專利名稱：光纖母材的拉伸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拉伸方法，將大直徑光纖母材拉伸到適合于拉絲的直徑并進(jìn)行縮徑，特別是涉及一種光纖母材的拉伸方法，其在拉伸開始階段的操作簡便、可靠性較高且可獲得彎曲減少的光纖母材。此外，本申請案與下述的日本專利申請相關(guān)。關(guān)于認(rèn)可對參照文獻(xiàn)進(jìn)行編入的指定國，通過參照下述申請案所述的內(nèi)容將其編入本申請案，并將其作為本申請的一部分。
日本專利申請?zhí)?004-078632申請日2004年3月18日背景技術(shù)近年來，隨著光纖母材制造技術(shù)的提高，制造大直徑光纖母材日益成為可能。然而，要將大直徑光纖母材進(jìn)行拉絲而使之成為外徑125μm的光纖，須使加熱爐大型化，或者拉絲技術(shù)需要熟練等，須對發(fā)展到迄今為止的拉絲技術(shù)進(jìn)行較大變更。
由此，當(dāng)前采用的方法有，例如將以眾所周知的VAD(Vapor AxialDeposition，汽相軸相沉積)法制造的大直徑光纖母材，暫且拉伸成與迄今為止使用的拉絲用光纖母材大致相同的直徑并進(jìn)行縮徑，且將其作為拉絲用光纖母材拉絲成光纖的方法；以及，將以VAD法制造的大直徑光纖母材進(jìn)行拉伸、縮徑，進(jìn)而以外部氣相沉積(outside vapor depositionOVD)法使玻璃微粒子沉積于其上面由此獲得光纖母材，并將該光纖母材進(jìn)行拉絲的方法。
在此等方法中，包括將沉積有玻璃微粒子的多孔質(zhì)母材用加熱爐進(jìn)行脫水、進(jìn)而使之透明玻璃化的工序。通常，透明玻璃化是通過一面使多孔質(zhì)母材旋轉(zhuǎn)，一面將其慢慢地送入保持在1000～1650℃的爐心管內(nèi)來進(jìn)行。例如有如下方法，即將多孔質(zhì)母材的下端部分懸吊于加熱爐的加熱源附近，使之升溫至玻璃化溫度之后，一面使多孔質(zhì)母材慢慢旋轉(zhuǎn)，一面往下拉動該多孔質(zhì)母材，使之從下端向上端進(jìn)行透明玻璃化。
多孔質(zhì)母材的透明玻璃化，有時因在最初開始玻璃化的部位會產(chǎn)生較大的密度變化，且旋轉(zhuǎn)中心的偏離，溫度分布的細(xì)微差別以及形狀的差異，而導(dǎo)致給玻璃化后的母材形狀帶來較大影響，如圖1所示，最終制造出彎曲的光纖母材。
當(dāng)使用如此光纖母材時，有時由于用加熱爐加熱含有多孔碳黑(soot)及芯棒(core rod)的復(fù)合母材，所以會在開始燒結(jié)、透明玻璃化的前端位置產(chǎn)生較大的彎曲。
先前，使用玻璃車床(glass lathe)等來進(jìn)行如上所述在前端具有局部性彎曲部的光纖母材的彎曲修正。利用玻璃車床進(jìn)行的修正操作，由于使用氣體燃燒器作為加熱源，所以可進(jìn)行局部加熱，由此可僅修正產(chǎn)生彎曲的部分，可用于外徑小于等于100mm的光纖母材的修正加工，尤其是可對外徑小于等于80mm的光纖母材充分地進(jìn)行修正加工。
然而，隨著光纖母材外徑進(jìn)一步增大，存在有如下問題形成于母材前端部的錐形部也大型化，且使用玻璃車床進(jìn)行修正加工時，因燃燒器的火力不足而無法進(jìn)行修正加工，或者須極長的加熱時間等。
