Rl och det faktiskt uppmätta Värdet R2.

Vd/Ud = (R2/R 1 )f< (1) Vu/Uu =(R2/R1)fl'< (n) Alternativt kan resp. målhastigheter Vd och Vu hos den första fasthållande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 beräknas från, i stället for uttrycken (I) och (II), följande uttryck (III) och (IV), baserat på ett värde [(R2/R1) - 1] erhållet från referens- värdet Rl och det faktiskt uppmätta värdet R2, vilka erhålles genom att man under- kastar uttrycken (I) resp. (II) Taylors expansion med avseende på värdet [(R2/R1) - 1] och sedan utelämnar de resulterande kvadratiska tennerna och terrnema av högre ord- ning. I detta fall, eftersom kontrolluttrycken inte återges av funktioner av potenser av (R2/RI) utan av enkla linjära funktioner, kan aritmetiska operationer avseende kon- trollen genomföras snabbt, varigenom återkoppling genast kan åstadkommas.

Vd/Ud = 1 + /quzz/R 1) _ 1] Vu/Uu = 1 - Iquzz/Ri) - 1] (111) (IV) Om hastigheten hos den första fasthållande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 regleras beroende på skillnaden (avvikelse hos ytterdiametem) mellan den förinställda ytterdiametem och den faktiskt uppmätta ytterdiametem genomföres sam- ma reglering så länge som avvikelsen hos ytterdiametem är 1 mm oavsett om den fö- rinställda ytterdiametem är 50 eller 100 mm. Avvikelsen hos ytterdiametem av l mm vid den förinställda ytterdiametem av 50 mm är 2% uttryckt som ett förhållande, under det att avvikelsen hos ytterdiametem av l mm vid den förinställda ytterdiametern av 100 mm är 1% uttryckt som ett förhållande. Även om avvikelsen hos ytterdiametem därav är identiskt 1 mm fluktuerar ytterdiametem med den förinställda ytterdiametem av 50 mm två gånger så mycket som med den förinställda ytterdiametem av 100 mm, . .i m.. ._.....................,.......,,H......._...._.._. 10 15 20 25 , . . . i 1 n il I' | I i :ut vxl I . | A l , .r .. »- g; , . . - ° j , s. nu I' _, ,,, . n» a K _... n. e I' , , 1 -» i -H H . t ø u - ' ' '_ _. ' ' 12 | I I I " under det att förflyttningshastighetema hos den första fasthållande sektionen 2 och andra fasthållande sektionen 3 regleras på liknande sätt i bägge fallen.

När förflyttningshastigheterna hos den första fasthållande sektionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 regleras av (R2/R1) eller [(R2/R1) - 1], såsom nämnts ovan, så genomföres däremot reglering i proportion till förhållandet för fluktueringen i refe- rensvärdet Rl, varigenom stabil reglering kan åstadkommas oavsett ytterdiametem hos glasämnet före förlängning eller den utdragna målytterdiametem. Till följd därav kan mer exakt förlängning genomföras, vilket möjliggör »precisionsutdragníng med an- vändning av enbart en utdragningsmaskin med elektrisk ugn, vilket konventionellt har varit svårt, vilket sålunda gör det möjligt att precisionsexpandera glasämnet la med större ytterdiameter vid ett enkelt steg.

