JP3777627B2 - Glass fiber manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバ等のガラス繊維をそのねじれを調節しながら製造する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガラス繊維の一つとして、従来から偏波面保存光ファイバが知られている。この光ファイバは、光ファイバ型のジャイロスコープ用の部品の一つとして、小径リールに巻いた状態で使用されることがある。その際、複屈折主軸を揃えた状態で巻くことで、コイル状態での偏波特性の劣化を防止することができる。この種の光ファイバの一例としては、特開昭60−108807号公報に示されるような断面非円形状のものがある。これは、断面非円形状とすることで外観から複屈折主軸の方向を判別できるようにし、光ファイバの曲げ方向と複屈折主軸との関係を一定に揃えて巻くことで、曲げ等により発生する偏波特性の劣化を防止するものである。このような光ファイバは、断面非円形状の光ファイバ用母材を加熱炉内で溶融して線引し、得られた裸の光ファイバを樹脂コーティング装置を通過させ、ガイドローラ等を介してボビンに巻き取ることで製造される。
【0003】
ところが、例えば、加熱炉直下のガイドローラの回転軸と線引された光ファイバが走行する方向とが垂直でない場合には、光ファイバをその軸のまわりにねじるようなトルクが製造中の光ファイバに加わる。これにより、光ファイバには軸まわりのねじれが生じてしまう。この場合、上記のように複屈折率主軸を揃えた状態でコイル状に巻くことが非常に困難となり、断面を非円形状にした効果が十分に発揮されないことになる。
【0004】
一方、英国特許GB2101762A公報、又は特開平6−171970号公報に示されるように、光ファイバ用母材を回転させる、又は製造装置のガイドローラを揺動させることにより意図的に光ファイバにねじれを加え、その偏波モード分散を低減させる方法も従来から知られている。しかし、意図した方向と逆方向にねじれが生じた場合や十分なねじれ量が得られない場合には、本来の効果が充分に発揮されないことになる。
【0005】
したがって、ガラス繊維製造の際に加わるねじれを測定し、測定結果に基づきねじれの量や方向を調節してガラス繊維を製造する技術は重要である。
【0006】
従来は、製造完了後にガラス繊維の検査を行い、ねじれが発見された場合はねじれ量やねじれ方向のデータを求め、このデータに基づいて製造設備の調整を行ってからガラス繊維の製造をやり直している。ガラス繊維の検査は、光学特性の測定や顕微鏡によるガラス繊維の幾何学的構造の観察によって行われている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法では、ねじれを測定するのはガラス繊維の製造後であるため、ねじれが発見された場合、それまで製造したガラス繊維は無駄になってしまい、製造歩留まりを低下させる要因となっていた。また、所望のガラス繊維を得るまでに何度も製造を繰り返さなければならない場合もあり、所望のガラス繊維を得ることは必ずしも容易でなかった。
【0008】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することのできる方法及び装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明のガラス繊維の製造方法は、長手方向に沿って略同一形状の断面を有するガラス繊維であって長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものを製造する方法であって、溶融ガラスを線引する第1の工程と、線引中に長手方向に移動するガラス繊維の幅を測定し、測定値の変化に基づいてガラス繊維のねじれ情報を求める第2の工程と、このねじれ情報に基づいてガラス繊維のねじれを調節する第3の工程とを備えている。
【0010】
第1の工程は、柱状のガラス母材であって軸方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものを加熱溶融して線引する工程であり、第3の工程は、ねじれ情報に応じた回転速度及び回転方向でガラス母材をその軸のまわりに回転させる工程であっても良い。
【0011】
また、第3の工程は、ガラス繊維に接触するローラ面を有し揺動するガイドローラでガラス繊維をガイドするとともに、ねじれ情報に応じた揺動速度でガイドローラを揺動させる工程であってもよい。
【0012】
次に、本発明のガラス繊維の製造装置は、長手方向に沿って略同一形状の断面を有し、長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するガラス繊維を溶融ガラスの線引により製造する装置であって、柱状のガラス母材を加熱溶融する加熱手段と、ガラス母材から線引され長手方向に移動しているガラス繊維の幅を測定する測定手段と、ガラス繊維にねじれを生じさせるねじれ付与手段と、測定手段から出力される測定値の変化に基づいてガラス繊維のねじれ情報を求め、このねじれ情報に基づいてねじれ付与手段を制御する制御手段と、測定手段により測定されたガラス繊維を巻き取る巻き取り手段とを備えている。
【0013】
本発明の製造装置は、測定手段がガラス繊維の幅を第1及び第2の測定方向から測定するものであり、制御手段がこの各測定方向から測定された測定値の変化を比較することによりガラス繊維のねじれ量及びねじれ方向を求める装置であっても良い。
【0014】
また、本発明の製造装置は、ねじれ付与手段がガラス母材をその軸のまわりに回転させる母材回転手段であり、制御手段がこの母材回転手段を制御することにより、ねじれ情報に応じた回転速度及び回転方向でガラス母材を回転させる装置であっても良い。
【0015】
また、本発明の製造装置は、ねじれ付与手段がガラス繊維に接触するローラ面を有し揺動するガイドローラであり、制御手段がこのガイドローラをねじれ情報に応じた揺動速度で揺動させる装置であっても良い。
【0016】
【作用】
本発明の製造方法で製造するガラス繊維は、長手方向に沿って略同一形状の断面を有し、長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものである。このため、測定方向を一方向に固定すると、長手方向に移動するガラス繊維にねじれが生じている場合には幅の測定値が時間的に変化する。幅の測定値の変化は、ガラス繊維のねじれに対応しているので、測定値の変化を調べることでねじれに関する情報が求まる。
【0017】
本発明ではガラス繊維の製造中に求めたねじれ情報に基づいて、ガラス繊維に生じるねじれを調節しながらガラス繊維の線引を継続的に行うので、所望のねじれが付与されたガラス繊維や、逆にねじれのないガラス繊維など、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することができる。
【0018】
柱状のガラス母材であって軸方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものを線引すると、このガラス母材の断面形状と略相似の断面形状を有するガラス繊維、すなわち長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するガラス繊維が得られる。ガラス繊維の線引中にガラス母材をその軸のまわりに回転させると、母材の回転に応じたねじれがガラス繊維に付与される。第2工程で求めたねじれ情報に基づいてガラス母材の回転速度や回転方向を調節すれば、ガラス母材から線引されるガラス繊維のねじれ量やねじれ方向を調節することができる。
【0019】
