玻璃光纖的制造裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種玻璃光纖的制造裝置，其能夠在防止玻璃光纖與冷卻裝置接觸而斷線的問(wèn)題發(fā)生的同時(shí)，以良好的冷卻效率來(lái)冷卻玻璃光纖。玻璃光纖的制造裝置(1)具有：加熱爐(2)，其對(duì)玻璃母材進(jìn)行加熱，使玻璃母材軟化；以及冷卻裝置(7)，其對(duì)從由加熱爐(2)軟化后的玻璃母材(G)拉絲得到的玻璃光纖(G1)進(jìn)行冷卻，冷卻裝置(7)具有筒狀冷卻管(21)，冷卻管(21)在內(nèi)部具有使向拉絲方向(A)行進(jìn)的玻璃光纖(G1)通過(guò)的插入通路(22)，并且在插入通路(22)內(nèi)供給冷卻氣體，在冷卻管(21)中，插入通路(22)的內(nèi)表面和玻璃光纖(G1)之間的正交于拉絲方向(A)的距離，越向拉絲方向(A)的下游側(cè)越小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】玻璃光纖的制造裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及對(duì)玻璃母材進(jìn)行拉絲而制造玻璃光纖的制造裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于光纖，已知在具有纖芯和包層的玻璃光纖上包覆有樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)。玻璃光纖是 通過(guò)對(duì)由二氧化硅玻璃制造的玻璃母材的下端側(cè)進(jìn)行加熱而使其軟化，并拉伸該被軟化的 部分進(jìn)行細(xì)徑化，從而進(jìn)行制造的。在日本特開(kāi)平11-130458中記載有下述內(nèi)容，S卩，使拉 伸后的高溫的玻璃光纖通過(guò)被供給氦氣等冷卻氣體的筒狀的冷卻裝置，由此在包覆樹(shù)脂之 前強(qiáng)制地進(jìn)行冷卻。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型的課題是，提供一種玻璃光纖的制造裝置，其能夠在防止玻璃光纖與 冷卻裝置接觸而斷線的問(wèn)題發(fā)生的同時(shí)，以良好的冷卻效率對(duì)玻璃光纖進(jìn)行冷卻。
[0004] 為了解決課題，提供一種玻璃光纖的制造裝置，其具有：加熱爐，其對(duì)玻璃母材進(jìn) 行加熱，使該玻璃母材軟化；以及冷卻裝置，其對(duì)從玻璃母材拉絲得到的玻璃光纖進(jìn)行冷 卻，冷卻裝置具有筒狀的冷卻管，該冷卻管在內(nèi)部具有使玻璃光纖通過(guò)的插入通路，并且在 插入通路內(nèi)供給冷卻氣體，在冷卻管中，插入通路的內(nèi)表面和玻璃光纖之間的正交于拉絲 方向的距離，在冷卻管的入口部為最大，在冷卻管的出口部為最小。
[0005] 也可以構(gòu)成為，在冷卻管中，插入通路的內(nèi)表面和玻璃光纖之間的正交于拉絲方 向的距離，從冷卻管的入口部朝向冷卻管的出口部逐漸變小。另外，冷卻管也可以是將形成 為筒狀的多個(gè)分割體沿拉絲方向連結(jié)而形成的。另外，在冷卻管中，插入通路的內(nèi)表面和玻 璃光纖之間的正交于拉絲方向的距離，也可以在分割體的連接部處連續(xù)地變化。
[0006] 實(shí)用新型的效果
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型，能夠在防止玻璃光纖與冷卻裝置接觸而斷線的問(wèn)題發(fā)生的同 時(shí)，以良好的冷卻效率對(duì)玻璃光纖進(jìn)行冷卻。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是具有本實(shí)用新型涉及的玻璃光纖制造裝置的光纖制造裝置的概念圖。
