多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法和燒結(jié)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，使垂下的多孔質(zhì)玻璃母材相對(duì)于加熱爐相對(duì)移動(dòng)，順次地從一端至另一端加熱所述多孔質(zhì)玻璃母材來(lái)進(jìn)行透明玻璃化的多孔質(zhì)玻璃母材，測(cè)量所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vf和該玻璃母材的下端的移動(dòng)速度Vw，對(duì)于基于比值Vw/Vf計(jì)算的所述多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部的伸長(zhǎng)率，對(duì)于每個(gè)所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，預(yù)先設(shè)定大于1的目標(biāo)值αS(L)，來(lái)進(jìn)行所述多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)處理，控制所述加熱爐的溫度和所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度的至少一個(gè)，來(lái)對(duì)于每個(gè)所述輸送量L使所述伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α與所述目標(biāo)值αS(L)一致。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法和燒結(jié)裝置
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001 ]本發(fā)明涉及多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法和燒結(jié)裝置。
[【背景技術(shù)】]
[0002]在通過(guò)燒結(jié)進(jìn)行透明玻璃化中，提出了抑制多孔質(zhì)玻璃母材的外徑變動(dòng)的方法(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)I日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2003-081642號(hào)公報(bào)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2005-008452號(hào)公報(bào)
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0005][發(fā)明要解決的問(wèn)題]
[0006]本發(fā)明提供一種不增加工作量且直徑變動(dòng)小的光纖母材的制造方法。[解決問(wèn)題的手段]
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，使垂下的多孔質(zhì)玻璃母材相對(duì)于加熱爐相對(duì)移動(dòng)，順次地從一端至另一端加熱多孔質(zhì)玻璃母材來(lái)進(jìn)行透明玻璃化，測(cè)量多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vf和該玻璃母材的下端的移動(dòng)速度Vw，對(duì)于每個(gè)多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，將基于比值Vw/Vf計(jì)算的多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部的伸長(zhǎng)率預(yù)先設(shè)定為大于I的目標(biāo)值as(L)，來(lái)進(jìn)行多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)處理，控制加熱爐的溫度和多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度的至少一個(gè)，來(lái)對(duì)于每個(gè)輸送量L使伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α與目標(biāo)值as(L)—致。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供一種多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)裝置，使垂下的多孔質(zhì)玻璃母材相對(duì)于加熱爐相對(duì)移動(dòng)，順次地從一端至另一端加熱多孔質(zhì)玻璃母材來(lái)進(jìn)行透明玻璃化，包括控制部，在多孔質(zhì)玻璃母材燒結(jié)的情況下，測(cè)量多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vf和該玻璃母材的下端的移動(dòng)速度Vw，對(duì)于每個(gè)多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，將基于比值Vw/Vf計(jì)算的多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部的伸長(zhǎng)率預(yù)先設(shè)定為大于I的目標(biāo)值as(L)，來(lái)進(jìn)行多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)處理，控制加熱爐的溫度和多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度的至少一個(gè)，來(lái)對(duì)于每個(gè)輸送量L使伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α與目標(biāo)值Cts(L)—致。
