玻璃光纖的制造裝置制造方法
【專利摘要】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題發(fā)生的同時(shí)，以良好的冷卻效率來冷卻玻璃光纖。玻璃光纖的制造裝置(1)具有：加熱爐(2)，其對玻璃母材進(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。
【專利說明】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] 對于光纖，已知在具有纖芯和包層的玻璃光纖上包覆有樹脂的結(jié)構(gòu)。玻璃光纖是 通過對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被供給氦氣等冷卻氣體的筒狀的冷卻裝置，由此在包覆樹脂之 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題發(fā)生的同時(shí)，以良好的冷卻效率對玻璃光纖進(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題發(fā)生的同 時(shí)，以良好的冷卻效率對玻璃光纖進(jìn)行冷卻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[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 的玻璃光纖沒有得到支撐，因此有時(shí)產(chǎn)生使玻璃光纖振動的被稱為線振動的現(xiàn)象?？赡苡?于該線振動，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)利要求書示出的，包含與本 實(shí)用新型的權(quán)利要求書等同的內(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定器8,利用外徑測 定器8測定從冷卻裝置7出來的玻璃光纖G1的外徑，并對拉絲時(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脂硬化。 通過了模具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。
[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)性優(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，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（沿拉絲方向A的長度）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] 針對在冷卻管21的插入通路22中穿過的玻璃光纖G1，將從玻璃母材G的下端部 至用于涂敷樹脂的模具9為止的區(qū)間，設(shè)為該玻璃光纖G1的通過路線上的位置不受約束的 無約束區(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)并通過該插入通路22。并 且，玻璃光纖G1在通過插入通路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，在無約束區(qū)間L內(nèi)振動而 產(chǎn)生線振動。通常，由于玻璃光纖的線振動為一次模式的振動，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題發(fā)生的同時(shí)，以良好的 冷卻效率對玻璃光纖進(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變大的玻璃光纖G1的無 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，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，不會產(chǎn)生斷線等問題，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，冷卻氣體的流動變得順利，能夠在抑制玻璃光纖G1的 線振動的同時(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)施方式相同且全長為5m 的、在長度方向上為同一內(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，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 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】C03B37/025GK203999369SQ201420287264
【公開日】2014年12月10日 申請日期: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 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社