[0009] 圖2是圖1的玻璃光纖的制造裝置中的冷卻裝置的剖面圖。
[0010] 圖3是在整個(gè)長(zhǎng)度方向上具有同一內(nèi)徑的插入通路的冷卻管的剖面圖。
[0011] 圖4是變形例1涉及的冷卻管的剖面圖。
[0012] 圖5是變形例2涉及的冷卻管的剖面圖。
[0013] 圖6是變形例3涉及的冷卻管的剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 在從玻璃母材的下端部至用于包覆樹(shù)脂的包覆裝置為止的區(qū)間內(nèi)，由于拉制出絲 的玻璃光纖沒(méi)有得到支撐，因此有時(shí)產(chǎn)生使玻璃光纖振動(dòng)的被稱(chēng)為線振動(dòng)的現(xiàn)象。可能由 于該線振動(dòng)，而使玻璃光纖與冷卻裝置中的插入通路的內(nèi)表面接觸而產(chǎn)生斷線。另一方面， 冷卻裝置中的玻璃光纖的冷卻效率是由供玻璃光纖通過(guò)的插入通路的內(nèi)表面與玻璃光纖 的距離、冷卻氣體的流量等確定的。如果為了防止玻璃光纖因接觸而斷線，增大冷卻裝置的 插入通路的內(nèi)徑，則玻璃光纖的冷卻效率會(huì)降低。如上述所示，如果考慮防止玻璃光纖的斷 線這一點(diǎn)，則在現(xiàn)有的玻璃光纖的制造裝置中，難于提高冷卻裝置的冷卻效率。
[0015] 下面，參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型涉及的玻璃光纖的制造裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。 此外，本實(shí)用新型并不限定于這些例示，而是由本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)示出的，包含與本 實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)等同的內(nèi)容及其范圍內(nèi)的全部變更。
[0016] (制造裝置的結(jié)構(gòu)）
[0017] 圖1是具有本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及的玻璃光纖制造裝置1的光纖制造裝置的 概念圖。玻璃光纖的制造裝置1在其最上游側(cè)具有用于加熱玻璃母材G的加熱爐2,在其 下游側(cè)具有冷卻裝置7、外徑測(cè)定器8。加熱爐2具有：圓筒狀的爐心管3,向其內(nèi)側(cè)供給玻 璃母材G ;以及發(fā)熱體4,其包圍爐心管3。通過(guò)使發(fā)熱體4發(fā)熱，從而使?fàn)t心管3升溫，在 該爐心管3內(nèi)側(cè)的空間形成對(duì)玻璃母材G進(jìn)行加熱而使該玻璃母材G軟化的加熱區(qū)域。另 夕卜，在加熱爐2中設(shè)置有氣體供給部5,其向加熱區(qū)域供給氦氣、氮?dú)獾葍艋瘹怏w。
[0018] 玻璃母材G的上部的支撐棒部分由進(jìn)給單元6把持，將該玻璃母材G輸送至加熱 爐2內(nèi)，并使該玻璃母材G的下端部分位于爐心管3內(nèi)側(cè)的加熱區(qū)域。這樣，被供給到加熱 爐2內(nèi)的玻璃母材G的下端側(cè)在加熱區(qū)域內(nèi)被加熱而軟化，向下方拉伸而細(xì)徑化，得到玻璃 光纖G1。
[0019] 在加熱爐2的下方（下游側(cè)），設(shè)置有使用了氦氣等冷卻氣體的冷卻裝置7,剛從 加熱爐2出來(lái)的玻璃光纖G1由冷卻裝置7強(qiáng)制地冷卻。由此，玻璃光纖G1快速地被冷卻 到接近室溫。另外，在冷卻裝置7的下游側(cè)，例如設(shè)置有激光式的外徑測(cè)定器8,利用外徑測(cè) 定器8測(cè)定從冷卻裝置7出來(lái)的玻璃光纖G1的外徑，并對(duì)拉絲時(shí)的玻璃光纖G1的外徑進(jìn) 行管理。