[【附圖說(shuō)明】]
[0009]圖1是玻璃旋盤(pán)10的示意圖。
[0010]圖2是說(shuō)明通過(guò)玻璃旋盤(pán)10的多孔質(zhì)玻璃母材的制造的示意圖。
[0011 ]圖3是燒結(jié)裝置29的示意截面圖。
[0012]圖4是示出通過(guò)燒結(jié)裝置29的多孔質(zhì)玻璃母材18的燒結(jié)過(guò)程的視圖。
[0013]圖5是示出使用燒結(jié)裝置29而制造的光纖母材28的視圖。
[0014]圖6是示出加熱爐24中的爐溫設(shè)定值的圖表。
[0015]圖7是示出多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長(zhǎng)率目標(biāo)的設(shè)定值的圖表。
[0016]圖8是示出多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送速度的設(shè)定值的圖表。
[0017]圖9是示出使用其他燒結(jié)裝置39而制造的光纖母材38的視圖。
[0018]上述的
【發(fā)明內(nèi)容】
并未列出本發(fā)明的全部特征。這些特征組的子組合也屬于本發(fā)明。
[【具體實(shí)施方式】]
[0019]以下，通過(guò)發(fā)明的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行説明，但是以下的實(shí)施方式并不限定本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。實(shí)施方式中說(shuō)明的全部特征的組合并不是發(fā)明的解決手段所必須的。
[0020]圖1是可以制造作為燒結(jié)對(duì)象的多孔質(zhì)玻璃母材的玻璃旋盤(pán)10的示意圖。玻璃旋盤(pán)10包括一對(duì)旋轉(zhuǎn)夾具14和多個(gè)燃燒器16。例如可以通過(guò)OVD法(Out side vapordeposit1n method)來(lái)制造多孔質(zhì)玻璃母材。
[0021 ] —對(duì)旋轉(zhuǎn)夾具14把持靶棒13中熔接在芯棒11兩端的把手12，使水平保持的靶棒13旋轉(zhuǎn)。多個(gè)燃燒器16安裝在沿靶棒13的長(zhǎng)度方向移動(dòng)的一個(gè)燃燒器臺(tái)15上，在靶棒13中芯棒11的全長(zhǎng)上噴射火焰17。
[0022]這里，燃燒器16中添加玻璃原料，例如四氯化硅、三氯(甲基)硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷等，供應(yīng)氧氣和氫氣。據(jù)此，在火焰17中，通過(guò)火焰水解反應(yīng)來(lái)生成玻璃微粒。因此，通過(guò)燃燒器臺(tái)15沿靶棒13進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，火焰17生成的玻璃微粒附著在旋轉(zhuǎn)的靶棒13的表面。
[0023]圖2是示出在玻璃旋盤(pán)1中多孔質(zhì)玻璃母材18形成的狀態(tài)的視圖。在靶棒13上附著的玻璃微粒進(jìn)行層狀堆積。進(jìn)一步，通過(guò)持續(xù)玻璃微粒的堆積，多孔質(zhì)玻璃母材18的外徑變大，因此燃燒器臺(tái)15遠(yuǎn)離靶棒13，到達(dá)玻璃微粒的預(yù)定堆積量之后，停止向燃燒器16供應(yīng)原料氣體。
[0024]由此，形成含有堆積的玻璃微粒的多孔質(zhì)玻璃母材18。例如通過(guò)電爐的燒結(jié)，將多孔質(zhì)玻璃母材18進(jìn)行透明玻璃化，成為拉制光纖的光纖母材。
[0025]此外，上述透明玻璃化步驟之前，可以進(jìn)行從多孔質(zhì)玻璃母材18中去除OH基等的雜質(zhì)的脫水處理。脫水處理，例如，在含有氯氣、亞硫酰氯等的脫水氣體的氛圍氣體中，將多孔質(zhì)玻璃母材18加熱到1100 °C左右，來(lái)進(jìn)行脫水處理。
[0026]另外，多孔質(zhì)玻璃母材18的制造方法不限于OVD法。例如，也可以通過(guò)VAD法(Vaporphase axial deposit1n method)、MCVD法(Modified chemical vapor deposit1nmethod)、PCVD法(plasma-enhanced chemical vapor deposit1n method)等方法來(lái)制造多孔質(zhì)玻璃母材18。
[0027]圖3是燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材18時(shí)可以使用的燒結(jié)裝置29的示意截面圖。燒結(jié)裝置29包括托架20、旋轉(zhuǎn)軸21、連接部件22、爐芯管23和加熱爐24。
[0028]爐芯管23可以使用透明石英玻璃來(lái)形成，大小可以容納多孔質(zhì)玻璃母材18。在燒結(jié)裝置29中，爐芯管23縱向配置。在燒結(jié)裝置29中燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材18通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸21和連接部件22連接至托架20，并且在爐芯管23內(nèi)垂下。