Här, då kontrollkoefficienten K är högre, blir ändringen av hastigheten Vd, Vu större efter reglering med avseende på den förinställda hastigheten Ud, varigenom ytterdia- metem vid den specifika positionen ld kan hållas mer likformig. Kontrollkoefficienten K inställes till något konstant värde i intervallet 50-500. Följande tabell visar ett för- hållande mellan kontrollkoefficienten K och fluktueringen i ytterdiameter hos det framställda utdragna föremålet. Här användes ett glasämne med en genomsnittlig yt- terdiameter av 80 mm, den utdragna målytterdiametern hos det utdragna föremålet lc inställdes till 40 mm, den specifika positionen Id för uppmätning av ytterdiametem inställdes till en position åtskild från den nedre änden av värmaren med 90 mm, refe- rensvärdet Rl av ytterdiametem hos den avsmalnande regionen i denna position var 46 mm, den förinställda hastigheten hos Ud hos den första fasthållande sektionen 2 var 40 mm/min, den förinställda hastigheten Uu hos den andra fasthållande sektionen 3 var 10 mrn/min, det tillåtna kontrollintervallet för den första fasthållande sektionen 2 med avseende på den förinställda hastigheten Ud var i 30% (X1 = 30), och endast förflytt- ningshastigheten hos den första fasthållande sektionen 2 reglerades av uttrycket (III). 10 15 fm . > ~ . i 1 519 717 13 ÜKontrollkoefficient K Fluktuering i F luktuering i ytterdiameter ytterdiarneter hos vid specifik utdraget position i föremål avsmalnande region [mm] [mm] 25 i 0,100 i 1,5 50 i 0,050 i 0,6 100 i 0,030 i 0,3 250 i 0,015 i 0,3 500 i 0,010 i 0,5 1 000 i 0,005 i 1,2 Om kontrollkoefficienten är mindre än 50, så blir förändringen av målhastigheten Vd, Vu med avseende på den förinställda hastigheten Ud, Uu så liten att effektiva resultat inte kan erhållas med regleringen, varigenom förändringen i ytterdiameter hos det ut- dragna föremålet lc blir större. Om kontrollkoefficienten K överstiger 500, även om fluktueringen vid den specifika positionen ld blir mindre (ytterdiametem blir mer lik- formig), har däremot förändringen av ytterdiametem hos det utdragna föremålet lc format under den specifika positionen ld starkare tendens att öka, å andra sidan, under inverkan av ojämnheten i ytterdiametem hos glasämnet la.

Såsom visas i F ig. 2A, om ytterdiametem hos glasämnet la svarar mot referensen, så uppnår nämligen den avsmalnande regionen lb formad nedanför en idealisk form, så- som anges med G) i ritningsfiguren. Glasämnet la självt kan emellertid fluktuera i yt- terdiameter, varigenom ytterdiametem hos ovansidan av den avsmalnande regionen lb minskar, såsom anges med ® i ritningsfiguren i delen, där ytterdiametem hos glasäm- net la är mindre än referensen. Om kontrollkoefficienten K här göres större för att för- bättra jämnheten i ytterdiameter vid den specifika positionen ld i överskott, så ökar ytterdiametem hos det utdragna föremålet lc bildat nedanför, såsom anges med ® i ritningsfiguren. I delen, där ytterdiametem hos glasämnet la är större än referensen, ökar däremot ytterdiametem hos den avsmalnande regionen på ovansidan, såsom anges med ® i ritningsfiguren. Om kontrollkoefficienten K här göres större för att förbättra jämnheten i ytterdiameter vid den specifika positionen ld i överskott, så minskar ytter- 10 15 20 25 Kim 519 717 M diametern hos det utdragna föremålet le bildat nedanför, såsom anges med ® i rit- ningsfiguren. Å andra sidan kan fluktueringen i ytterdiameter hos det utdragna föremålet lc sänkas till låg nivå när kontrollkoefficienten K sättes lägre än ovannämnda värde, vilket för- sämrar jämnheten hos ytterdiametem vid den specifika positionen ld. Såsom visas i Fig. 2B, om ytterdiametem hos glasämnet la svarar mot referensen, så uppnår nämli- gen den avsmalnande regionen lb och det utdragna föremålet lc bildat i den nedre de- len därav idealisk form, såsom anges med (D i ritningsfiguren. I delen, där ytterdiame- tem hos glasämnet la är mindre än referensen, även om ytterdiametem vid den speci- fika positionen ld är något mindre än den hos den idealiska formen, såsom anges med ® i ritningsfiguren, är här ytterdiametem hos det utdragna föremålet lc bildat nedanför inte mindre än den i den idealiska formen, varigenom den är i huvudsak identisk med den, såsom anges med (D i ritningsfiguren i en position le och nedanför. I delen, där ytterdiametem hos glasämnet la är större än referensen, även om ytterdiametem vid den specifika positionen ld är något större än den hos den idealiska formen, såsom anges med ® i ritningsfiguren, är inte heller ytterdiametem hos det utdragna föremålet lc bildat nedanför större än den i den idealiska formen, varigenom den är i huvudsak identisk med den, såsom anges med (D i ritningsfiguren i position le och nedanför. Här anges Fig. 2A och 2B med förhållandena därav i vertikal eller horisontell riktning överdrivet jämfört med sådana i praktiken för att underlätta förståelsen därav.