また、ガラス繊維を線引しながらガイドローラを揺動させると、ローラ面上でガラス繊維が回転するのでガラス繊維にねじれが付与される。また、ガイドローラをほぼ一定角度傾けたまま維持すると一定のねじれが付与される。第2工程で求めたねじれ情報に基づいてガイドローラの揺動速度を調節すれば、ガラス繊維のねじれ量やねじれ方向を調節することができる。
【0020】
次に、本発明のガラス繊維の製造装置によれば、線引開始時のガラス繊維のねじれが所望のものと異なっていた場合でも、制御手段がねじれ情報に基づいてねじれ付与手段を制御し、線引中にねじれを調節するので、所望のねじれが付与されたガラス繊維や、逆にねじれのないガラス繊維など、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することができる。
【0021】
測定手段が第1及び第2の測定方向からガラス繊維の幅を測定するものである場合、制御手段には各測定方向から測定された測定値がそれぞれ入力される。二つの測定値の時間変化を比較すれば、ねじれ量だけでなくねじれ方向も求めることができ、制御手段は、これらの情報に基づいてガラス繊維のねじれ調節を適確に行う。
【0022】
本発明の製造装置のうち制御手段がガラス母材を回転させるものでは、ガラス母材の回転に応じてガラス母材から線引されるガラス繊維にねじれが生じる。ガラス繊維に生じるねじれの量や方向は、ガラス母材の回転速度や回転方向に依存するが、制御手段がねじれ情報に基づいてガラス母材の回転速度や回転方向を調節するので、ガラス繊維に生じるねじれが適切に調節される。
【0023】
また、本発明の製造装置のうちガイドローラを備えるものでは、ガイドローラを揺動させるとガラス繊維はローラ面上で回転しながら巻き取り手段に送られるので、ガラス母材から線引されているガラス繊維にねじれが付与される。また、ガイドローラをほぼ一定角度傾けたまま維持すると一定のねじれが付与される。ガイドローラの揺動は制御手段がねじれ情報に基づいて調節するので、ガラス繊維に付与されるねじれが適切に調節される。
【0024】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【0025】
実施例1
本実施例では、ガラス繊維として、断面が楕円形状の光ファイバを製造する。図1は、本実施例のガラス繊維の製造装置を示す全体構成図である。この製造装置は、モータ12、加熱炉14、外径測定器20及び22、制御装置24、ガイドローラ40、42及び44、並びに巻き取りボビン50を備え、さらにコーティングダイ30及び34、並びにUVランプ32及び36を備えている。
【0026】
また、図2(a)〜(d)は、ガラス母材10及び線引された光ファイバの断面形状を示す図であり、図2(a)は図1のA−A′線に沿った断面図、図2 (b)はB−B′線に沿った断面図、図2(c)はC−C′線に沿った断面図、図2(d)はD−D′線に沿った断面図である。
【0027】
ガラス母材10は、コアの側周面をクラッドが包囲した構造をしており、図2(a)に示されるように楕円形状の断面を有している。長軸の長さは25mmであり、短軸の長さは15mmである。このようなガラス母材は、OVD法、MCVD法、ロッドインチューブ法などの一般的な製法で作製された略円柱状の光ファイバ用母材を用意し、そのクラッドの側面を機械的に研削することによって作製することができる。
【0028】
モータ12はガラス母材10をその軸のまわりに回転させるものである。モータ12の回転速度および回転方向は、制御装置24によって制御される。
【0029】
加熱炉14は、ガラス母材10の先端を加熱して溶融するものである。加熱炉14の下方に配置された外径測定器20は、He−Neレーザを利用した偏光法により光ファイバの長手方向に略垂直な一方向(以下、「測定方向」と呼ぶ。)から見た光ファイバの幅を測定するものである。測定される値は、測定方向に垂直な平面に表される光ファイバの射影の幅に等しい。以上の点は、外径測定器20の下方に設置された外径測定器22についても同様である。外径測定器20及び22の測定データは、制御装置24に送出される。
【0030】
制御装置24は、外径測定器20及び22の測定データに基づいて光ファイバのねじれ情報を求め、このねじれ情報に基づいてモータ12の回転を制御する。
【0031】
コーティングダイ30及び34は、液体状の紫外線硬化型樹脂(UV樹脂)を光ファイバ表面に被覆するものであり、UVランプ32及び36は、紫外線を照射してUV樹脂を素早く固化させるものである。
【0032】
巻き取りボビン50は、ガラス母材から線引された光ファイバを高速で巻き取るものである。ガイドローラ40、42及び44は、いずれも巻き取りボビン50に向かって移動する光ファイバをガイドするもので、そのローラ面に光ファイバが接触している。
【0033】
次に、図1の装置を用いたガラス繊維の製造方法を説明する。本実施例では、ガラス母材10を加熱炉14により約2000℃の温度で加熱溶融し、線引速度100m/分で線引を行って光ファイバを製造する。線引された光ファイバの断面は、図2(b)に示されるようにガラス母材10の断面とほぼ相似の楕円形状となる。長軸の長さは約125μm、短軸の長さは約75μmである。
【0034】
線引された光ファイバは長手方向に沿って移動し、外径測定器20及び22によって長手方向に略垂直な方向から幅を測定される。
【0035】
次に、光ファイバにはコーティングダイ30で液体状のUV樹脂が被覆され、このUV樹脂はUVランプ32の紫外光照射により固化される。これによって、裸の光ファイバに一次被覆が施され、光ファイバの断面は図2(c)に示されるようになる。コーティングダイ30により光ファイバに被覆される樹脂は液体状であるため、樹脂の表面張力により被覆後の光ファイバの断面はほぼ円形になる。
【0036】
続いて、光ファイバには、コーティングダイ34及びUVランプ36によってUV樹脂による二次被覆が施される。これにより、光ファイバの断面は、図2 (d)に示されるように直径約250μmの円形となる。
【0037】
二次被覆された光ファイバは、ガイドローラ40、42及び44を介して巻き取りボビン50により巻き取られる。
【0038】
一般的に、ガラス繊維の線引工程では、ガラス繊維にねじれが生じてしまうことがある。例えば、図1の製造装置において、ガイドローラ40の配置の誤差によりガイドローラ40の回転軸が光ファイバの移動方向と垂直になっていない場合が生じうる。この場合、光ファイバはガイドローラ40のローラ面上で転がりながら巻き取りボビン50側に送られることになる。これにより、光ファイバをその軸のまわりにねじるようなトルクが光ファイバに加わる。
【0039】
UV樹脂が被覆された後の光ファイバは、その表面が硬化しているため、ねじれは殆ど付与されない。従って、図1に示すように、ガラス母材10から線引された光ファイバが外径測定器20及び22を通過してコーティングダイ30に至るまでの比較的軟らかい状態のときにねじれが発生する。
【0040】
本実施例の製造装置は、光ファイバのねじれを外径測定器20及び22を用いて測定し、得られたねじれ情報に基づいてガラス母材10を適切に回転させることにより、ねじれのない光ファイバ又は所望のねじれが生じた光ファイバを製造する。
【0041】
外径測定器20及び22によるねじれの測定方法を説明する。外径測定器20及び22は、それぞれ光ファイバの幅を長手方向と略垂直な方向から継続的に測定しており、各測定器による測定値のデータはそれぞれ制御装置24に送出される。ねじれ発生部において光ファイバは、図2(b)に示すように楕円形状の断面を有しており、その幅は測定する方向に応じて変化する。したがって、光ファイバにねじれが生じている場合には、外径測定器20及び22による幅の測定値はねじれに応じて時間的に変化する。制御装置24は、二つの測定値の時間変化を比較することにより光ファイバのねじれに関する情報を求める。