[0029]托架20配置在爐芯管23的上方，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸21的一端進(jìn)行保持并且在其垂下的狀態(tài)下沿圖中上下方向進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸21在圖中所示的上端結(jié)合在托架20上，下端設(shè)置的連接部件22中，多孔質(zhì)玻璃母材18中的圖中所示上側(cè)的把手12在爐心管23的內(nèi)部被連接。據(jù)此，多孔質(zhì)玻璃母材18在爐芯管23的內(nèi)部以旋轉(zhuǎn)軸21為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿圖中所示的上下方向在爐芯管23內(nèi)部移動(dòng)。
[0030]加熱爐24包括加熱器25、隔熱材料26和腔室27，配置為包圍爐芯管23的長(zhǎng)度方向的一部分，具有加熱器25、隔熱材料26和腔室27。加熱器25將產(chǎn)生的熱量通過(guò)爐芯管23的管壁向爐芯管23的內(nèi)部輻射。據(jù)此，可以加熱通過(guò)爐芯管23內(nèi)部的多孔質(zhì)玻璃母材18。隔熱材料26從遠(yuǎn)離爐芯管23的一側(cè)包圍加熱器25，防止加熱器25產(chǎn)生的熱量輻射到外部。腔室27容納加熱器25和隔熱材料26，并且使加熱爐24—體化。
[0031]燒結(jié)裝置29還包括配置在爐芯管23的圖中所示側(cè)方的相機(jī)臺(tái)座35。相機(jī)臺(tái)座35沿配置在爐芯管23的長(zhǎng)度方向的滑軌36移動(dòng)。相機(jī)臺(tái)座35上安裝有相機(jī)34。相機(jī)34透過(guò)爐芯管23的透明的爐壁，從爐芯管23的外側(cè)連續(xù)地對(duì)爐芯管23內(nèi)的光纖母材28進(jìn)行拍攝來(lái)進(jìn)行監(jiān)視。
[0032]燒結(jié)裝置29中燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材18時(shí)，多孔質(zhì)玻璃母材18的下端可以安裝錘30。據(jù)此，在多孔質(zhì)玻璃母材18上施加張力，來(lái)延伸因加熱而軟化的多孔質(zhì)玻璃母材18。在圖示的示例中，錘30具有通過(guò)一對(duì)碳板31而被上下夾持的石英玻璃圓筒32。碳板31和石英玻璃圓筒32的邊界中，形成可以通過(guò)相機(jī)34觀(guān)察的水平標(biāo)記33。而且，多孔質(zhì)玻璃母材18的下端安裝有錘30，因此在使多孔質(zhì)玻璃母材18的下端附近進(jìn)行玻璃化時(shí)，比較低的加熱爐溫度就能容易地達(dá)到目標(biāo)伸長(zhǎng)率。據(jù)此，可以防止?fàn)t芯管23的過(guò)大的溫度上升而引起的變形。
[0033]在燒結(jié)裝置29中，通過(guò)上下方向自由驅(qū)動(dòng)的相機(jī)34對(duì)可以從錘30的側(cè)面觀(guān)察的標(biāo)記33進(jìn)行拍攝，通過(guò)圖像處理，基于拍攝的圖像內(nèi)的標(biāo)記的位置和相機(jī)34自身的位置，可以更準(zhǔn)確地計(jì)算錘30的位置。進(jìn)一步地，通過(guò)相機(jī)34對(duì)錘30進(jìn)行連續(xù)地拍攝，可以計(jì)算錘30的移動(dòng)速度Vw。
[0034]如已經(jīng)說(shuō)明的，因?yàn)殄N30安裝在多孔質(zhì)玻璃母材18的下端，所以通過(guò)錘30的位置和移動(dòng)速度Vw，可推斷出爐芯管23中多孔質(zhì)玻璃母材18的下端位置和移動(dòng)速度。這樣，燒結(jié)裝置29通過(guò)相機(jī)34對(duì)安裝在多孔質(zhì)玻璃母材18上的錘30的標(biāo)記33進(jìn)行拍攝，可以可靠且準(zhǔn)確地測(cè)量因自身透明而拍攝困難的多孔質(zhì)玻璃母材18的下端位置和移動(dòng)速度Vw。
[0035]此外，圖示的燒結(jié)裝置29中的錘30將碳板31和石英玻璃圓筒32的兩種不同材料縱向疊置，通過(guò)材料的邊界來(lái)形成標(biāo)記33。據(jù)此，可以形成沒(méi)有磨損的且通過(guò)相機(jī)34的影像視覺(jué)上容易辨認(rèn)的標(biāo)記33。作為形成錘30的材料，優(yōu)選為兼具耐受爐芯管23內(nèi)的熱量的耐熱性和不會(huì)受到脫水步驟使用的氯氣和亞硫酰氯侵蝕的耐反應(yīng)性。
[0036]具體地，可以為碳、氮化硅、氧化鋁、石英玻璃等。而且，在石英玻璃材料的側(cè)面可以進(jìn)行磨砂加工。進(jìn)一步地，在上述材料中，碳和氮化硅是深色材料，氧化鋁和磨砂加工的石英玻璃是白色材料。因此，這種深色材料和白色材料組合來(lái)形成錘30，可以得到鮮明的邊界線(xiàn)，并且可以形成視覺(jué)上容易辨認(rèn)的標(biāo)記33。
[0037]而且，標(biāo)記33可以在錘30的高度方向上間隔開(kāi)來(lái)設(shè)置多個(gè)。據(jù)此，即使在爐芯管23的周?chē)嬖谶B接部、保持部件等遮擋相機(jī)視野的物體的情況下，相機(jī)34也能識(shí)別多個(gè)標(biāo)記33中的一個(gè)。進(jìn)一步地，根據(jù)同樣的理由，可以通過(guò)各個(gè)獨(dú)自的相機(jī)34來(lái)拍攝多個(gè)標(biāo)記33。
[0038]加熱爐24固定在爐芯管23的高度的中間位置，具有比多孔質(zhì)玻璃母材18的長(zhǎng)度短的高度。因此，加熱爐24不能對(duì)全部多孔質(zhì)玻璃母材18進(jìn)行一并加熱。在多孔質(zhì)玻璃母材18通過(guò)加熱爐24的內(nèi)側(cè)時(shí)，加熱爐24將多孔質(zhì)玻璃母材18加熱至約1500°C以上。