[0020] 在玻璃光纖的制造裝置1的下游側(cè)，依次設(shè)置有：模具9,其向玻璃光纖G1上涂敷 紫外線硬化型樹(shù)脂；以及紫外線照射裝置10,其用于使所涂敷的紫外線硬化型樹(shù)脂硬化。 通過(guò)了模具9以及紫外線照射裝置10的玻璃光纖G1，在其外周形成紫外線硬化型樹(shù)脂的包 覆層，構(gòu)成光纖G2。然后，光纖G2經(jīng)由引導(dǎo)輥11、12而被拉入輸帶裝置13,經(jīng)由篩選裝置 14以及調(diào)節(jié)輥15、16而被輸送并卷繞至卷繞線軸17。
[0021] (冷卻裝置的結(jié)構(gòu)）
[0022] 圖2是玻璃光纖的制造裝置1中的冷卻裝置7的剖面圖。冷卻裝置7具有筒狀的 冷卻管21。在冷卻管21上形成有上下貫穿的插入通路22。冷卻管21的上端形成入口部 21a，下端形成出口部21b，從玻璃母材G拉絲后而成的玻璃光纖G1，被從入口部21a拉入并 從出口部21b拉出。即，在冷卻管21中，插入向拉絲方向A的下游側(cè)行進(jìn)的玻璃光纖G1，并 使其從插入通路22的大致中心通過(guò)。
[0023] 在冷卻管21的上端附近連接有冷卻氣體供給管23,從冷卻氣體供給管23向插入 通路22內(nèi)供給冷卻氣體。作為冷卻氣體，使用熱傳導(dǎo)性?xún)?yōu)異的氦氣等。
[0024] 冷卻管21的插入通路22朝向玻璃光纖G的拉絲方向A的下游側(cè)而逐漸變窄。即， 冷卻管21形成為，插入通路22的內(nèi)表面22a與通過(guò)插入通路22的玻璃光纖G1之間的正 交于拉絲方向A的距離，越向拉絲方向A的下游側(cè)越小。
[0025] 具體地說(shuō)，在冷卻管21中，插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間的正交于 拉絲方向A的距離，在冷卻管21的入口部21a處最大，在冷卻管21的出口部21b處最小。 并且，冷卻管21形成為，插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間的正交于拉絲方向 A的距離，從冷卻管21的入口部21a朝向出口部21b而逐漸變小。
[0026] 冷卻管21例如全長(zhǎng)（沿拉絲方向A的長(zhǎng)度）為5m，入口部21a處的內(nèi)徑為10mm， 出口部21b處的內(nèi)徑為5mm左右。插入通路22例如形成為從入口部21a朝向出口部21b 使內(nèi)徑從l〇mm變?yōu)?mm的錐面形狀。
[0027] 針對(duì)在冷卻管21的插入通路22中穿過(guò)的玻璃光纖G1，將從玻璃母材G的下端部 至用于涂敷樹(shù)脂的模具9為止的區(qū)間，設(shè)為該玻璃光纖G1的通過(guò)路線上的位置不受約束的 無(wú)約束區(qū)間L。另一方面，冷卻管21設(shè)置為，插入通路22成為最大直徑的入口部21a配置 在與出口部21b相比更接近玻璃光纖G1的無(wú)約束區(qū)間L的中央部Lc的位置上。
[0028] (玻璃光纖的冷卻工序）
[0029] 在具有冷卻管21的冷卻裝置7中，拉制出的玻璃光纖G1在從上端附近供給冷卻 氣體的冷卻管21的插入通路22內(nèi)，向拉絲方向A的下游側(cè)行進(jìn)并通過(guò)該插入通路22。并 且，玻璃光纖G1在通過(guò)插入通路22內(nèi)時(shí)，由冷卻氣體快速地冷卻至接近室溫。
[0030] 此時(shí)，在插入通路22內(nèi)，利用向拉絲方向A的下游側(cè)行進(jìn)的玻璃光纖G1，產(chǎn)生從拉 絲方向A的上游側(cè)朝向下游側(cè)的冷卻氣體的牽引流。由于冷卻管21的插入通路22越靠近 下游側(cè)內(nèi)徑越小，因此利用牽引流使下游側(cè)的冷卻氣體的濃度變高，提高冷卻效率，從而能 夠高效地冷卻玻璃光纖G1。