此外，如果因透明玻璃化加工而導(dǎo)致光纖母材前端部附近的虛設(shè)(dummy)棒或錐形部彎曲，則在進(jìn)行拉伸加工時，當(dāng)為了取回放置于加熱爐并從爐下端突出出來的虛設(shè)棒，而用設(shè)置于加熱爐正下方的卡盤(chuck)或滾筒(roller)擠壓虛設(shè)棒時，光纖母材將被放置為偏離加熱爐的加熱器(heater)中心，甚至有時光纖母材會接觸到加熱器。此外，由于虛設(shè)棒的軸線彎曲，所以如果為了拉伸而在該狀態(tài)下強行用卡盤及滾筒進(jìn)行夾持，有時會導(dǎo)致虛設(shè)棒損壞。
因此，為了不損壞虛設(shè)棒，已設(shè)計出各種卡盤，并開發(fā)出即使虛設(shè)棒的軸線稍有彎曲，也能與其配合加以夾持的卡盤。然而，如果是滾筒拉伸，則難以采用修正如此彎曲的機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光纖母材的拉伸方法，即使是具有彎曲部的光纖母材，也可較容易地修正其彎曲，同時可將其拉伸縮徑。
本發(fā)明的光纖母材的拉伸方法的特征在于，在用加熱爐對光纖母材進(jìn)行加熱拉伸并使之成為較小直徑的拉伸加工中，當(dāng)從該光纖母材的一端進(jìn)行拉伸時，預(yù)先使光纖母材的彎曲部在加熱爐內(nèi)加熱軟化并修正彎曲。
此時，以拉伸軸與鉛直方向大致平行的方式，使彎曲部位于下側(cè)，將光纖母材安裝固定在懸吊機(jī)構(gòu)上并懸吊于加熱爐內(nèi)。然后，使光纖母材的彎曲部加熱軟化。在該情形時，優(yōu)選的是，加熱加熱爐內(nèi)的加熱器的溫度為1800℃至1900℃。當(dāng)光纖母材或連接于其的虛設(shè)棒與拉伸軸的偏差小于等于預(yù)定值之后，開始進(jìn)行拉伸。再者，該偏差也可以是從虛設(shè)棒前端到拉伸軸的偏差，例如，當(dāng)偏差值小于等于10mm之后，開始進(jìn)行拉伸。
再者，偏差的檢測可使用非接觸式位置檢測裝置，其中可列舉激光測定器及圖像處理裝置。此外，本發(fā)明中，在懸吊光纖母材的工序之前，也可更包括如下工序，即當(dāng)已將光纖母材懸吊于加熱爐時，確認(rèn)該光纖母材與該加熱爐是否接觸。
根據(jù)本發(fā)明的光纖母材的制造方法，可在放置于拉伸加熱爐的狀態(tài)下進(jìn)行光纖母材的彎曲的修正。即，由于是在進(jìn)行光纖母材的彎曲修正，并進(jìn)行修正確認(rèn)后，為了拉伸而夾持虛設(shè)棒，所以因彎曲而形成的外力不會作用于虛設(shè)棒，從而虛設(shè)棒不會受到損壞。此外，也不需要用以容許虛設(shè)棒中心軸的偏離的特殊卡盤。
進(jìn)而，由于彎曲部的外徑較細(xì)，所以可用比大直徑的直胴部稍低的溫度來使其軟化并加以修正。因此，即使在進(jìn)行彎曲部的彎曲修正后，開始進(jìn)行光纖母材的拉伸，也可不用太高溫度，以較高的可靠性來實施直胴部的拉伸。
此外，由于是在修正前端部的彎曲之后進(jìn)行拉伸，所以可使通過拉伸獲得的較小直徑的光纖母材的彎曲更小。
此外，由于是使彎曲部位于下側(cè)并進(jìn)行懸吊，所以從拉伸軸到彎曲部的距離，比使彎曲部位于上側(cè)并進(jìn)行懸吊的情形短，從而可節(jié)省加熱爐的空間。進(jìn)而，由于在懸吊光纖母材的工序之前，進(jìn)行確認(rèn)該光纖母材與該加熱爐是否接觸，所以可防止損壞虛設(shè)棒。