[0039]圖4是示出通過(guò)燒結(jié)裝置29的多孔質(zhì)玻璃母材18的燒結(jié)過(guò)程的示意截面圖。在圖4中，與圖3相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記并且省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0040]在燒結(jié)裝置29中進(jìn)行燒結(jié)的情況下，通過(guò)驅(qū)動(dòng)托架20，燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材18在充滿(mǎn)氦等氛圍氣體的爐芯管23內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)下降。據(jù)此，多孔質(zhì)玻璃母材18從下端順次被加熱進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后的部分成為透明玻璃化后的光纖母材28。在圖示的示例中，多孔質(zhì)玻璃母材18的大致下半部分成為透明玻璃化后的光纖母材28。
[0041]此外，在燒結(jié)裝置29中燒結(jié)開(kāi)始的時(shí)間，從多孔質(zhì)玻璃母材18下端附近形成的錐狀部分開(kāi)始進(jìn)行透明玻璃化。但是，錐狀部分不成為拉制光纖時(shí)的制品。為此，在燒結(jié)裝置29中，在為了玻璃化而剛開(kāi)始燒結(jié)的時(shí)間內(nèi)，不需要使用相機(jī)34來(lái)監(jiān)視標(biāo)記33。
[0042]此外，多孔質(zhì)玻璃母材18的粗細(xì)成為大致一定的直筒部中，通過(guò)相機(jī)34監(jiān)視在錘30上形成的標(biāo)記33，來(lái)進(jìn)行基于多孔質(zhì)玻璃母材18下端位置的控制。因此，在加熱爐24引起的加熱到達(dá)多孔質(zhì)玻璃母材18的直筒部之前，調(diào)整相機(jī)臺(tái)座35的位置，通過(guò)相機(jī)34來(lái)識(shí)別標(biāo)記33 ο下面將描述，通過(guò)相機(jī)34監(jiān)視標(biāo)記33，同時(shí)進(jìn)行控制。
[0043]圖5是示出通過(guò)燒結(jié)裝置29的燒結(jié)處理結(jié)束后的狀態(tài)的示意截面圖。在圖5中，與圖3和圖4相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記并且省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0044]在圖示狀態(tài)的燒結(jié)裝置29中，多孔質(zhì)玻璃母材18成為全長(zhǎng)被燒結(jié)的透明玻璃化后的光纖母材28。但是，在多孔質(zhì)玻璃母材18上端附近形成的錐狀部分不成為拉制光纖時(shí)的制品。為此，在通過(guò)燒結(jié)裝置29的燒結(jié)處理的末期，不需要使用相機(jī)34來(lái)監(jiān)視標(biāo)記33。
[0045]圖3、4和5示出的一系列燒結(jié)裝置29的燒結(jié)處理中，相機(jī)臺(tái)座35追隨多孔質(zhì)玻璃母材18下端安裝的錘30，沿著滑軌36進(jìn)行移動(dòng)。據(jù)此，一對(duì)相機(jī)34可以連續(xù)地拍攝錘30中的碳板31和石英玻璃圓筒32的邊界處形成的一對(duì)標(biāo)記33。
[0046]可以通過(guò)相機(jī)臺(tái)座35的上下位置和相機(jī)34視野內(nèi)的標(biāo)記33的高度位置來(lái)測(cè)量錘30的位置，通過(guò)對(duì)此連續(xù)地執(zhí)行，可以計(jì)算出玻璃母材下端的移動(dòng)速度Vw。圖示的燒結(jié)裝置29中，根據(jù)多孔質(zhì)玻璃母材18的上端的輸送速度Vf和多孔質(zhì)玻璃母材18下端的移動(dòng)速度Vw的比值Vw/Vf，來(lái)求取多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長(zhǎng)率α。
[0047]而且，在燒結(jié)裝置29中，為了使根據(jù)燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材18而測(cè)量的伸長(zhǎng)率α與預(yù)設(shè)的伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值as(L) —致，控制加熱爐的溫度或輸送速度的至少一個(gè)。例如，測(cè)量的伸長(zhǎng)率α小于目標(biāo)時(shí)，使加熱爐24的溫度上升或者使根據(jù)托架20的多孔質(zhì)玻璃母材18的移動(dòng)速度下降。
[0048]據(jù)此，因?yàn)槭苟嗫踪|(zhì)玻璃母材18的溫度上升而進(jìn)行軟化，所以伸長(zhǎng)率α上升。這里，在芯棒11的外徑一定的情況下，芯棒11部分的伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值as(L)可以是與輸送距離L無(wú)關(guān)的一定值as。同時(shí)使芯棒11的外徑一定，使生成芯棒11時(shí)的加工變得容易，使玻璃微粒的堆積步驟簡(jiǎn)單化。
[0049]進(jìn)一步地，伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值大于I，多孔質(zhì)玻璃母材18積極地伸長(zhǎng)且玻璃化，從而可以以更高的溫度使多孔質(zhì)玻璃母材18透明玻璃化。因此，可以直至多孔質(zhì)玻璃母材18的中心進(jìn)行充分的透明化。
