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)玻璃母材相對于加熱爐相對移動，順次地從一端至另一端加熱所述多孔質(zhì)玻璃母材來進行透明玻璃化的多孔質(zhì)玻璃母材，測量所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vf和該玻璃母材的下端的移動速度Vw，對于基于比值Vw/Vf計算的所述多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部的伸長率，對于每個所述多孔質(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)，來進行所述多孔質(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，來對于每個所述輸送量L使所述伸長率的測量值α與所述目標(biāo)值αS(L)一致。
【專利說明】
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]在通過燒結(jié)進行透明玻璃化中，提出了抑制多孔質(zhì)玻璃母材的外徑變動的方法(例如，參照專利文獻2)。
[0003]專利文獻I日本專利申請公開第2003-081642號公報
[0004]專利文獻2日本專利申請公開第2005-008452號公報
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0005][發(fā)明要解決的問題]
[0006]本發(fā)明提供一種不增加工作量且直徑變動小的光纖母材的制造方法。[解決問題的手段]
[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)玻璃母材相對于加熱爐相對移動，順次地從一端至另一端加熱多孔質(zhì)玻璃母材來進行透明玻璃化，測量多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vf和該玻璃母材的下端的移動速度Vw，對于每個多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，將基于比值Vw/Vf計算的多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部的伸長率預(yù)先設(shè)定為大于I的目標(biāo)值as(L)，來進行多孔質(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，來對于每個輸送量L使伸長率的測量值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)玻璃母材相對于加熱爐相對移動，順次地從一端至另一端加熱多孔質(zhì)玻璃母材來進行透明玻璃化，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速度Vw，對于每個多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，將基于比值Vw/Vf計算的多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部的伸長率預(yù)先設(shè)定為大于I的目標(biāo)值as(L)，來進行多孔質(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，來對于每個輸送量L使伸長率的測量值α與目標(biāo)值Cts(L)—致。
[【附圖說明】]
[0009]圖1是玻璃旋盤10的示意圖。
[0010]圖2是說明通過玻璃旋盤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是示出通過燒結(jié)裝置29的多孔質(zhì)玻璃母材18的燒結(jié)過程的視圖。
[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。
[【具體實施方式】]
[0019]以下，通過發(fā)明的實施方式對本發(fā)明進行説明，但是以下的實施方式并不限定本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。實施方式中說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)對象的多孔質(zhì)玻璃母材的玻璃旋盤10的示意圖。玻璃旋盤10包括一對旋轉(zhuǎn)夾具14和多個燃燒器16。例如可以通過OVD法(Out side vapordeposit1n method)來制造多孔質(zhì)玻璃母材。
[0021 ] —對旋轉(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)。多個燃燒器16安裝在沿靶棒13的長度方向移動的一個燃燒器臺15上，在靶棒13中芯棒11的全長上噴射火焰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，通過火焰水解反應(yīng)來生成玻璃微粒。因此，通過燃燒器臺15沿靶棒13進行往復(fù)運動，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行層狀堆積。進一步，通過持續(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15遠(yuǎn)離靶棒13，到達玻璃微粒的預(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。例如通過電爐的燒結(jié)，將多孔質(zhì)玻璃母材18進行透明玻璃化，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，來進行脫水處理。
[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VAD法(Vaporphase axial deposit1n method)、MCVD法(Modified chemical vapor deposit1nmethod)、PCVD法(plasma-enhanced chemical vapor deposit1n method)等方法來制造多孔質(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，對旋轉(zhuǎn)軸21的一端進行保持并且在其垂下的狀態(tài)下沿圖中上下方向進行驅(qū)動。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)軸進行旋轉(zhuǎn)，同時沿圖中所示的上下方向在爐芯管23內(nèi)部移動。