圖1是表示在前端部具有彎曲的光纖母材的一例的概略側(cè)面圖。
圖2是表示將在前端部具有彎曲的光纖母材安裝固定于拉伸裝置的狀態(tài)的概略縱剖面圖。
圖3是表示光纖母材前端部的彎曲已修正的狀態(tài)的概略縱剖面圖。
圖4是表示在光纖母材下端的取回用支承棒上連接有取回棒的狀態(tài)的概略縱剖面圖。
圖5是表示大直徑光纖母材的拉伸狀態(tài)的概略縱剖面圖。
1光纖母材 1a母材1b，1c虛設(shè)棒 2懸吊用支承棒3加熱爐4母材懸吊機(jī)構(gòu)5加熱器6取回用支承棒7取回棒8卡盤9非接觸式位置檢測裝置具體實施方式
以下，通過發(fā)明的實施方式說明本發(fā)明，但以下實施方式并未限定權(quán)利要求范圍的發(fā)明，此外在實施方式中所說明的特征的全部組合未必均為發(fā)明的解決方法所必須。
在本發(fā)明中，首先，以眾所周知的方法制作大直徑光纖母材，在進(jìn)行透明玻璃化后，測定形狀，并就在玻璃化開始位置(前端部)產(chǎn)生彎曲的光纖母材考慮彎曲的大小及加熱爐的空隙，并檢查是否可不費力地將其安裝固定于加熱爐。其次，就判斷為可進(jìn)行安裝的光纖母材，以彎曲部位于加熱器大致中央的方式進(jìn)行放置。通常，該位置是加熱爐中溫度最高的區(qū)域，通常是加熱器的大致中央或少許偏上的位置。
進(jìn)而，當(dāng)拉伸取回時，事先在下端部的虛設(shè)棒上連接包含耐熱性陶瓷材料的取回用支承棒。其中，例如，將彼此嵌合者用銷(pin)等機(jī)械性地結(jié)合。此時，即使在結(jié)合部有些許松弛也無妨。結(jié)合部的些許松弛，在將彎曲較大的光纖母材安裝固定于加熱爐時，將作為空隙而發(fā)揮有效作用。在此時間點，還尚未用拉伸用卡盤或滾筒等來夾持取回用支承棒，而是使下端部處于自由懸垂?fàn)顟B(tài)。
如果保持如上所述狀態(tài)加熱大直徑光纖母材并使之彎曲部軟化，則彎曲可由自重來加以修正。其次，確認(rèn)彎曲已修正，例如，確認(rèn)虛設(shè)棒前端與拉伸軸的偏差小于等于10mm，然后在取回用支承棒下端進(jìn)而安裝鋁制取回棒并開始進(jìn)行拉伸。再者，要確認(rèn)彎曲修正結(jié)束，也可通過目測從加熱爐下端突出出來的虛設(shè)棒的位置來進(jìn)行確認(rèn)，但是對于偏差的檢測而言，可使用非接觸式位置檢測裝置，其中，可通過激光測定器進(jìn)行的位置檢測，或用使用電荷耦合照相機(jī)(charge-coupled device camera)的圖像處理裝置等較容易地進(jìn)行確認(rèn)，并可使操作自動化。
以下，一面參照圖式，一面就本發(fā)明的實施形態(tài)進(jìn)行更詳細(xì)說明。首先就圖1所示的大直徑光纖母材的拉伸方法進(jìn)行說明。光纖母材1包含外徑為40～180mm的大直徑且含有棒狀石英系玻璃的母材1a，與熔著于其兩端的含有石英系玻璃等的虛設(shè)棒1b、1c。進(jìn)而在光纖母材1的上端，安裝氮化硅陶瓷制懸吊用支承棒2。