[0050]但是，關(guān)于多孔質(zhì)玻璃母材18中不成為制品的部分，根據(jù)需要可以為不同的目標(biāo)值。托架20驅(qū)動(dòng)的控制方法可以使用基于PID的反饋控制、容易預(yù)設(shè)且參照偏差和調(diào)整量的表格的表格控制等。
[0051 ] 而且，在芯棒11的外徑為Dt、芯棒11部分占多孔質(zhì)玻璃母材18直徑的直徑比率為r、且多孔質(zhì)玻璃母材18透明玻璃化后的目標(biāo)外徑為情況下，可以通過(guò)下式I所示來(lái)計(jì)算多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值a so
[0052]伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值as= (Dx/r/Dp)2
[0053]但是，芯棒11的外徑Dt在長(zhǎng)度方向上有分布時(shí)，伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值as定義為輸送距離的函數(shù)as(L)。
[0054]這里，調(diào)整加熱爐24的溫度且控制多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長(zhǎng)率α的情況下，每個(gè)多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來(lái)預(yù)設(shè)設(shè)定爐溫度To(L)，基于伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α和上述目標(biāo)值as(L)的偏差或比率來(lái)求取溫度偏差A(yù)T，將爐溫度設(shè)定為T(mén)o(L)+AT來(lái)進(jìn)行燒結(jié)處理。設(shè)定爐溫度To(L)后，基于伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α和其目標(biāo)值as(L)的偏差減小或者比率接近于1，可以使溫度偏差A(yù) T變小，并且可以提高控制穩(wěn)定性。
[0055]此外，在調(diào)整加熱爐24的溫度且控制多孔質(zhì)玻璃母材18的燒結(jié)處理時(shí)，使用相同形狀的多孔質(zhì)玻璃母材18的情況下，不管哪個(gè)批次，相對(duì)于輸送距離L的溫度變化變得基本相同。因此，按照每個(gè)多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來(lái)預(yù)先設(shè)置設(shè)定爐溫度To(L)，基于伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α和目標(biāo)值as(L)的偏差或比率來(lái)求取溫度偏差△ T，通過(guò)將爐溫度設(shè)定為T(mén)o(L) +ΔΤ，可以適當(dāng)?shù)乜刂贫嗫踪|(zhì)玻璃母材兩端外徑變化大的部分。
[0056]此外，調(diào)整輸送速度且控制伸長(zhǎng)率的情況下，按照每個(gè)多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來(lái)預(yù)先設(shè)置設(shè)定輸送速度Vfci(L),基于伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α和目標(biāo)值as(L)的偏差或比率，來(lái)求取輸送速度的偏差A(yù)Vf，可以將輸送速度設(shè)置為VfQ(L)+AVf來(lái)進(jìn)行燒結(jié)。設(shè)定輸送速度Vfo(L)后，基于伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α和其目標(biāo)值as(L)的偏差減小，可以使輸送速度偏差Δ Vf變小，并且可以提尚控制穩(wěn)定性。
[0057]此外，在調(diào)整多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送速度且控制燒結(jié)處理時(shí)，與溫度的情況相同，使用相同形狀的多孔質(zhì)玻璃母材18的情況下，不管哪個(gè)批次，相對(duì)于輸送距離L的速度變化變得基本相同。因此，按照每個(gè)多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來(lái)預(yù)先設(shè)置設(shè)定輸送速度Vfci(L),基于伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α和目標(biāo)值Cts(L)的偏差或比率來(lái)求取輸送速度偏差A(yù)Vf，通過(guò)將輸送速度設(shè)定為VfQ(L)+A Vf來(lái)進(jìn)行燒結(jié)，也可以適當(dāng)?shù)乜刂贫嗫踪|(zhì)玻璃母材18兩端外徑變化大的錐狀部分。
[0058]這樣，通過(guò)使測(cè)量的伸長(zhǎng)率α與伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值Cts(L)—致來(lái)控制加熱爐溫度或者輸送速度，可以將多孔質(zhì)玻璃母材18的直筒部的外徑保持為一定值。
[0059][實(shí)施例1]
[0060]直筒部的外徑在全部區(qū)域內(nèi)為55mm，芯棒11的長(zhǎng)度為2000mm，含有作為把手12的虛設(shè)部的全長(zhǎng)為4000mm的靶棒13中，芯棒11部分占玻璃母材直徑的直徑比率r為r = 0.305，這樣來(lái)堆積玻璃微粒，制作外徑360mm的多孔質(zhì)玻璃母材18。該多孔質(zhì)玻璃母材18的下端安裝有錘30，其通過(guò)厚度為1mm且外徑為200mm的兩個(gè)碳板31，夾持高度為200mm且外徑為200mm的石英玻璃圓筒32。