[0031] 另外，有時(shí)拉絲后以高速向下游側(cè)行進(jìn)的玻璃光纖G1，在無(wú)約束區(qū)間L內(nèi)振動(dòng)而 產(chǎn)生線振動(dòng)。通常，由于玻璃光纖的線振動(dòng)為一次模式的振動(dòng)，因此在固定點(diǎn)的中間部最 大，如果考慮通常的裝置配置，則在無(wú)約束區(qū)間L的中央部Lc附近（冷卻裝置的上部）變 大。在冷卻管21中，在配置于接近玻璃光纖G1的無(wú)約束區(qū)間L的中央部Lc的位置處的入 口部21a，形成插入通路22的最大直徑，插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間的正 交于拉絲方向A的距離最大。因此，能夠防止產(chǎn)生線振動(dòng)的玻璃光纖G1與插入通路22的 內(nèi)表面22a接觸。
[0032] 由此，能夠在防止玻璃光纖與冷卻裝置接觸而斷線的問(wèn)題發(fā)生的同時(shí)，以良好的 冷卻效率對(duì)玻璃光纖進(jìn)行冷卻。因此，能夠以良好的成品率制造高品質(zhì)的玻璃光纖。
[0033] 為了與冷卻管21進(jìn)行比較，在圖3中示出在整個(gè)長(zhǎng)度方向上具有同一內(nèi)徑的插入 通路的冷卻管121。在冷卻管121中，如果為了提高從冷卻氣體供給管123供給的冷卻氣體 的冷卻效率，而減小插入通路122的內(nèi)徑，則特別是在接近線振動(dòng)變大的玻璃光纖G1的無(wú) 約束區(qū)間L的中央部Lc的位置，玻璃光纖G1與插入通路122的內(nèi)表面122a接觸而發(fā)生斷 線的可能性變高。
[0034] 因此，在冷卻管121中，為了防止玻璃光纖G1因與插入通路122的內(nèi)表面122a接 觸而斷線，必須設(shè)計(jì)為在整個(gè)長(zhǎng)度方向上確保一定程度的較大的內(nèi)徑。在該情況下，需要增 加冷卻氣體的使用量，玻璃光纖G1的冷卻效率受到限制。
[0035] 與其相對(duì)，根據(jù)實(shí)施方式的冷卻管21，能夠防止玻璃光纖G1在線振動(dòng)大的部位與 插入通路22的內(nèi)表面22a接觸，同時(shí)能夠提高冷卻氣體的濃度，實(shí)現(xiàn)冷卻效率的提高，即使 以少量的冷卻氣體也能夠充分地進(jìn)行冷卻。由此，不會(huì)產(chǎn)生斷線等問(wèn)題，能夠高效地冷卻玻 璃光纖G1。即，能夠從玻璃母材G拉絲而制造高品質(zhì)的玻璃光纖G1，并且能夠制造高品質(zhì) 的光纖G2。
[0036] 特別地，如果冷卻管21的插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間的正交于 拉絲方向A的距離，在冷卻管21的入口部21a處最大，在冷卻管21的出口部21b處最小， 則能夠更可靠地抑制在入口部21a側(cè)玻璃光纖G1與插入通路22的內(nèi)表面22a接觸，同時(shí) 能夠?qū)崿F(xiàn)出口部21b側(cè)的冷卻效率的提高。另外，由于冷卻管21的插入通路22的內(nèi)表面 22a與玻璃光纖G1之間的正交于拉絲方向A的距離，從冷卻管21的入口部21a朝向冷卻 管21的出口部21b逐漸變小，因此，冷卻氣體的流動(dòng)變得順利，能夠在抑制玻璃光纖G1的 線振動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)一步提1?冷卻效率。