【0042】
図3は、光ファイバの向きと外径測定器20、22の測定方向との関係を示す図である。図3において、実線の矢印62、65は、それぞれ外径測定器20、22の測定方向である。符号60は、光ファイバの断面である楕円68の中心を通り測定方向62に垂直な点線を示している。また、点線61は楕円68の長軸である。楕円68の向きは点線60と点線61とがなす角度θで規定することができる。矢印62に平行で楕円68の外周と接する二つの一点鎖線63、64の間隔D1が、外径測定器20の測定値である。また、矢印65に平行で楕円68の外周と接する二つの一点鎖線66、67の間隔D2が、外径測定器22の測定値である。二つの外径測定器の測定方向62と65とはφの角度をなしている。φは、90度×n(nは整数)以外の角度に設定されている。
【0043】
ここで、光ファイバのねじれを規定するパラメータについて説明する。光ファイバの軸上の任意の点P0と、このP0から長手方向に沿って所定距離だけ離れた軸上の点P1とを考えたとき、P0を含み長手方向に垂直な光ファイバ断面の角度θとP1を含み長手方向に垂直な光ファイバ断面の角度θとの差が、P0とP1との間における光ファイバの「ねじれ角度」である。ねじれ角度が360゜のときは、P0とP1との間で光ファイバが1回転していることになる。「ねじれ量」は、光ファイバの単位長さあたりのねじれ角度で定義される。
【0044】
以下では、図1に示されるように、外径測定器20及び22のファイバ長手方向の間隔をLで表し、光ファイバの線引速度をvで表す。外径測定器20及び22の間隔Lは、具体的には、外径測定器20及び22の各検査レーザ光の照射位置の間隔を示すものである。
【0045】
同一の位置に二つの外径測定器を配置することは物理的に不可能なため、図1に示すように、外径測定器20及び22は長手方向に沿って異なる位置(異なる高さ)に配置されている。このため、光ファイバのある一箇所の幅が二つの外径測定器に測定される時刻には差が生じる。この時刻差を補正することで、外径測定器22が外径測定器20と同一の高さに配置されて光ファイバの幅を測定したときの測定値の時間変化を得ることができる。
【0046】
ある時刻tにおいて外径測定器20、22のそれぞれで検出される幅の測定値をD1(t)とD2(t)とすると、二つの外径測定器により同一箇所が測定される時間差はL/vであるから、外径測定器22が外径測定器20と同一の高さに配置された場合の幅の測定値は、D2(t−L/v)で表される。
【0047】
図4は、光ファイバの幅の測定値(外径出力値)の時間変化を示すグラフである。実線は外径測定器20の測定値D1(t)、一点鎖線は外径測定器22の測定値D2(t)、点線は時刻差を補正した外径測定器22の測定値D2(t−L/v)である。
【0048】
図4に示されるように、D1(t)とD2(t−L/v)との間には、測定方向62と65とがなす角度φに応じた位相差が生じる。光ファイバのねじれ量をαとすると、外径測定器20の検査光の照射位置(以下、測定位置と呼ぶ)を単位時間に通過する光ファイバの長さはvに等しいから、光ファイバのうち外径測定器20の測定位置を単位時間に通過する部分の両端間におけるねじれ角度はα・vで表される。これは、外径測定器20の測定位置を含み、光ファイバの軸と直交する平面(これは、図3の紙面に等しい。)を考えた場合、線引によりこの平面を通過する光ファイバの断面が単位時間あたりα・vの角度だけ回転することを意味する。したがって、D1(t)とD2(t−L/v)との間に生じる位相差は、φ/(α・v)で表される。
【0049】
本実施例では、φ=45度、L=0.3m、v=100m/分であり、L/v=0.003分=0.18秒である。従って、D2(t−L/v)=D2(t−0.18秒)である。なお、φ及びLは外径測定器20及び22を設置する際に求めておくことができる。
【0050】
図4のD1(t)のグラフに示されるように、時刻t=0.0から時刻t=0.22までの間、幅の測定値はa(=125μm)からb(=75μm)まで変化する。これは、光ファイバのねじれに伴い、光ファイバの断面(図3の楕円68)の向きを表す角度θが、0から90度まで変化したことを意味する。しかしながら、D1(t)だけでは、ねじれの方向が時計回りであるか反時計回りであるかを読み取ることはできない。
【0051】
そこで、D2(t−0.18秒)のグラフを参照する。時刻t=0.0から徐々に測定値が大きくなり、最大値aに達してからは逆に測定値は小さくなる。ねじれが反時計回りに生じていると仮定すると、時刻t=0.0でθ=0であることを考慮すれば明らかなように、幅の測定値は時刻t=0.0から徐々に小さくなって最小値bに達するはずである。したがって、光ファイバのねじれは、測定方向62から65へ向かう方向、すなわち加熱炉14側から見て時計回りに生じていることが分かる。
【0052】
以上をまとめると、外径測定器20による幅の測定値が最大値aである時刻において、外径測定器22による測定値が増加の傾向にあるとき、すなわち測定値の時間微係数が正であるときは、ねじれ方向は加熱炉14側から見て時計回りである。逆に、外径測定器22による測定値の時間微係数が負であるときは、ねじれ方向は加熱炉側から見て反時計回りである。
【0053】
また、図4から、位相差(φ/(α・v))=0.11秒であるから、φ=45度、v=100m/分を用いると、光ファイバのねじれ量α=約245度/mと求まる。
【0054】
制御装置24は、外径測定器20及び22から送られる光ファイバの幅の測定値データに基づいて、上記の方法によりねじれ量とねじれ方向を求める。制御装置24には、製造された光ファイバが有すべきねじれの量及び方向が予め入力されている。制御装置24は、この入力データと測定されたねじれ量及びねじれ方向とを比較し、両者に違いがある場合にはモータ12に制御信号を送出してモータを駆動させ、ガラス母材10を回転させる。適切な回転速度及び回転方向でガラス母材10を回転させることにより、所望の量及び方向のねじれが生じた光ファイバが製造されることになる。
【0055】
ねじれのない光ファイバを製造する場合には、測定されたねじれと逆方向にガラス母材10を回転させる。回転速度は、測定されたねじれと同じピッチのねじれが光ファイバに付与されるような速度とする。これにより、これまで光ファイバに付与されていたねじれが打ち消され、ねじれのない光ファイバが得られるようになる。
【0056】
図5は、ガラス母材10の回転前と回転後においてそれぞれ線引された光ファイバの1mの長さの部分についてねじれ角度を測定した結果を示すグラフである。点線は、ガラス母材10の回転前のねじれ角度を示すものであり、実線は、ガラス母材10の回転後のねじれ角度を示すものである。ねじれ角度は、加熱炉14側から見て時計回りを正としてある。
【0057】
回転前は、光ファイバの長手方向に沿ってねじれ角度がほぼ線形に増加しており、光ファイバにその軸まわりのねじれが生じていることが示されている。これに対し、回転後は、1mの長さにわたってねじれ角度がほぼ0に維持されており、ねじれが殆ど生じていないことが示されている。このように、上記の方法によれば、光ファイバの製造中にねじれの調節が行われ、ねじれのない光ファイバが容易に製造される。
【0058】
また、所望のねじれが付与された光ファイバを製造する場合には、ガイドローラの配置誤差により生じるねじれに、ガラス母材10の回転によるねじれをさらに付与してねじれを調節することができる。
【0059】