[0061]將上述多孔質(zhì)玻璃母材18設(shè)置于燒結(jié)裝置29中進(jìn)行燒結(jié)處理。圖6是示出該燒結(jié)處理中設(shè)定的爐溫度To(L)和多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送距離L(mm)的關(guān)系的圖表。圖7是示出該燒結(jié)處理中多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值as(L)和多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送距離L(mm)的關(guān)系的圖表，如圖所示，伸長(zhǎng)率目標(biāo)值Cts(L)為定值。圖8是示出該燒結(jié)處理中設(shè)定的多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送速度Vfo(L)和輸送距離(L)的關(guān)系的圖表，如圖所示，輸送速度Vf Q (L)為定值。
[0062]使用相機(jī)34來(lái)在錘30的標(biāo)記33的位置處測(cè)量玻璃母材下端位置，從而測(cè)量燒結(jié)時(shí)的多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長(zhǎng)率α。同時(shí)，基于各個(gè)輸送距離L中的目標(biāo)值Cts(L)的偏差，通過(guò)PID運(yùn)算來(lái)計(jì)算溫度偏差Δ Τ，將加熱爐24的溫度調(diào)整為T(mén)o(L)+Δ Τ。
[0063]多孔質(zhì)玻璃母材18的直筒部中的燒結(jié)時(shí)的伸長(zhǎng)率α和伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值Cts(L)的差異最大為0.020。而且，多孔質(zhì)玻璃母材18的直筒部中玻璃母材外徑分布范圍為158.7?161.0mm也是良好的。多孔質(zhì)玻璃母材18在直筒部的全部區(qū)域進(jìn)行透明玻璃化來(lái)成為光纖母材28，不會(huì)觀(guān)察到外觀(guān)上的問(wèn)題。
[0064][實(shí)施例2]
[0065]直筒部的外徑在全部區(qū)域內(nèi)為55mm，芯棒11的長(zhǎng)度為2000mm，含有作為把手12的虛設(shè)部的全長(zhǎng)為4000mm的靶棒13中，芯棒11部分占玻璃母材直徑18的直徑比率r為r =0.305，這樣來(lái)堆積玻璃微粒，制作外徑360mm的多孔質(zhì)玻璃母材18。該多孔質(zhì)玻璃母材18的下端安裝有錘，其通過(guò)厚度為1mm且外徑為200mm的兩個(gè)碳板31，夾持高度為200mm且外徑為200mm的石英玻璃圓筒32。
[0066]將安裝有錘30的多孔質(zhì)玻璃母材18設(shè)置在燒結(jié)裝置29中，通過(guò)圖6、圖7和圖8所示的設(shè)定，使輸送速度Vfo(L)—定來(lái)進(jìn)行燒結(jié)處理。燒結(jié)時(shí)，使用相機(jī)34來(lái)在錘30的標(biāo)記33的位置處測(cè)量玻璃母材18下端位置，從而測(cè)量燒結(jié)時(shí)的伸長(zhǎng)率α。同時(shí)，基于各輸送距離L中伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值a S(L)的偏差，通過(guò)PID運(yùn)算來(lái)計(jì)算速度偏差A(yù)Vf，將根據(jù)托架20的多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送速度調(diào)整為Vfo(L)+ Δ Vf。
[0067]多孔質(zhì)玻璃母材18的直筒部中的燒結(jié)時(shí)的伸長(zhǎng)率α和伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值Cts(L)的差異最大為0.022。而且，多孔質(zhì)玻璃母材18的直筒部中玻璃母材外徑分布范圍為158.8?161.3mm也是良好的。多孔質(zhì)玻璃母材18在直筒部的全部區(qū)域進(jìn)行透明玻璃化來(lái)成為光纖母材28，不會(huì)觀(guān)察到外觀(guān)上的問(wèn)題。
[0068]這樣，燒結(jié)裝置29中，通過(guò)對(duì)應(yīng)于多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送量L來(lái)使?fàn)t溫度或輸送速度進(jìn)行變化，可以使燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材18得到的光纖母材28的外徑穩(wěn)定，并且可以良好地保持透明化狀態(tài)。在上述示例中，雖然通過(guò)控制加熱爐24的爐溫度和根據(jù)托架20的輸送速度的任一個(gè)來(lái)進(jìn)行控制，但是可以使二者同時(shí)變化來(lái)進(jìn)行控制。