Av ovannämnda skäl, om värdet av kontrollkoefficienten K är för stort eller, å andra sidan, för litet, så ökar fluktueringen i ytterdiameter hos det utdragna föremålet lc. Till följd av omfattande studier har uppfinnama funnit att det är föredraget att värdet av kontrollkoefficienten K faller inom intervallet 50-500 för att minska fluktueringen i ytterdiameter hos det utdragna föremålet lc till låg nivå. Vid ovannämnda intervall är det också särskilt föredraget att värdet av kontrollkoefficienten K ligger i intervallet 100-250, eftersom fluktueringen i ytterdiameter hos det utdragna föremålet lc därige- nom kan göras mer likforrnig. Detta framgår även av ovannämnda tabell. Dessa före- dragna intervall för kontrollkoefficienten K kan lämpligen användas vid något av 10 15 20 25 30 717 519 15 ovannämnda uttryck (I) och (II) och uttrycken (III) och (IV) härrörande från Taylors expansion av de förra uttrycken.

Målhastigheten Vd hos den första fasthållande sektionen 2 begränsas dessutom så att den faller inom intervallet, vilket betecknas med följande uttryck (V). Här är X1 någon konstant i intervallet 10-100. (1oo-X1)Ud<1ooVd<(1oo+X1)Ud (v) Såsom nämnts ovan, genom reglering av hastigheterna hos den forsta fasthållande sek- tionen 2 och den andra fasthållande sektionen 3 medelst uttrycken (I) till (IV) (varvid kontrollkoefficienten K företrädesvis sättes till en konstant i intervallet 50-500), kan fluktueringen i ytterdiameter hos det utdragna föremålet lc göras liten. I fallet där yt- terdiametem hos glasämnet la fluktuerar i stor utsträckning eller liknande regleras målhastigheten Vd hos den första fasthållande sektionen 2 till ett värde långt ifrån det förinställda värdet Ud, varigenom målhastigheten Vd hos den första fasthållande sek- tionen 2 blir ytterst långsam eller ytterst snabb. I glasämnet la är den mest uppmjukade delen i den elektriska vännaren 4 orsakad av uppvärmning den känsligaste för denna reglering, och det tar tid för denna del att nå den specifika positionen ld. Följaktligen inträffar en tidsfördröjning för reglering oundvikligen vid ett sådant kontrollsystem.

Under betingelser, varvid Vd ändras i mycket stor utsträckning, upprepas en sådan för- dröjning av regleringen, varigenom en tendens hos ytterdiametern hos det utdragna föremålet lc att divergera (gå för långt) utan att konvergera vid ett förutbestämt värde blir anmärkningsvärd.

Till följd därav begränsas målhastigheten Vd hos den första fasthållande sektionen 2 till det förutbestämda intervallet, såsom anges med uttrycket (V) med avseende på den förinställda hastigheten Ud, varigenom ytterdiametem hos det utdragna föremålet lc förhindras från att divergera. Såsom också framgår av att X1 är någon konstant mellan 10 och 100, begränsas intervallet, vilket kan erhållas med målhastigheten Vd, så att det absoluta värdet |Vd - Ud | av skillnaden mellan målhastigheten Vd och den förinställda 10 15 20 , . . . t n 519 717 16 hastigheten Ud begränsas till intervallet 10-100% av den förinställda hastigheten Ud.