本発明者らは、ねじれ方向が加熱炉14側から見て時計まわりであり、ねじれ量が1980度、言い換えれば光ファイバの1mあたり断面が5.5回転しているようなねじれが生じた光ファイバを製造しようと試みた。このねじれ方向とねじれ量を制御装置24に入力してから、光ファイバの線引を開始する。制御装置24は、ガラス母材10を回転させずに生じる光ファイバのねじれ方向が加熱炉14側から見て時計まわりであり、ねじれ量が1080度であることを求め、このねじれ情報と入力したねじれ情報とを比較した結果からガラス母材10を時計まわりに毎分300回転させるようにモータ12を制御した。
【0060】
図6は、光ファイバのねじれ角度をガラス母材10の回転後に測定した結果を示す図である。光ファイバのほぼ全長にわたり均一にねじれが付与され、実線で示されるように光ファイバの1mあたり断面が約5.5回転しており、所望のねじれが生じた光ファイバが得られていることが確認された。
【0061】
次に、本発明者らは、新たなねじれ情報を制御装置24に入力して、ねじれ方向が加熱炉14側から見て時計まわりであり、光ファイバの1mあたり断面が0.5回転しているようなねじれが生じた光ファイバを製造しようと試みた。この場合、制御装置24は、ガラス母材10を反時計まわりに毎分300回転させるようにモータ12を制御した。
【0062】
こうして製造された光ファイバのねじれ角度を、同じく図6に示す。光ファイバのほぼ全長にわたり均一にねじれが付与され、点線で示されるように光ファイバの1mあたり断面が約0.5回転しており、所望のねじれが生じた光ファイバが得られていることが確認された。
【0063】
このように、本実施例の装置によれば、制御装置24が線引された光ファイバのねじれ情報を求め、これに基づいてモータ12を制御してガラス母材10の回転方向と回転速度を調節するので、光ファイバに付与されるねじれの量や方向を適切に調節することができる。光ファイバのねじれ測定とこの測定結果に基づくねじれ調節は線引中に行われるので、所望のねじれが付与された光ファイバを容易かつ確実に得ることができる。
【0064】
なお、光ファイバは同一形状の断面を有するように線引されるが、製造技術の限界から全く同一の断面形状のものが得られるわけではなく、長手方向に垂直な方向から測定されるガラス繊維の幅に長手方向に沿って0.5%弱の変動が生じているのが普通である。このような製造上の理由による変動も、外径測定器20及び22の出力に時間変化として現れる。製造上の理由による時間変化は、ねじれによる測定値の時間変化と異なり周期的ではないので識別は容易であるが、製造する光ファイバの幅の最大値が最小値の1.01倍のものであればねじれによる測定値の変化と製造上の理由による変化とを一層容易に区別することができる。
【0065】
幅の最大値が最小値の1.01倍以上であるガラス母材10を線引すれば、幅の最大値が最小値の1.01倍以上であるガラス繊維を線引することができる。ガラス母材10の加熱溶融温度が高すぎると、表面張力により得られる光ファイバの断面形状が円に近付いてしまうので、加熱温度は適切に調整しておくことが好ましい。
【0066】
本実施例では、ガラス母材10の幅の最大値は25mm、最小値は15mmであり、最大値は最小値の約1.67倍であって1.01倍以上となっている。このガラス母材10の線引により製造した光ファイバの幅の最大値は125μm、最小値は75μmであり、最大値は最小値の約1.67倍であって1.01倍以上となっている。
【0067】
実施例2
図7は、本実施例の光ファイバ製造装置を示す全体構成図である。本実施例の製造装置には、実施例1のようなガラス母材10を回転させるモータ12は設けられていない。加熱炉14の直下に配置された符号46で示されるガイドローラは、揺動ガイドローラである。これは、図7の紙面に垂直な一平面上でローラ回転軸が周期的に揺動するガイドローラである。
【0068】
図8は、揺動ガイドローラ46の揺動を示す図であって、加熱炉14側から見た平面図である。揺動ガイドローラ46の回転軸は矢印48で示されるように揺動し、これに伴って揺動ガイドローラ46自身も揺動する。この揺動は、ガイドローラ46に取り付けられた偏心駆動装置(図示せず)によって行われる。
【0069】
制御装置24は、外径測定器20及び22の測定データに基づいて光ファイバのねじれ情報を求め、このねじれ情報に基づいて揺動ガイドローラ46の揺動を制御する。
【0070】
本実施例でも、実施例1と同様の光ファイバ用ガラス母材10を用い、ガラス母材10を加熱炉14により約2000℃の温度で加熱溶融し、線引速度100m/分で線引を行って光ファイバを製造する。線引された光ファイバの断面は、長軸の長さが約125μm、短軸の長さが約75μmの楕円形となる。この後、光ファイバは、UV樹脂による被覆が施され、光ファイバの断面は直径約250μmの円形となる。
【0071】
本実施例では、揺動ガイドローラ46を所定の速度で揺動させながら光ファイバの線引を行って、ねじれのある光ファイバを製造する。揺動ガイドローラ46の揺動により、光ファイバはガイドローラ42に送られながらローラ面上で回転するため、ねじれ発生部において光ファイバにその軸のまわりのトルクが作用する。これによって、光ファイバにねじれが付与される。ねじれ量は、揺動ガイドローラ46の揺動速度に依存する。
【0072】
制御装置24には、製造された光ファイバが有すべきねじれの量及び方向が予め入力されており、線引開始と同時に、入力されたねじれを付与するのに適当と判断される揺動速度で揺動ガイドローラ46を揺動させる。線引が開始されると、制御装置24は、実施例1と同様の方法によりねじれ量とねじれ方向を求める。制御装置24は、測定されたねじれ量及びねじれ方向を入力データと比較し、両者に違いがある場合には、揺動ガイドローラ46の偏心駆動装置に制御信号を送出して揺動速度を調節する。これによって光ファイバに入力データ通りのねじれが付与されるようになるので、所望のねじれが生じた光ファイバを確実に得ることができる。
【0073】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、本発明のガラス繊維製造装置は、実施例1の母材回転用モータと実施例2の揺動ガイドローラをともに備えるものであっても良い。
【0074】
また、光ファイバはガラス母材から線引する代わりに、二重るつぼ法を用いて溶融ガラスから線引しても良い。この場合、ノズルの形状を調節することで、長手方向に略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するガラス繊維を線引することができる。
【0075】
また、実施例では、二つの外径測定器を用いることでねじれ量のみならずねじれ方向まで求めたが、単一の外径測定器を用い、ねじれ量を求めるだけで足りる場合も多い。例えば、ガラス母材の回転方向が固定されている装置により所定方向にねじれの生じた光ファイバを製造する場合は、ねじれ量に応じて回転速度を制御すれだけで足り、ねじれ方向に応じて回転方向を制御する必要はない。外径測定器により測定される測定値はねじれに対応した周期的な変化を示し、その周期とねじれ角度とは光ファイバの断面形状に応じた一定の関係を有している。例えば、実施例の楕円形状の場合、測定値が長軸の長さaから再びaまで変化することは、ねじれ角度が180度であることを意味する。これを利用することで、単一の外径測定器を用いてねじれ量を求めることは可能である。
【0076】
また、実施例ではガラス繊維の一つとして光ファイバを製造したが、光ファイバ以外のガラス繊維であっても実施例と同様にねじれを調節することが可能である。