[0069]圖9是示出使用不包括錘30和相機(jī)34等的其他燒結(jié)裝置39不進(jìn)行如上所述的根據(jù)伸長(zhǎng)率的目標(biāo)值as(L)的偏差控制來(lái)燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材18的形狀的示意圖。在燒結(jié)裝置39中，與燒結(jié)裝置29相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記并且省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0070]在通過(guò)加熱爐24的加熱進(jìn)行透明玻璃化的多孔質(zhì)玻璃母材18中，根據(jù)熔化的玻璃的表面張力的收縮力在所有輸送距離L的位置都保持一定。但是，部分軟化或熔化的多孔質(zhì)玻璃母材18上作用的重力來(lái)拉伸多孔質(zhì)玻璃母材18的力取決于燒結(jié)裝置29中加熱爐24加熱位置的下方存在的光纖母材28的重量。因此，在不控制伸長(zhǎng)率目標(biāo)值as(L)的偏差測(cè)量的伸長(zhǎng)率α的情況下，隨著燒結(jié)裝置的進(jìn)行，多孔質(zhì)玻璃母材18的上部變細(xì)且下部變粗。
[0071]此外，在根據(jù)燒結(jié)的透明玻璃化中，測(cè)量多孔質(zhì)玻璃母材18下端的移動(dòng)速度，即便在進(jìn)行控制以使多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送速度沒(méi)有偏差的情況下，在使多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長(zhǎng)量為O而進(jìn)行控制和燒結(jié)的情況下，使玻璃母材上端附近的加熱爐溫度降低。為此，在使更大型的玻璃母材進(jìn)行玻璃化的情況下，多孔質(zhì)玻璃母材上端附近因重力的伸長(zhǎng)較大，必須使加熱溫度降低。因此，如果使多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長(zhǎng)量為O來(lái)控制溫度，不能加熱到使多孔質(zhì)玻璃母材18的透明玻璃化充分進(jìn)行的加熱溫度。
[0072]而且，預(yù)先測(cè)量預(yù)先玻璃化時(shí)的伸縮量的長(zhǎng)度分布，且制作在預(yù)先長(zhǎng)度方向上調(diào)整為其倒數(shù)倍的外徑的芯棒11的情況下，必須使芯棒11的外徑在長(zhǎng)度方向上變動(dòng)來(lái)進(jìn)行加工，進(jìn)一步地，適應(yīng)于芯棒11的外徑，也必須調(diào)整玻璃微粒的堆積量。為此，芯棒11加工和OVD工藝的控制變得復(fù)雜，光纖用母材的生產(chǎn)性降低。
[0073]以上，使用實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)的范圍并不受限于所述實(shí)施方式所述的范圍。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，能夠?qū)λ鰧?shí)施方式施加多種變更或改良是顯而易見(jiàn)的。根據(jù)權(quán)利要求書(shū)的記載可知，經(jīng)過(guò)這樣的變更或改良后的方案也包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0074]權(quán)利要求書(shū)、說(shuō)明書(shū)以及附圖中所示的裝置、系統(tǒng)、程序、以及方法中的動(dòng)作、步驟、以及階段等各處理的執(zhí)行順序并未明確表示為“之前”、“以前”，此外，應(yīng)注意，在后面的處理中不利用前面的處理的輸出的情況下，能夠以任意的順序來(lái)實(shí)現(xiàn)。有關(guān)權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)和附圖中的動(dòng)作流程，為了說(shuō)明上的方便，說(shuō)明中使用了“首先”、“其次”等字樣，但即使這樣也不意味著必須按此順序?qū)嵤?br>[0075][符號(hào)說(shuō)明]
[0076]10玻璃旋盤(pán)、11芯棒、12把手、13靶棒、14旋轉(zhuǎn)夾具、15燃燒器臺(tái)、16燃燒器、17火焰、18多孔質(zhì)玻璃母材、20托架、21旋轉(zhuǎn)軸、22連接部件、23爐芯管、24加熱爐、25加熱器、26隔熱材料、27腔室、28、38光纖母材、29、39燒結(jié)裝置、30錘、31碳板、32石英玻璃圓筒、33標(biāo)記、34相機(jī)、35相機(jī)臺(tái)座、36滑軌。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燒結(jié)方法，為使垂下的多孔質(zhì)玻璃母材相對(duì)于加熱爐相對(duì)移動(dòng)，順次地從一端至另一端加熱所述多孔質(zhì)玻璃母材來(lái)進(jìn)行透明玻璃化的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其中， 測(cè)量所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vf和該玻璃母材的下端的移動(dòng)速度Vw， 對(duì)于每個(gè)所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，將基于比值Vw/Vf計(jì)算的所述多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部的伸長(zhǎng)率預(yù)先設(shè)定為大于I的目標(biāo)值Cis(L)，來(lái)進(jìn)行所述多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)處理， 控制所述加熱爐的溫度和所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度的至少一個(gè)，來(lái)對(duì)于每個(gè)所述輸送量L使所述伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α與所述目標(biāo)值Cts(L)—致。