Om målhastigheten Vd beräknad från ovannämnda uttryck (I) eller (III) är lägre än den nedre gränsen för ovannämnda restriktionsintervall, så regleras den av det nedre gräns- värdet för restriktionsintervallet; under det att om den överstiger den övre gränsen av ovannämnda restriktionsintervall, så regleras den av det övre gränsvärdet för restrik- tionsintervallet. I fallet där X1 = 10 begränsas t ex målhastigheten Vd, så att (hastighet vid 90% av den förinställda hastigheten Ud) < (målhastighet Vd) < (hastighet vid 110% av den förinställda hastigheten Ud); under det att i fallet där X1 = 100 begränsas målhastigheten Vd, så att (hastighet vid 0% av den förinställda hastigheten Ud, nämli- gen 0) < (målhastighet Vd) < (hastighet vid 200% av den förinställda hastigheten Ud).

Följande tabell visar ett förhållande mellan förhållandet för tillåtet kontrollintervall (X1) med avseende på den förinställda hastigheten hos den fasthållande sektionen och fluktueringen i ytterdiameter hos det framställda utdragna föremålet. Ett glasämne med en genomsnittlig ytterdiameter av 80 mm användes här, den utdragna målytterdiame- tern hos det utdragna föremålet lc inställdes till 40 mm, den specifika positionen ld för uppmätning av ytterdiametem inställdes till en position åtskild från den nedre delen av värmaren med 90 mm, referensvärdet R1 av ytterdiametem hos den avsmalnande regionen vid denna position var 46 mm, den förinställda hastigheten Ud hos den första fasthållande sektionen 2 var 40 mrn/min, den förinställda hastigheten Uu hos den andra fasthållande sektionen 3 var 10 mrn/min, kontrollkoefficienten K var 250, och endast förflyttningshastigheten hos den första fasthållande sektionen 2 reglerades av uttrycket (Ill). 10 15 519 717 17 Förhållande för tillåtet Faktiskt hastighetsintervall Fluktuering i kontrollintervall till förinställd för fasthållande sektion ytterdiameter hos förflyttningshastighet hos utdraget fasthållande sektion föremål [%] [mm/min] [mm] i 5 38-42 i 3,2 i 10 (när X1 = 10) 36-44 i 0,4 i 25 (när X1 = 25) 30-50 i 0,3 i 50 (när X1 = 50) 20-60 i 0,3 i 100 (när X1 = 100) 0-80 i 0,3 i 130 0-92 , i 2,5 i 200 0-120 divergerade (ej förlängningsbar) Om målhastigheten Vd här begränsas, så att |Vd - Ud I blir mindre än 10% av den fö- rinställda hastigheten Ud (nämligen X1 < 10), så uppnår målhastigheten Vd ett till- stånd, där den knappast ändras med avseende på den förinställda hastigheten Ud, var- igenom effektiva resultat inte erhålles av kontrollen, vilket sålunda tvärtom ökar änd- ringen i ytterdiameter hos det framställda utdragna föremålet lc. Här avses t ex fallet då X1 = 5 i uttrycket (V), varvid målhastigheten Vd nämligen begränsas, så att (has- tighet vid 95% av den förinställda hastigheten Ud) < (målhastighet Vd) < (hastighet vid 105% av den förinställda hastigheten Ud).