拉伸操作，首先，在懸吊光纖母材1的工序之前，當(dāng)將光纖母材1懸吊于加熱爐3的情形時，確認(rèn)光纖母材1與加熱爐3是否接觸。例如，根據(jù)拉伸軸與爐內(nèi)壁的距離，研究能否將光纖母材1以不接觸于加熱爐3的方式懸吊，如果光纖母材1的彎曲為可懸吊的程度，則以如下方式放置光纖母材1，即經(jīng)由懸吊用支承棒2將光纖母材1安裝在母材懸吊機(jī)構(gòu)4并加以懸吊，且插入加熱爐3內(nèi)，使光纖母材下部的彎曲部到達(dá)預(yù)定位置。圖2表示將光纖母材1安裝固定在拉伸裝置的狀態(tài)。再者，所謂拉伸軸是指，將鉛錘安裝在懸吊用支承棒2或母材懸吊機(jī)構(gòu)4，并以通過加熱爐3中心的方式懸吊由此獲得的鉛直線。在本例中，以彎曲部處于下側(cè)的方式懸吊光纖母材1。
此時，當(dāng)光纖母材下端的虛設(shè)棒1c未從加熱爐3的加熱器5突出出來時，可在安裝氮化硅陶瓷制取回用支承棒6后進(jìn)行安裝，或者也可在暫將光纖母材1進(jìn)一步拉下以使虛設(shè)棒1c從加熱爐突出出來，在安裝取回用支承棒6之后，將光纖母材1放置在加熱爐3的預(yù)定位置。
在該狀態(tài)下開始加熱并升溫，當(dāng)加熱器溫度在1800～1900℃的溫度區(qū)域時，暫時停止升溫，或者減緩升溫梯度進(jìn)行加熱。當(dāng)光纖母材1的加熱部軟化時，以下端部分的玻璃及懸吊于下端的取回用支承棒6的自重，開始慢慢修正彎曲。圖3表示如上所述光纖母材下部的彎曲部已修正的狀態(tài)。
此處，使用非接觸式位置檢測裝置9來確認(rèn)彎曲修正狀況。本例中是確認(rèn)虛設(shè)棒1c與拉伸軸的偏差是否小于等于預(yù)定值。例如，當(dāng)使用激光測定器作為非接觸式位置檢測器9的一示例的情形時，激光測定器可通過預(yù)先求得距拉伸軸的距離，并檢測距虛設(shè)棒1c的距離，而測定虛設(shè)棒1c與拉伸軸的偏差。在此情形時，距虛設(shè)棒1c的距離可為從虛設(shè)棒1c上的任意特征點到拉伸軸的距離，其特征點之一例示為虛設(shè)棒1c的前端。例如，一面使光纖母材1旋轉(zhuǎn)，一面用激光測定器連續(xù)地檢測距虛設(shè)棒1c前端的距離，然后，作為虛設(shè)棒1c與拉伸軸的偏差，計算出所檢測出的距離最大值與預(yù)先求得的距拉伸軸的距離之差。
另外，作為非接觸式位置檢測裝置9之一例示，也可使用圖像處理裝置。在此情形時，圖像處理裝置預(yù)先求得圖像上的拉伸軸的位置，并從垂直于光纖母材1的拉伸軸的方向，取得虛設(shè)棒1c的圖像。然后，圖像處理裝置對所取得的圖像實施圖像處理，計算出虛設(shè)棒1c的特征點與拉伸軸的距離。
其次，如圖4所示，在取回用支承棒6的下端安裝鋁制取回棒7。另外，為了短縮時間，可在確認(rèn)開始進(jìn)行修正光纖母材1的彎曲之后，將鋁制取回棒7安裝在取回用支承棒6的下端，然后，在虛設(shè)棒1c前端與拉伸軸的偏差小于等于10mm的時間點，視為彎曲已修正。
其次，如圖5所示，使母材懸吊機(jī)構(gòu)4運轉(zhuǎn)，并以預(yù)定速度將光纖母材1移動至下方，同時將安裝于光纖母材1最下端的鋁制取回棒7用卡盤8夾持且使之移動至下方，由此拉伸光纖母材1，將其縮徑到預(yù)定直徑。
根據(jù)本發(fā)明的拉伸方法，可較容易地獲得無彎曲且適合于拉絲的光纖母材，該光纖母材即使作為玻璃棒也具有高精度的伸直度，可很好地適用于各種用途。
權(quán)利要求