[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)方的相機臺座35。相機臺座35沿配置在爐芯管23的長度方向的滑軌36移動。相機臺座35上安裝有相機34。相機34透過爐芯管23的透明的爐壁，從爐芯管23的外側(cè)連續(xù)地對爐芯管23內(nèi)的光纖母材28進行拍攝來進行監(jiān)視。
[0032]燒結(jié)裝置29中燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材18時，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具有通過一對碳板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，形成可以通過相機34觀察的水平標(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的下端附近進行玻璃化時，比較低的加熱爐溫度就能容易地達到目標(biāo)伸長率。據(jù)此，可以防止?fàn)t芯管23的過大的溫度上升而引起的變形。
[0033]在燒結(jié)裝置29中，通過上下方向自由驅(qū)動的相機34對可以從錘30的側(cè)面觀察的標(biāo)記33進行拍攝，通過圖像處理，基于拍攝的圖像內(nèi)的標(biāo)記的位置和相機34自身的位置，可以更準(zhǔn)確地計算錘30的位置。進一步地，通過相機34對錘30進行連續(xù)地拍攝，可以計算錘30的移動速度Vw。
[0034]如已經(jīng)說明的，因為錘30安裝在多孔質(zhì)玻璃母材18的下端，所以通過錘30的位置和移動速度Vw，可推斷出爐芯管23中多孔質(zhì)玻璃母材18的下端位置和移動速度。這樣，燒結(jié)裝置29通過相機34對安裝在多孔質(zhì)玻璃母材18上的錘30的標(biāo)記33進行拍攝，可以可靠且準(zhǔn)確地測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，通過材料的邊界來形成標(biāo)記33。據(jù)此，可以形成沒有磨損的且通過相機34的影像視覺上容易辨認(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)面可以進行磨砂加工。進一步地，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形成錘30，可以得到鮮明的邊界線，并且可以形成視覺上容易辨認(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來設(shè)置多個。據(jù)此，即使在爐芯管23的周圍存在連接部、保持部件等遮擋相機視野的物體的情況下，相機34也能識別多個標(biāo)記33中的一個。進一步地，根據(jù)同樣的理由，可以通過各個獨自的相機34來拍攝多個標(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的長度短的高度。因此，加熱爐24不能對全部多孔質(zhì)玻璃母材18進行一并加熱。在多孔質(zhì)玻璃母材18通過加熱爐24的內(nèi)側(cè)時，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是示出通過燒結(jié)裝置29的多孔質(zhì)玻璃母材18的燒結(jié)過程的示意截面圖。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)的說明。
[0040]在燒結(jié)裝置29中進行燒結(jié)的情況下，通過驅(qū)動托架20，燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材18在充滿氦等氛圍氣體的爐芯管23內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時下降。據(jù)此，多孔質(zhì)玻璃母材18從下端順次被加熱進行燒結(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)開始的時間，從多孔質(zhì)玻璃母材18下端附近形成的錐狀部分開始進行透明玻璃化。但是，錐狀部分不成為拉制光纖時的制品。為此，在燒結(jié)裝置29中，在為了玻璃化而剛開始燒結(jié)的時間內(nèi)，不需要使用相機34來監(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，通過相機34監(jiān)視在錘30上形成的標(biāo)記33，來進行基于多孔質(zhì)玻璃母材18下端位置的控制。因此，在加熱爐24引起的加熱到達多孔質(zhì)玻璃母材18的直筒部之前，調(diào)整相機臺座35的位置，通過相機34來識別標(biāo)記33 ο下面將描述，通過相機34監(jiān)視標(biāo)記33，同時進行控制。
[0043]圖5是示出通過燒結(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的制品。為此，在通過燒結(jié)裝置29的燒結(jié)處理的末期，不需要使用相機34來監(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，相機臺座35追隨多孔質(zhì)玻璃母材18下端安裝的錘30，沿著滑軌36進行移動。據(jù)此，一對相機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標(biāo)記33。
[0046]可以通過相機臺座35的上下位置和相機34視野內(nèi)的標(biāo)記33的高度位置來測量錘30的位置，通過對此連續(xù)地執(zhí)行，可以計算出玻璃母材下端的移動速度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下端的移動速度Vw的比值Vw/Vf，來求取多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長率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而測量的伸長率α與預(yù)設(shè)的伸長率的目標(biāo)值as(L) —致，控制加熱爐的溫度或輸送速度的至少一個。例如，測量的伸長率α小于目標(biāo)時，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的移動速度下降。
[0048]據(jù)此，因為使多孔質(zhì)玻璃母材18的溫度上升而進行軟化，所以伸長率α上升。這里，在芯棒11的外徑一定的情況下，芯棒11部分的伸長率的目標(biāo)值as(L)可以是與輸送距離L無關(guān)的一定值as。同時使芯棒11的外徑一定，使生成芯棒11時的加工變得容易，使玻璃微粒的堆積步驟簡單化。