Om målhastigheten Vd begränsas, så att |Vd - Ud | överstiger 100% av den förinställda hastigheten Ud (nämligen X1 > 100) å andra sidan, så regleras målhastigheten Vd till ett värde långt ifrån den förinställda hastigheten Ud, så att kontrollsystemet divergerar (går förlängt), varigenom ytterdiametem hos det framställda utdragna föremålet lc misslyckas med att konvergera vid ett förutbestämt värde. Här avses t ex fallet då X1 = 105 i uttrycket (V), varvid målhastigheten Vd nämligen begränsas, så att (hastighet vid 0% av den förinställda hastigheten Ud, nämligen 0) < (målhastighet Vd) < (hastighet vid 205% av den förinställda hastigheten Ud). Det framgår av ovannämnda tabell att íluktueringen i ytterdiameter hos det utdragna föremålet le ökar då X1 inställes till ett värde lägre än 10 eller högre än 100. 10 15 ;20 519 717 18 Målhastigheten Vu hos den andra fasthållande sektionen begränsas på liknande sätt, så att den faller i intervallet, vilket betecknas med följande uttryck (VI). Eftersom påver- kan därav totalt är samma som sådana i ovannämnda fall för uttrycket (V), utelämnas en detaljerad förklaring här. (l0O-X2)Uu<100Vu<(100+X2)Uu (VI) Differentiell reglering eller fullständig reglering kan också genomföras enligt ett värde (R2/R1) eller [(R2/Rl) -1], vilket erhålles från ovannämnda referensvärde Rl och fak- tiskt uppmätta värde R2. Såsom för uttrycken (III) och (IV) avses t ex kontrolluttryck, varvid man genomför differentiell reglering eller fullständig reglering, såsom sådana angivna i följ ande uttryck (VII) och (VIII), baserade på värdet [(R2/R1) - 1], vilket erhålles från referensvärde Rl och det faktiskt uppmätta värdet R2. fl-l =K1í R-z-l +K2 R_2-1+K3f° R-z-l d: (VII) Ud d! R1 R1 'I R1 É-i =-1<1i¿- 53-142 R_2-1-K3f°É-1dz (vnn Uu dt R1 R1 'I R1 Här är Kl, K2 och K3 kontrollkoefficienter (eventuella konstanter i intervallen K2 > O, Kl š 0 och K3 à O), to är strömtiden och t] är den fullständiga starttiden (hur många sekunder som förflyter till integrering). De restriktiva betydelserna av de andra sepa- rata symbolerna är desamma som sådana i fallen för de ovannämnda uttrycken (I) till (iv).

I uttrycket (VII), (VIII) är de första, andra och tredje termema på höger sida termer motsvarande differentiell reglering, proportionell reglering resp. fullständig reglering.

Här kan ett värde O ges Kl och K3. Om enbart Kl sättes till O genomföres proportio- nell och fullständig reglering. Om enbart K3 sättes till 0 genomföres proportionell och differentiell reglering. Om både Kl och K3 sättes till 0 genomföres endast proportio- nell reglering, så att K2 = K, varigenom uttrycken (VII) och (VIII) uppgår till uttryck- en (III) resp. (IV). t » , . » . v: i.i.. 10 15 20 25 . - f - v» 519 717 19 . » » - 1 -v När den differentiella eller fullständiga regleringen sålunda genomföres förutom den proportionella regleringen kan ytterdiametem hos det utdragna föremålet lc göras mer likformig. Även om Fig. 1 visar tillståndet, där glasämnet la utdrages under det att det anordnas vertikalt kan glasämnet la utdragas under det att det anordnas horisontellt under det att det roterar.

Vid förfarandet för utdragning av ett glasämne i enlighet med föreliggande uppfinning används en elektrisk ugn i en uppvårmningssektion, ett referensvärde Rl inställes för ytterdiametern vid en specifik position hos en avsmalnande region i glasämnet vid för- farandet för utdragning, den faktiska ytterdiametem vid den specifika positionen upp- mätes, vilket ger ett faktiskt uppmätt värde R2, och hastigheten hos den första fasthål- lande sektionen och/eller den andra fasthållande sektionen regleras enligt ett värde (R2/R1), vilket erhålles från referensvärde R1 och det faktiskt uppmätta värdet R2, varigenom glasämnet kan precisionsutdragas med gynnsam exakthet och gynnsam framställningseffektivitet oavsett ytterdiametem hos glasämnet och den utdragna mål- ytterdiametern. För återkoppling av regleringen snabbare i praktiken är det också vär- defullt om hastigheten hos den första fasthållande sektionen och/eller den andra fast- hållande sektionen regleras enligt ett värde [(R2/R1) - 1], vilket erhålles från referens- värdet 1 och det faktiskt uppmätta värdet R2.