【0077】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明のガラス繊維の製造方法では、ガラス繊維の製造中に求めたねじれ情報に基づいて、ガラス繊維に生じるねじれを調節しながらガラス繊維の線引を行うので、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することができる。これにより、ガラス繊維の無駄を防止することもでき、製造歩留まりを高めることができる。
【0078】
また、本発明のガラス繊維の製造装置によれば、線引開始時のガラス繊維のねじれが所望のものと異なっていた場合でも、制御手段がねじれ情報に基づいてねじれ付与手段を制御し、線引中にねじれを調節するので、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することができる。
【0079】
本発明の製造装置のうち測定手段が第1及び第2の測定方向からガラス繊維の幅を測定するものであるものでは、ねじれ量だけでなくねじれ方向も求まり、制御手段がこれらの情報に基づいてガラス繊維のねじれ調節を適確に行うので、一層確実に所望のガラス繊維を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例のガラス繊維の製造装置を示す全体構成図である。
【図2】ガラス母材10及び光ファイバの断面形状を示す図である。
【図3】光ファイバの向きと外径測定器20、22の測定方向との関係を示す図である。
【図4】光ファイバの幅の測定値(外径出力値)の時間変化を示すグラフである。
【図5】ガラス母材10の回転前と回転後においてそれぞれ線引された光ファイバの1mの長さの部分についてねじれ角度を測定した結果を示すグラフである。
【図6】光ファイバのねじれ角度をガラス母材10の回転後に測定した結果を示す図である。
【図7】実施例2の光ファイバ製造装置を示す全体構成図である。
【図8】揺動ガイドローラ46の揺動を示す図である。
【符号の説明】
10…ガラス母材、12…モータ、14…加熱炉、20…外径測定器、22…外径測定器、24…制御装置、30及び34…コーティングダイ、32及び36…UVランプ、40、42及び44…ガイドローラ、50…巻き取りボビン。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a technique for manufacturing a glass fiber such as an optical fiber while adjusting its twist.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a polarization-maintaining optical fiber is known as one of glass fibers. This optical fiber is sometimes used in a state of being wound around a small-diameter reel as one of optical fiber type gyroscope components. At that time, by winding with the birefringent main axes aligned, deterioration of the polarization characteristics in the coil state can be prevented. An example of this type of optical fiber is one having a non-circular cross section as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-108807. This is caused by bending, etc., by making the birefringent main axis direction distinguishable from the appearance by making it non-circular in cross section, and winding the relationship between the bending direction of the optical fiber and the birefringent main axis constant. This is to prevent deterioration of the polarization characteristics. In such an optical fiber, the optical fiber base material having a non-circular cross section is drawn by melting in a heating furnace, and the resulting bare optical fiber is passed through a resin coating apparatus, via a guide roller or the like. Manufactured by winding onto a bobbin.
[0003]
However, for example, when the rotation axis of the guide roller directly under the heating furnace and the direction in which the drawn optical fiber travels are not perpendicular, a torque that twists the optical fiber around the axis is being produced. To join. As a result, the optical fiber is twisted about its axis. In this case, it becomes very difficult to wind in a coil shape with the birefringence main axes aligned as described above, and the effect of making the cross section non-circular will not be sufficiently exhibited.
[0004]
On the other hand, as shown in British Patent GB2101762A or Japanese Patent Laid-Open No. 6-171970, the optical fiber is intentionally twisted by rotating the optical fiber preform or by swinging the guide roller of the manufacturing apparatus. In addition, a method for reducing the polarization mode dispersion is also conventionally known. However, when twisting occurs in the direction opposite to the intended direction or when a sufficient amount of twisting cannot be obtained, the original effect is not sufficiently exhibited.