2.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)方法，其中， 對(duì)于每個(gè)所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來(lái)預(yù)先設(shè)定所述加熱爐的設(shè)定溫度To(L)，進(jìn)行所述多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)處理， 基于所述測(cè)量值α和所述目標(biāo)值Cis(L)的偏差和比率的任一個(gè)來(lái)求取溫度偏差A(yù)T，將所述加熱爐的爐溫度設(shè)為T(mén)o(L)+ Δ T來(lái)進(jìn)行燒結(jié)。3.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)方法，其中， 對(duì)于每個(gè)所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來(lái)預(yù)先設(shè)定所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vfo(L),進(jìn)行所述燒結(jié)處理， 基于所述測(cè)量值α和所述目標(biāo)值as(L)的偏差和比率的任一個(gè)來(lái)求取所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度偏差A(yù) Vf，將輸送速度設(shè)為Vfo(L)+ Δ Vf來(lái)進(jìn)行燒結(jié)。4.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)方法，其中， 所述多孔質(zhì)玻璃母材具有在外周堆積玻璃微粒且長(zhǎng)度方向上外徑一定的芯棒， 將所述目標(biāo)值as(L)設(shè)定為與所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L無(wú)關(guān)的、大于I的一定值as，來(lái)進(jìn)行燒結(jié)處理。5.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)方法，其中，在垂下的所述多孔質(zhì)玻璃母材的下端附近安裝使張力作用在所述多孔質(zhì)玻璃母材上的錘，來(lái)進(jìn)行所述燒結(jié)處理。6.如權(quán)利要求5所述的燒結(jié)方法，其中，通過(guò)根據(jù)追隨所述多孔質(zhì)玻璃母材的相機(jī)來(lái)對(duì)設(shè)置在所述錘的側(cè)面上的標(biāo)記進(jìn)行拍攝而得到的圖像進(jìn)行圖像處理，基于所述相機(jī)的位置和所述圖像中所述標(biāo)記的位置，計(jì)算所述多孔質(zhì)玻璃母材的下端的移動(dòng)速度Vw。7.如權(quán)利要求6所述的燒結(jié)方法，其中，所述標(biāo)記包含將多個(gè)部件疊置而形成的所述錘中的所述多個(gè)部件的邊界線(xiàn)。8.如權(quán)利要求6所述的燒結(jié)方法，其中，所述標(biāo)記具有在所述多孔質(zhì)玻璃母材的長(zhǎng)度方向互相間隔開(kāi)進(jìn)行配置的多個(gè)所述標(biāo)記。9.如權(quán)利要求8所述的燒結(jié)方法，其中，使用多個(gè)所述相機(jī)來(lái)對(duì)多個(gè)所述標(biāo)記分別進(jìn)行拍攝。10.—種燒結(jié)裝置，為使垂下的多孔質(zhì)玻璃母材相對(duì)于加熱爐相對(duì)移動(dòng)，順次地從一端至另一端加熱所述多孔質(zhì)玻璃母材來(lái)進(jìn)行透明玻璃化的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)裝置，包括: 控制部，在燒結(jié)所述多孔質(zhì)玻璃母材的情況下，測(cè)量所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vf和該玻璃母材下端的移動(dòng)速度Vw，對(duì)于每個(gè)所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，將基于比率Vw/Vf計(jì)算的所述多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部中的伸長(zhǎng)率預(yù)先設(shè)定為大于I的目標(biāo)值as(L)，控制所述加熱爐的溫度和所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度的至少一個(gè)，使所述多孔質(zhì)玻璃母材的伸長(zhǎng)率的測(cè)量值α與所述目標(biāo)值Cis(L)—致。
【文檔編號(hào)】C03B37/018GK106064883SQ201610244503
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日 公開(kāi)號(hào)201610244503.2, CN 106064883 A, CN 106064883A, CN 201610244503, CN-A-106064883, CN106064883 A, CN106064883A, CN201610244503, CN201610244503.2
【發(fā)明人】乙坂哲也
【申請(qǐng)人】信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社