Från ovanstående förklaring av föreliggande uppfinning framgår att föreliggande upp- finning kan varieras på många sätt. Sådana variationer skall inte tolkas som en avvikel- se från andemeningen och ramen för föreliggande uppfinning, och alla sådana modifi- kationer, såsom framgår för fackmannen inom området, är avsedda att ingå inom ra- men för de efterföljande kraven. , . . . . | .. . __ . .. -- , . - -- ill ' ' I, I A g I " " f'- -- f ' ' ' . Ü ~ , f. -. " ,. v.. n : i _ w» '_",'_. . .. - -_,",, w.. --- _ _ _ å .. ..

Industriell användbarhet Föreliggande uppfinning används lämpligen vid framställning av en optisk fiber med en förutbestämd ytterdiameter från ett glasämne.

Claims (8)

10 15 20 25 30 519 717 21 Patentkrav

1. Förfarande för utdragning av ett glasämne, vilket innefattar stegen att man håller fast båda ändarna av glasämnet med första resp. andra fasthållande sektioner; förflyttar de första och andra fasthållande sektionerna i längsgående riktning för glasämnet med förflytmingshastigheten hos den första fasthållande sektionen snabbare än hos den andra fasthållande sektionen; värmer och mjukar upp glasämnet genom en uppvär- mande sektion successivt från änddelen av den första fasthållande sektionssidan när de första och andra fasthållande sektionerna förflyttas i längsgående riktning hos glasäm- net; och drar ut glasformen med en dragkraft applicerad på glasämnet; kännetecknat av att en elektrisk ugn används i nämnda värmande sektion och närrmda förfarande dessutom innefattar stegen att man: bestämmer ett referensvärde Rl med avseende på en ytterdiameter vid en specifik position i en avsmalnande region hos glasämnet vid förfarandet för utdragning; erhåller ett faktiskt uppmätt värde R2, vilket är en ytterdiameter vid nämnda speci- fika position; och jämför referensvärdet R] med det faktiskt uppmätta värdet R2; bestämmer en målförflyttrringshastighet Vd hos nämnda första fasthållande sektion enligt ett värde, R2/RI, och/eller en målförflyttningshastighet Vu hos nämnda andra fasthållande sektion enligt ett värde, R2/Rl; reglerar förflyttningshastighetema hos nämnda första fasthållande sektion och/eller andra fasthållande sektion i förhållande till nämnda målförflyttningshastigheter Vd resp. Vu; varvid nämnda reglerings steg reglerar förflyttningshastigheten hos nämnda första fasthållande sektion och/eller nämnda andra fasthållande sektion enligt följande ut- tryck (I), (11): Vd/Ud ï (Rz/R 1 f (1) Vu/Uu = (Rz/R 1 fK (n) där 10 15 20 25 30 519 717 22 U. rf Vd är en målförflyttningshastighet [rnm/min] hos den första fasthållande sektionen under reglering; Ud är en förinställd förflyttningshastighet [mm/min] hos den första fasthållande sektionen; Vu är en målförflyttnjngshastighet [mm/min] hos den andra fasthållande sektionen under reglering; Uu är en förinställd förflyttningshastighet [mm/min] hos den andra fasthållande sektionen; och K är en kontrollkoefficient, dvs någon positiv konstant.

2. Förfarande för utdragning av ett glasämne enligt krav 1, varvid nämnda kontrollko- efficient K inställes till ett värde av 50-500.