[0005]
Therefore, a technique for measuring the twist applied during the production of the glass fiber and adjusting the amount and direction of the twist based on the measurement result to produce the glass fiber is important.
[0006]
Conventionally, glass fibers are inspected after manufacturing is completed, and if twist is found, the amount of twist and the direction of twist are obtained, and the production equipment is adjusted based on this data, and then the glass fiber is remanufactured. Yes. Glass fiber inspection is performed by measuring optical properties and observing the geometric structure of the glass fiber with a microscope.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method, since the twist is measured after the production of the glass fiber, if the twist is discovered, the glass fiber produced so far is wasted, which causes a reduction in the production yield. It was. In addition, it may be necessary to repeat the production many times before obtaining the desired glass fiber, and it has not always been easy to obtain the desired glass fiber.
[0008]
This invention is made | formed in view of the above, and aims at providing the method and apparatus which can manufacture a desired glass fiber reliably and easily.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the glass fiber manufacturing method of the present invention is a glass fiber having a cross section of substantially the same shape along the longitudinal direction, and has a width measured from a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction. This is a method for manufacturing a material that changes according to the measurement direction, and measures the width of the glass fiber that moves in the longitudinal direction during drawing, and the change in the measured value. A second step of obtaining the twist information of the glass fiber based on the second step, and a third step of adjusting the twist of the glass fiber based on the twist information.
[0010]
The first step is a step of heating and melting and drawing a columnar glass base material whose width measured from a direction substantially perpendicular to the axial direction changes according to the measurement direction. The step may be a step of rotating the glass base material around its axis at a rotation speed and a rotation direction according to the twist information.
[0011]
The third step is a step of guiding the glass fiber with a swinging guide roller having a roller surface in contact with the glass fiber and swinging the guide roller at a swinging speed according to torsion information. Also good.
[0012]
Next, the glass fiber manufacturing apparatus of the present invention has a glass fiber having a cross section of substantially the same shape along the longitudinal direction, and a width measured from a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction is changed according to the measurement direction. An apparatus for producing molten glass by drawing, a heating means for heating and melting a columnar glass base material, and a measuring means for measuring the width of a glass fiber drawn from the glass base material and moving in the longitudinal direction A twist imparting means for causing the glass fiber to twist, a control means for obtaining twist information of the glass fiber based on a change in a measurement value output from the measurement means, and controlling the twist imparting means based on the twist information; Winding means for winding the glass fiber measured by the measuring means.
[0013]
In the manufacturing apparatus of the present invention, the measuring means measures the width of the glass fiber from the first and second measuring directions, and the control means compares the change in the measured value measured from each measuring direction. An apparatus for obtaining the twist amount and twist direction of the glass fiber may be used.
[0014]
Further, in the manufacturing apparatus of the present invention, the twist imparting means is a base material rotating means for rotating the glass base material around its axis, and the control means controls the base material rotating means so that the twist information is obtained. An apparatus that rotates the glass base material at the rotation speed and the rotation direction may be used.
[0015]
In the manufacturing apparatus of the present invention, the twist imparting means is a guide roller that swings with a roller surface that contacts the glass fiber, and the control means swings the guide roller at a swing speed corresponding to the twist information. It may be a device.
[0016]
[Action]
The glass fiber produced by the production method of the present invention has a cross section having substantially the same shape along the longitudinal direction, and the width measured from the direction substantially perpendicular to the longitudinal direction changes according to the measurement direction. For this reason, if the measurement direction is fixed in one direction, when the glass fiber moving in the longitudinal direction is twisted, the measured value of the width changes with time. Since the change in the measured value of the width corresponds to the twist of the glass fiber, information on the twist can be obtained by examining the change in the measured value.
[0017]
In the present invention, the drawing of the glass fiber is continuously performed while adjusting the twist generated in the glass fiber based on the twist information obtained during the production of the glass fiber. It is possible to reliably and easily produce a desired glass fiber such as a glass fiber having no twist.
[0018]
A glass having a cross-sectional shape substantially similar to the cross-sectional shape of this glass base material when a columnar glass base material whose width measured from a direction substantially perpendicular to the axial direction changes according to the measurement direction is drawn. Fiber, that is, a glass fiber in which the width measured from a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction changes according to the measurement direction is obtained. When the glass base material is rotated around its axis during drawing of the glass fiber, a twist corresponding to the rotation of the base material is imparted to the glass fiber. By adjusting the rotation speed and direction of the glass base material based on the twist information obtained in the second step, the twist amount and twist direction of the glass fiber drawn from the glass base material can be adjusted.
[0019]
Further, when the guide roller is swung while drawing the glass fiber, the glass fiber rotates on the roller surface, so that the glass fiber is twisted. Further, if the guide roller is kept tilted at a substantially constant angle, a certain twist is imparted. If the swing speed of the guide roller is adjusted based on the twist information obtained in the second step, the twist amount and twist direction of the glass fiber can be adjusted.
[0020]
Next, according to the glass fiber manufacturing apparatus of the present invention, even when the twist of the glass fiber at the start of drawing is different from the desired one, the control means controls the twist imparting means based on the twist information, Since the twist is adjusted during drawing, the desired glass fiber such as a glass fiber to which a desired twist is imparted and a glass fiber having no twist can be reliably and easily manufactured.
[0021]
When the measuring means measures the width of the glass fiber from the first and second measuring directions, the measured values measured from the measuring directions are input to the control means, respectively. By comparing the time changes of the two measured values, not only the twist amount but also the twist direction can be obtained, and the control means accurately adjusts the twist of the glass fiber based on these information.
[0022]
In the manufacturing apparatus of the present invention, when the control means rotates the glass base material, the glass fiber drawn from the glass base material is twisted according to the rotation of the glass base material. The amount and direction of twist generated in the glass fiber depends on the rotation speed and direction of the glass base material, but the control means adjusts the rotation speed and direction of the glass base material based on the twist information. The resulting twist is adjusted appropriately.
[0023]
Further, in the manufacturing apparatus of the present invention, which includes a guide roller, when the guide roller is swung, the glass fiber is sent to the winding means while rotating on the roller surface, so that it is drawn from the glass base material. Twisting is imparted to the glass fiber. Further, if the guide roller is kept tilted at a substantially constant angle, a certain twist is imparted. Since the control means adjusts the swing of the guide roller based on the twist information, the twist applied to the glass fiber is appropriately adjusted.