[0049]進一步地，伸長率的目標(biāo)值大于I，多孔質(zhì)玻璃母材18積極地伸長且玻璃化，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，可以通過下式I所示來計算多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長率的目標(biāo)值a so
[0052]伸長率的目標(biāo)值as= (Dx/r/Dp)2
[0053]但是，芯棒11的外徑Dt在長度方向上有分布時，伸長率的目標(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的伸長率α的情況下，每個多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來預(yù)設(shè)設(shè)定爐溫度To(L)，基于伸長率的測量值α和上述目標(biāo)值as(L)的偏差或比率來求取溫度偏差A(yù)T，將爐溫度設(shè)定為To(L)+AT來進行燒結(jié)處理。設(shè)定爐溫度To(L)后，基于伸長率的測量值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，使用相同形狀的多孔質(zhì)玻璃母材18的情況下，不管哪個批次，相對于輸送距離L的溫度變化變得基本相同。因此，按照每個多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來預(yù)先設(shè)置設(shè)定爐溫度To(L)，基于伸長率的測量值α和目標(biāo)值as(L)的偏差或比率來求取溫度偏差△ T，通過將爐溫度設(shè)定為To(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率的情況下，按照每個多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來預(yù)先設(shè)置設(shè)定輸送速度Vfci(L),基于伸長率的測量值α和目標(biāo)值as(L)的偏差或比率，來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來進行燒結(jié)。設(shè)定輸送速度Vfo(L)后，基于伸長率的測量值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，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，不管哪個批次，相對于輸送距離L的速度變化變得基本相同。因此，按照每個多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來預(yù)先設(shè)置設(shè)定輸送速度Vfci(L),基于伸長率的測量值α和目標(biāo)值Cts(L)的偏差或比率來求取輸送速度偏差A(yù)Vf，通過將輸送速度設(shè)定為VfQ(L)+A Vf來進行燒結(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，通過使測量的伸長率α與伸長率的目標(biāo)值Cts(L)—致來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的長度為2000mm，含有作為把手12的虛設(shè)部的全長為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，其通過厚度為1mm且外徑為200mm的兩個碳板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34來在錘30的標(biāo)記33的位置處測量玻璃母材下端位置，從而測量燒結(jié)時的多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長率α。同時，基于各個輸送距離L中的目標(biāo)值Cts(L)的偏差，通過PID運算來計算溫度偏差Δ Τ，將加熱爐24的溫度調(diào)整為To(L)+Δ Τ。
[0063]多孔質(zhì)玻璃母材18的直筒部中的燒結(jié)時的伸長率α和伸長率的目標(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)域進行透明玻璃化來成為光纖母材28，不會觀察到外觀上的問題。
[0064][實施例2]
[0065]直筒部的外徑在全部區(qū)域內(nèi)為55mm，芯棒11的長度為2000mm，含有作為把手12的虛設(shè)部的全長為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，其通過厚度為1mm且外徑為200mm的兩個碳板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，通過圖6、圖7和圖8所示的設(shè)定，使輸送速度Vfo(L)—定來進行燒結(jié)處理。燒結(jié)時，使用相機34來在錘30的標(biāo)記33的位置處測量玻璃母材18下端位置，從而測量燒結(jié)時的伸長率α。同時，基于各輸送距離L中伸長率的目標(biāo)值a S(L)的偏差，通過PID運算來計算速度偏差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)時的伸長率α和伸長率的目標(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)域進行透明玻璃化來成為光纖母材28，不會觀察到外觀上的問題。
[0068]這樣，燒結(jié)裝置29中，通過對應(yīng)于多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送量L來使?fàn)t溫度或輸送速度進行變化，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來進行控制，但是可以使二者同時變化來進行控制。
[0069]圖9是示出使用不包括錘30和相機34等的其他燒結(jié)裝置39不進行如上所述的根據(jù)伸長率的目標(biāo)值as(L)的偏差控制來燒結(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)的說明。
[0070]在通過加熱爐24的加熱進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，在不控制伸長率目標(biāo)值as(L)的偏差測量的伸長率α的情況下，隨著燒結(jié)裝置的進行，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，測量多孔質(zhì)玻璃母材18下端的移動速度，即便在進行控制以使多孔質(zhì)玻璃母材18的輸送速度沒有偏差的情況下，在使多孔質(zhì)玻璃母材18的伸長量為O而進行控制和燒結(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的伸長量為O來控制溫度，不能加熱到使多孔質(zhì)玻璃母材18的透明玻璃化充分進行的加熱溫度。