1.一種光纖母材的拉伸方法，其特征在于，在用加熱爐對光纖母材進(jìn)行加熱拉伸而使之成為較小直徑的延伸加工中，當(dāng)從該光纖母材的一端開始進(jìn)行拉伸時，預(yù)先使上述光纖母材的彎曲部在上述加熱爐內(nèi)加熱軟化并修正彎曲。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖母材的拉伸方法，其特征在于，在使上述光纖母材在上述加熱爐內(nèi)加熱軟化的工序中，將對上述加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱的加熱器的溫度從1800℃上升到1900℃。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖母材的拉伸方法，其特征在于，將上述光纖母材安裝固定在懸吊機(jī)構(gòu)上并懸吊于上述加熱爐內(nèi)，使上述光纖母材的彎曲部加熱軟化，并確認(rèn)上述光纖母材或連接于上述光纖母材的虛設(shè)棒與拉伸軸的偏差，且當(dāng)上述偏差達(dá)到預(yù)定值或預(yù)定值以下后，開始進(jìn)行拉伸。
4.如權(quán)利要求3所述的光纖母材的拉伸方法，其特征在于，在確認(rèn)上述光纖母材或連接于上述光纖母材的上述虛設(shè)棒與上述拉伸軸的偏差的工序中，當(dāng)上述光纖母材或連接于上述光纖母材的上述虛設(shè)棒的前端與上述拉伸軸的偏差小于等于10mm，開始進(jìn)行上述拉伸。
5.如權(quán)利要求3所述的光纖母材的拉伸方法，其特征在于，以使上述拉伸軸大致平行于鉛直方向的方式，使上述彎曲部位于下側(cè)來進(jìn)行懸吊上述光纖母材。
6.如權(quán)利要求3所述的光纖母材的拉伸方法，其特征在于，在懸吊上述光纖母材的工序之前，更包括如下工序當(dāng)將上述光纖母材懸吊于上述加熱爐的情形時，確認(rèn)該光纖母材與該加熱爐是否接觸。
7.如權(quán)利要求3或4所述的光纖母材的拉伸方法，其特征在于，使用非接觸式位置檢測裝置檢測上述偏差。
8.如權(quán)利要求7所述的光纖母材的拉伸方法，其特征在于使用激光測定器或圖像處理裝置作為所述非接觸式位置檢測裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖母材的拉伸方法，即使是具有彎曲部的光纖母材，也可較容易地修正其彎曲，同時可對其進(jìn)行拉伸縮徑。即，該光纖母材的拉伸方法的特征在于，在用加熱爐對光纖母材進(jìn)行加熱拉伸而使之成為較小直徑的拉伸加工中，當(dāng)從該光纖母材的一端開始進(jìn)行拉伸時，預(yù)先使光纖母材的彎曲部在加熱爐內(nèi)加熱軟化并修正彎曲。此時，將光纖母材安裝固定在懸吊機(jī)構(gòu)上并懸吊于電爐內(nèi)，使光纖母材的彎曲部加熱軟化，并在光纖母材或連接于其的虛設(shè)棒的前端與拉伸軸的偏差小于等于10mm之后，開始進(jìn)行拉伸。再者，檢測偏差，可使用非接觸式位置檢測裝置，其中可列舉激光測定器及圖像處理裝置。
文檔編號C03B37/012GK1934038SQ20058000854
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者山村和市 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社