[0037] 并且，根據(jù)本實(shí)施方式，相比于使用入口部的內(nèi)徑與本實(shí)施方式相同且全長(zhǎng)為5m 的、在長(zhǎng)度方向上為同一內(nèi)徑的冷卻管121的情況，能夠?qū)⑹褂孟嗤髁康暮庾鳛槔鋮s 氣體時(shí)在冷卻管21的出口部21b處的玻璃光纖G1的溫度降低5°C，而不使玻璃光纖G1的 斷線頻率惡化。
[0038] (變形例1)
[0039] 圖4是變形例1涉及的冷卻管21的剖面圖。冷卻管21A在整個(gè)長(zhǎng)度方向上外徑 相同。并且，在冷卻管21A的情況下也形成為，插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之 間的正交于拉絲方向A的距離，從冷卻管21A的入口部21a朝向出口部21b逐漸變小。由 此，在冷卻管21A中，插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間的正交于拉絲方向A的 距離，在冷卻管21A的入口部21a處最大，在冷卻管21A的出口部21b處最小。即使在取代 冷卻管21而使用冷卻管21A的情況下，也與使用冷卻管21的情況相同地，能夠防止玻璃光 纖G1在線振動(dòng)大的部位與插入通路22的內(nèi)表面22a接觸，同時(shí)在下游側(cè)提高冷卻氣體的 濃度而實(shí)現(xiàn)冷卻效率的提高。
[0040] (變形例2)
[0041] 圖5是變形例2涉及的冷卻管21B的剖面圖。冷卻管21B是沿著玻璃光纖G1的 拉絲方向A將形成為筒狀的多個(gè)分割體31a、31b連結(jié)而構(gòu)成的。各個(gè)分割體31a、31b分別 具有朝向下端側(cè)直徑逐漸縮小的通孔32a、32b，在冷卻管21B中，通過(guò)連結(jié)各個(gè)分割體31a、 31b，從而使通孔32a、32b連通，形成插入通路22。
[0042] 在冷卻管21B中，上方側(cè)的分割體31a的下端處的通孔32a的內(nèi)徑，與下方側(cè)的分 割體31b的上端處的通孔32b的內(nèi)徑為同一尺寸。由此，在冷卻管21B中，該插入通路22 的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間的正交于拉絲方向A的距離，在分割體3la、3lb的連接部 處連續(xù)地變化。
[0043] 因此，冷卻管21B也形成為，插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間的正交 于拉絲方向A的距離，從冷卻管21B的入口部21a朝向出口部21b逐漸變小。由此，在冷卻 管21B中，插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間的正交于拉絲方向A的距離，在冷 卻管21B的入口部21a處最大，在冷卻管21B的出口部21b處最小。在冷卻管21B中，在各 個(gè)分割體31a、31b的上端附近分別連接有冷卻氣體供給管23,從這些冷卻氣體供給管23向 插入通路22內(nèi)供給冷卻氣體。
[0044] 即使在取代冷卻管21而使用冷卻管21B的情況下，也與使用冷卻管21、21A的情 況相同地，能夠防止玻璃光纖G1在線振動(dòng)大的部位與插入通路22的內(nèi)表面22a接觸，同時(shí) 在下游側(cè)提高冷卻氣體的濃度而實(shí)現(xiàn)冷卻效率的提高。特別地，由于將多個(gè)分割體31a、31b 連結(jié)而構(gòu)成冷卻管21B，因此，能夠容易地制作長(zhǎng)尺寸的冷卻管21B。
[0045] 另外，由于在插入通路22內(nèi)，從各分割體31a、31b的上端附近供給冷卻氣體，因此 能夠進(jìn)一步提高冷卻效率。另外，由于在分割體31a、31b的連接部中，插入通路22的內(nèi)表 面22a與玻璃光纖G1之間的正交于拉絲方向A的距離連續(xù)地變化，因此，能夠順利且容易 地使插入通路22中的冷卻氣體流動(dòng)，提高冷卻效率。