[0072]而且，預(yù)先測量預(yù)先玻璃化時的伸縮量的長度分布，且制作在預(yù)先長度方向上調(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的外徑在長度方向上變動來進行加工，進一步地，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，使用實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)的范圍并不受限于所述實施方式所述的范圍。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，能夠?qū)λ鰧嵤┓绞绞┘佣喾N變更或改良是顯而易見的。根據(jù)權(quán)利要求書的記載可知，經(jīng)過這樣的變更或改良后的方案也包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0074]權(quán)利要求書、說明書以及附圖中所示的裝置、系統(tǒng)、程序、以及方法中的動作、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實現(xiàn)。有關(guān)權(quán)利要求、說明書和附圖中的動作流程，為了說明上的方便，說明中使用了“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][符號說明]
[0076]10玻璃旋盤、11芯棒、12把手、13靶棒、14旋轉(zhuǎn)夾具、15燃燒器臺、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、35相機臺座、36滑軌。
【主權(quán)項】
1.一種燒結(jié)方法，為使垂下的多孔質(zhì)玻璃母材相對于加熱爐相對移動，順次地從一端至另一端加熱所述多孔質(zhì)玻璃母材來進行透明玻璃化的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其中， 測量所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vf和該玻璃母材的下端的移動速度Vw， 對于每個所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，將基于比值Vw/Vf計算的所述多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部的伸長率預(yù)先設(shè)定為大于I的目標(biāo)值Cis(L)，來進行所述多孔質(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，來對于每個所述輸送量L使所述伸長率的測量值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， 對于每個所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來預(yù)先設(shè)定所述加熱爐的設(shè)定溫度To(L)，進行所述多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)處理， 基于所述測量值α和所述目標(biāo)值Cis(L)的偏差和比率的任一個來求取溫度偏差A(yù)T，將所述加熱爐的爐溫度設(shè)為To(L)+ Δ T來進行燒結(jié)。3.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)方法，其中， 對于每個所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送距離L來預(yù)先設(shè)定所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送速度Vfo(L),進行所述燒結(jié)處理， 基于所述測量值α和所述目標(biāo)值as(L)的偏差和比率的任一個來求取所述多孔質(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來進行燒結(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無關(guān)的、大于I的一定值as，來進行燒結(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，來進行所述燒結(jié)處理。6.如權(quán)利要求5所述的燒結(jié)方法，其中，通過根據(jù)追隨所述多孔質(zhì)玻璃母材的相機來對設(shè)置在所述錘的側(cè)面上的標(biāo)記進行拍攝而得到的圖像進行圖像處理，基于所述相機的位置和所述圖像中所述標(biāo)記的位置，計算所述多孔質(zhì)玻璃母材的下端的移動速度Vw。7.如權(quán)利要求6所述的燒結(jié)方法，其中，所述標(biāo)記包含將多個部件疊置而形成的所述錘中的所述多個部件的邊界線。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)玻璃母材的長度方向互相間隔開進行配置的多個所述標(biāo)記。9.如權(quán)利要求8所述的燒結(jié)方法，其中，使用多個所述相機來對多個所述標(biāo)記分別進行拍攝。10.—種燒結(jié)裝置，為使垂下的多孔質(zhì)玻璃母材相對于加熱爐相對移動，順次地從一端至另一端加熱所述多孔質(zhì)玻璃母材來進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速度Vw，對于每個所述多孔質(zhì)玻璃母材的輸送量L，將基于比率Vw/Vf計算的所述多孔質(zhì)玻璃母材的直筒部中的伸長率預(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，使所述多孔質(zhì)玻璃母材的伸長率的測量值α與所述目標(biāo)值Cis(L)—致。
【文檔編號】C03B37/018GK106064883SQ201610244503
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月19日 公開號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
【申請人】信越化學(xué)工業(yè)株式會社