3. F örfarande för utdragning av ett glasämne enligt krav l, varvid målförflyttningshas- tigheten Vd begränsas så att den faller i intervallet, såsom utgöres av följande uttryck (V): (1oo-X1)Ud<1ooVd<(1oo+X1)Ud (V) där X1 är någon konstant i intervallet 10-100.

4. F örfarande för utdragning av ett glasämne enligt krav 1, varvid målförflyttningshas- tigheten Vu begränsas så att den faller inom intervallet, såsom utgöres av följande ut- tryck (VI): (100 -X2)Uu < 100Vu < (100 + X2)Uu (VI) där X2 är någon konstant i intervallet 10-100. 10 15 20 25 30 519 717 23 . . - . . s

5. Förfarande för utdragning av ett glasämne, vilket innefattar stegen att man fasthåller båda ändama av glasämnet med första resp. andra fasthållande sektioner; förflyttar de första och andra fasthållande sektionerna i längsgående riktning hos glasämnet med förflyttningshastigheten hos den första fasthållande sektionen snabbare än hos den andra fasthållande sektionen; värmer och mjukar upp glasämnet genom en värmande sektion successivt från änddelen av den första fasthållande sektionssidan när de första och andra fasthållande sektionema förflyttas i längsgående riktning för glasämnet; och drar ut glasärnnet med en dragkraft applicerad på glasämnet; kännetecknat av att en elektrisk ugn används i nämnda värmande sektion; och nämnda förfarande dessutom innefattar stegen att man: bestämmer ett referensvärde Rl med avseende på en ytterdiameter vid en specifik position hos en avsmalnande region i glasämnet vid förfarandet för utdragning; erhåller ett faktiskt uppmätt värde RZ, vilket är en ytterdiameter vid nämnda speci- fika position; och jämför referensvärdet R1 med det faktiskt uppmätta värdet R2; bestämmer en målförflyttningshastighet Vd hos nämnda första fasthållande sektion enligt ett värde, R2/Rl-l, och/eller en målförflyttningshastighet Vu hos nämnda andra fasthållande sektion enligt ett värde, RZ/Rl-l; reglerar förflyttningshastighetema hos nämnda första fasthållande sektion och/eller andra fasthållande sektion i förhållande till nämnda målförflyttningshastigheter Vd resp. Vu; varvid nämnda reglerings steg reglerar förflyttningshastigheten hos nämnda första fasthållande sektion och/eller nämnda andra fasthållande sektion enligt följande ut- tryck (111), (1v); Var/ud = 1 + Iquzz/Ri) - 1] Vu/Uu = 1 - 1<[(R2/R1) - 1] (111) (IV) där Vd är en målförflyttningshastighet [mm/min] hos den första fasthållande sektionen under reglering; 10 15 20 25 519 717 24 » | » . 1 n Ud är en förinställd förflyttningshastighet [mm/min] hos den första fasthållande sektionen; Vu är en målförflytmingshastighet [mm/min] hos den andra fasthållande sektionen under reglering; Uu är en förinställd förflyttningshastighet [mm/min] hos den andra fasthållande sektionen; och K är en kontrollkoefficient, dvs någon positiv konstant.

6. Förfarande för utdragning av ett glasämne enligt krav 5, varvid nämnda kontrollko- efficient K inställes till ett värde i intervallet 50-500.

7. Förfarande för utdragning av ett glasämne enligt krav 5, varvid målförflytmingshas- tigheten Vd begränsas så att den faller inom intervallet, såsom utgöres av följande ut- tryck (V): (100 -X1)Ud< 1o0Vd<(100+X1)l_1d (V) där X1 är någon konstant i intervallet 10-100.

8. Förfarande för utdragning av ett glasämne enligt krav 5, varvid målförflyttningshas- tigheten Vu begränsas så att den faller inom intervallet, såsom utgöres av följande ut- tryck (VI): (1oo-X2)Uu <1ooVu<(10o+X2)Uu (vi) där X2 är någon konstant i intervallet 10- 100.