[0046] (變形例3)
[0047] 圖6是變形例3涉及的冷卻管21C的剖面圖。冷卻管21C與冷卻管21B相同地， 是沿著玻璃光纖G1的拉絲方向A將形成為筒狀的多個(gè)分割體35a、35b連結(jié)而構(gòu)成的。在 冷卻管21C中，例如使用彼此為相同形狀的分割體35a、35b。各個(gè)分割體35a、35b分別具有 朝向下端側(cè)而直徑逐漸縮小的通孔36a、36b，在冷卻管21C中，通過(guò)將各個(gè)分割體35a、35b 連結(jié)，而使通孔36a、36b連通，形成插入通路22。
[0048] 在冷卻管21C中，上方側(cè)的分割體35a的下端處的通孔36a的內(nèi)徑，比下方側(cè)的分 割體35b的上端處的通孔36b的內(nèi)徑小。由此，在冷卻管21C中，插入通路22的內(nèi)表面22a 與玻璃光纖G1之間的正交于拉絲方向A的距離的變化，在分割體35的連接部處不連續(xù)。在 冷卻管21C中雖然具有該不連續(xù)的部分，但插入通路22的內(nèi)表面22a與玻璃光纖G1之間 的正交于拉絲方向A的距離，在冷卻管21C的入口部21a處最大，越向拉絲方向A的下游側(cè) 變得越小，在冷卻管21C的出口部21b處最小。另外，在冷卻管21C中，在各個(gè)分割體35a、 35b的上端附近，與冷卻管21B相同地，分別連接有冷卻氣體供給管23。
[0049] 在使用冷卻管21C的情況下，也與使用冷卻管21、21A、21B的情況大致相同地，能 夠防止玻璃光纖G1在線振動(dòng)大的部位與插入通路22的內(nèi)表面22a接觸，同時(shí)在下游側(cè)提 高冷卻氣體的濃度而實(shí)現(xiàn)冷卻效率的提高。另外，與冷卻管21B相同地，能夠容易地制作長(zhǎng) 尺寸的冷卻管21C，能夠進(jìn)一步提高冷卻效率。而且，由于分割體35a、35b為相同形狀，因此 能夠通過(guò)部件的通用化而實(shí)現(xiàn)成本降低。
【權(quán)利要求】
1. 一種玻璃光纖的制造裝置，其具有： 加熱爐，其對(duì)玻璃母材進(jìn)行加熱，使該玻璃母材軟化；以及 冷卻裝置，其對(duì)從所述玻璃母材拉絲得到的玻璃光纖進(jìn)行冷卻， 所述冷卻裝置具有筒狀的冷卻管，該冷卻管在內(nèi)部具有使所述玻璃光纖通過(guò)的插入通 路，并且在所述插入通路內(nèi)供給冷卻氣體， 在所述冷卻管中，所述插入通路的內(nèi)表面和所述玻璃光纖之間的正交于所述拉絲方向 的距離，在所述冷卻管的入口部為最大，在所述冷卻管的出口部為最小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃光纖的制造裝置， 在所述冷卻管中，所述插入通路的內(nèi)表面和所述玻璃光纖之間的正交于所述拉絲方向 的距離，從所述冷卻管的入口部朝向所述冷卻管的出口部逐漸變小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃光纖的制造裝置， 所述冷卻管是將形成為筒狀的多個(gè)分割體沿所述拉絲方向連結(jié)而形成的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃光纖的制造裝置， 在所述冷卻管中，所述插入通路的內(nèi)表面和所述玻璃光纖之間的正交于所述拉絲方向 的距離，在所述分割體的連接部處連續(xù)地變化。
【文檔編號(hào)】C03B37/025GK203999369SQ201420287264
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】越水成樹(shù) 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社