[0024]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0025]
Example 1
In this embodiment, an optical fiber having an elliptical cross section is manufactured as the glass fiber. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a glass fiber manufacturing apparatus according to the present embodiment. The manufacturing apparatus includes a
[0026]
2A to 2D are views showing the cross-sectional shapes of the
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The coating dies 30 and 34 cover the surface of the optical fiber with a liquid ultraviolet curable resin (UV resin), and the
[0032]
The winding
[0033]
Next, the manufacturing method of the glass fiber using the apparatus of FIG. 1 is demonstrated. In this embodiment, the
[0034]
The drawn optical fiber moves along the longitudinal direction, and the width is measured by the outer
[0035]
Next, the optical fiber is coated with a liquid UV resin with a
[0036]
Subsequently, the optical fiber is secondarily coated with a UV resin by a
[0037]
The secondary coated optical fiber is taken up by a take-up
[0038]
Generally, in the drawing process of glass fiber, the glass fiber may be twisted. For example, in the manufacturing apparatus of FIG. 1, there may occur a case where the rotation axis of the
[0039]
Since the surface of the optical fiber coated with the UV resin is cured, the twist is hardly imparted. Accordingly, as shown in FIG. 1, twisting occurs when the optical fiber drawn from the
[0040]
The manufacturing apparatus according to the present embodiment measures the twist of the optical fiber using the outer
[0041]
A method for measuring torsion using the outer
[0042]
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the direction of the optical fiber and the measurement direction of the outer
[0043]
Here, parameters that define the twist of the optical fiber will be described. Considering an arbitrary point P0 on the axis of the optical fiber and a point P1 on the axis separated from this P0 by a predetermined distance along the longitudinal direction, the angle θ of the optical fiber cross section including P0 and perpendicular to the longitudinal direction And the angle θ of the cross section of the optical fiber including P1 and perpendicular to the longitudinal direction is the “twist angle” of the optical fiber between P0 and P1. When the twist angle is 360 °, the optical fiber rotates once between P0 and P1. The “twist amount” is defined as a twist angle per unit length of the optical fiber.
[0044]
In the following, as shown in FIG. 1, the distance between the outer
[0045]
Since it is physically impossible to place two outer diameter measuring instruments at the same position, as shown in FIG. 1, the outer
[0046]
If the measured width values detected by the outer
[0047]
FIG. 4 is a graph showing the change over time of the measured value (outer diameter output value) of the width of the optical fiber. The solid line indicates the measured value D1 (t) of the outer
[0048]
As shown in FIG. 4, there is a phase difference between D1 (t) and D2 (t−L / v) in accordance with the angle φ formed by the
[0049]
In this example, φ = 45 degrees, L = 0.3 m, v = 100 m / min, and L / v = 0.003 min = 0.18 sec. Therefore, D2 (t−L / v) = D2 (t−0.18 seconds). Φ and L can be obtained when the outer
[0050]
As shown in the graph of D1 (t) in FIG. 4, the measured value of the width changes from a (= 125 μm) to b (= 75 μm) from time t = 0.0 to time t = 0.22. To do. This means that the angle θ representing the direction of the cross section of the optical fiber (the
[0051]
Therefore, a graph of D2 (t−0.18 seconds) is referred to. The measured value gradually increases from time t = 0.0, and on the contrary, the measured value decreases after reaching the maximum value a. Assuming that the twist occurs counterclockwise, the measured width value gradually decreases from time t = 0.0, as is apparent from the fact that θ = 0 at time t = 0.0. The minimum value b should be reached. Therefore, it can be seen that the twist of the optical fiber occurs in the direction from the measuring
[0052]
In summary, when the measured value of the width by the outer
[0053]
Further, from FIG. 4, since the phase difference (φ / (α · v)) = 0.11 seconds, when φ = 45 degrees and v = 100 m / min are used, the twist amount α of the optical fiber is about 245 degrees. / M.
[0054]
The
[0055]
When manufacturing an optical fiber without twist, the
[0056]
FIG. 5 is a graph showing the results of measuring the twist angle of a 1 m long portion of the optical fiber drawn before and after the rotation of the
[0057]
Prior to rotation, the twist angle increases substantially linearly along the length of the optical fiber, indicating that the optical fiber is twisted about its axis. On the other hand, after the rotation, the twist angle is maintained at almost 0 over a length of 1 m, indicating that almost no twist occurs. As described above, according to the above method, the twist is adjusted during the production of the optical fiber, and the optical fiber without the twist is easily produced.
[0058]
When an optical fiber to which a desired twist is imparted is manufactured, the twist caused by the rotation of the
[0059]
The present inventors have found that the twisted direction is clockwise when viewed from the
[0060]
FIG. 6 is a diagram illustrating a result of measuring the twist angle of the optical fiber after the
[0061]
Next, the inventors input new twist information to the
[0062]
The twist angle of the optical fiber manufactured in this way is also shown in FIG. It is confirmed that a twist is uniformly applied over almost the entire length of the optical fiber, and as shown by the dotted line, the cross section of the optical fiber is rotated about 0.5 times per meter, and an optical fiber having a desired twist is obtained. confirmed.
[0063]
Thus, according to the apparatus of the present embodiment, the
[0064]
Although optical fibers are drawn so as to have the same cross section, glass fibers that are measured from a direction perpendicular to the longitudinal direction are not necessarily obtained due to the limitation of manufacturing technology. In general, there is a fluctuation of slightly less than 0.5% along the longitudinal direction of the width of the. Such variations due to manufacturing reasons also appear as time variations in the outputs of the outer
[0065]
If the
[0066]
In the present embodiment, the maximum value of the width of the
[0067]
Example 2
FIG. 7 is an overall configuration diagram showing the optical fiber manufacturing apparatus of the present embodiment. The manufacturing apparatus of the present embodiment is not provided with the
[0068]
FIG. 8 is a view showing the swing of the
[0069]
The
[0070]
Also in this example, the same optical fiber
[0071]
In this embodiment, the optical fiber is drawn while swinging the
[0072]
The
[0073]
As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible. For example, the glass fiber manufacturing apparatus of the present invention may include both the base material rotating motor of the first embodiment and the swing guide roller of the second embodiment.
[0074]
Further, the optical fiber may be drawn from the molten glass using a double crucible method instead of drawing from the glass base material. In this case, by adjusting the shape of the nozzle, it is possible to draw a glass fiber whose width measured from a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction changes according to the measurement direction.
[0075]
In the embodiment, the two outer diameter measuring devices are used to obtain not only the twist amount but also the twist direction. However, it is often sufficient to obtain the twist amount using a single outer diameter measuring device. For example, when manufacturing an optical fiber that is twisted in a predetermined direction using a device in which the rotation direction of the glass base material is fixed, it is only necessary to control the rotational speed according to the amount of twist, and the optical fiber rotates according to the twist direction. There is no need to control the direction. The measurement value measured by the outer diameter measuring instrument shows a periodic change corresponding to the twist, and the period and the twist angle have a certain relationship according to the cross-sectional shape of the optical fiber. For example, in the case of the elliptical shape of the embodiment, the change of the measured value from the length “a” of the major axis to “a” means that the twist angle is 180 degrees. By utilizing this, it is possible to determine the amount of twist using a single outer diameter measuring instrument.
[0076]
Moreover, although the optical fiber was manufactured as one of the glass fibers in the embodiment, the twist can be adjusted in the same manner as in the embodiment even with a glass fiber other than the optical fiber.
[0077]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the glass fiber manufacturing method of the present invention, the glass fiber is drawn while adjusting the twist generated in the glass fiber based on the twist information obtained during the manufacturing of the glass fiber. Desired glass fibers can be produced reliably and easily. Thereby, waste of glass fiber can also be prevented and a manufacturing yield can be improved.
[0078]
Further, according to the glass fiber manufacturing apparatus of the present invention, even when the twist of the glass fiber at the start of drawing is different from the desired one, the control means controls the twist imparting means based on the twist information, Since the twist is adjusted during drawing, a desired glass fiber can be produced reliably and easily.
[0079]
In the manufacturing apparatus of the present invention, when the measuring means measures the width of the glass fiber from the first and second measuring directions, not only the amount of twist but also the twist direction is obtained, and the control means is based on these information. Thus, the twist adjustment of the glass fiber is accurately performed, so that the desired glass fiber can be manufactured more reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a glass fiber manufacturing apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a view showing cross-sectional shapes of a
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the direction of an optical fiber and the measuring direction of the outer
FIG. 4 is a graph showing temporal changes in measured values (outer diameter output values) of the optical fiber width.
FIG. 5 is a graph showing a result of measuring a twist angle of a 1 m-long portion of an optical fiber drawn before and after rotation of a
6 is a diagram showing a result of measuring the twist angle of the optical fiber after the
7 is an overall configuration diagram showing an optical fiber manufacturing apparatus according to Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a view showing the swing of the
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
溶融ガラスを線引する第1の工程と、
この線引中に長手方向に移動する前記ガラス繊維の幅を第1及び第2の測定方向から測定し、前記各測定方向から測定された測定値の変化を比較することにより前記ガラス繊維のねじれ量及びねじれ方向を求める第2の工程と、
このねじれ量及びねじれ方向に基づいて前記ガラス繊維のねじれを調節する第3の工程と、
を備え、前記第1の測定方向と前記第2の測定方向とは、90度×n(nは整数)以外の角度をなしている、ガラス繊維の製造方法。A method of manufacturing a glass fiber having a cross section of substantially the same shape along the longitudinal direction, the width of which is measured from a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction changing according to the measurement direction,
A first step of drawing molten glass;
Twist the glass fiber by measuring the width of the glass fiber moving in the longitudinal direction during the drawing from the first and second measuring directions and comparing the changes in the measured values measured from the measuring directions. A second step for determining the amount and twist direction ;
A third step of adjusting the twist of the glass fiber based on the twist amount and twist direction ;
And the first measurement direction and the second measurement direction have an angle other than 90 degrees × n (n is an integer) .
前記第3の工程は、前記ねじれ情報に応じた回転速度及び回転方向で前記ガラス母材をその軸のまわりに回転させる工程であることを特徴とする請求項1記載のガラス繊維の製造方法。The first step is a step of heating and melting a columnar glass base material whose width measured from a direction substantially perpendicular to the axial direction changes according to the measurement direction,
The glass fiber manufacturing method according to claim 1, wherein the third step is a step of rotating the glass base material around its axis at a rotation speed and a rotation direction according to the twist information.
柱状のガラス母材を加熱溶融する加熱手段と、
前記ガラス母材から線引され長手方向に移動しているガラス繊維の幅を測定する測定手段と、
前記ガラス繊維にねじれを生じさせるねじれ付与手段と、
前記測定手段から出力される測定値の変化に基づいてガラス繊維のねじれ情報を求め、このねじれ情報に基づいて前記ねじれ付与手段を制御する制御手段と、
前記測定手段により測定されたガラス繊維を巻き取る巻き取り手段と、
を備え、
前記測定手段は、前記ガラス繊維の幅を第1及び第2の測定方向から測定するものであり、
前記第1の測定方向と前記第2の測定方向とは、90度×n(nは整数)以外の角度をなしており、
前記制御手段は、前記各測定方向から測定された測定値の変化を比較することにより前記ガラス繊維のねじれ量及びねじれ方向を求める、ガラス繊維の製造装置。An apparatus for producing glass fiber by drawing a molten glass having a cross section having substantially the same shape along the longitudinal direction, the width measured from a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction changing according to the measurement direction,
A heating means for heating and melting the columnar glass base material;
Measuring means for measuring the width of the glass fiber drawn from the glass base material and moving in the longitudinal direction;
Twist imparting means for twisting the glass fiber;
Control means for obtaining twist information of the glass fiber based on a change in the measurement value output from the measurement means, and controlling the twist imparting means based on the twist information;
A winding means for winding the glass fiber measured by the measuring means;
With
The measuring means measures the width of the glass fiber from the first and second measuring directions,
The first measurement direction and the second measurement direction form an angle other than 90 degrees × n (n is an integer),
The said control means is a glass fiber manufacturing apparatus which calculates | requires the twist amount and twist direction of the said glass fiber by comparing the change of the measured value measured from each said measurement direction .
前記制御手段は、この母材回転手段を制御することにより、前記ねじれ情報に応じた回転速度及び回転方向で前記ガラス母材を回転させることを特徴とする請求項4記載のガラス繊維の製造装置。The twist imparting means is a base material rotating means for rotating the glass base material around its axis;
The said control means controls the said base material rotation means, The said glass base material is rotated by the rotational speed and rotation direction according to the said twist information, The manufacturing apparatus of the glass fiber of Claim 4 characterized by the above-mentioned. .
前記制御手段は、このガイドローラを前記ねじれ情報に応じた揺動速度で揺動させることを特徴とする請求項4記載のガラス繊維の製造装置。The twist imparting means is a guide roller that has a roller surface that contacts the glass fiber and swings,
5. The glass fiber manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the control means swings the guide roller at a swing speed corresponding to the twist information.
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