技術領域
本發明涉及光纖線的制造方法以及制造裝置。
背景技術:
在光纖線的制造中,一般采用從光纖母材將光纖沿著直線的路徑向鉛垂下方拉絲的方法。
在該制造方法中,作為對生產性影響的重要因素,存在有基于系統整體的高度的限制。系統的高度成為限制生產性的主要的重要因素是因為需要確保用于充分冷卻對光纖母材進行熔融紡絲而獲得的光纖裸線的距離。
若新設置包含建筑物的新的設備,雖然該限制能夠緩和,但是因此需要巨大的費用,在此基礎上,若將來要求進一步提高生產性,則需要進一步花費巨大的費用來新設置新的設備。
作為緩和該限制的方法,具有使用具有非接觸保持機構的方向變換器的方法。
非接觸保持機構是通過空氣等的流體的壓力以非接觸的方式保持對象的機構,在具有該機構的方向變換器中,能夠使光纖裸線方向變換而不與光纖裸線(bare fiber、裸纖)接觸。
若使用該方向變換器,則能夠將從光纖母材沿著第一路徑拉絲的光纖裸線的方向,變換為沿著第二路徑(例如參照日本專利第5571958號公報以及日本特開昭62-003037號公報)。
在日本專利第5571958號公報中,公開了使用具有供光纖導入的槽并且在該槽內形成有開口的方向變換用的器具的光纖的制造方法。在該方法中,使通過一個流入口導入上述器具的氣體從開口噴出,并且以通過氣體的壓力使光纖浮起的狀態使該光纖方向變換。
日本特開昭62-003037號公報所記載的方向轉換器具有引導光纖裸線的引導槽,在引導槽的底面以及兩側面形成有氣體的吹出口(參照實施例以及圖3A、圖3B以及圖4)。在使用該方向轉換器的制造方法中,通過從四個吹出口吹出的氣體的壓力,以使光纖浮起的狀態使該光纖方向變換。
然而,在日本專利第5571958號公報以及日本特開昭62-003037號公報所記載的制造方法中,在設置上述方向變換用的器具(例如參照專利第5571958號公報的權利要求8)時,至少要求μm數量級的對位精度。
對上述器具的設置需要精密的位置調整是因為擔心若光纖裸線與上述器具的槽的內表面接觸,則光纖裸線受損,光纖裸線的強度降低。
因此,需要使光纖裸線與槽的內表面之間,以維持幾十μm程度的狹窄的縫隙的方式浮起,并且希望高精度地調整方向轉換前后的芯(跡線)的位置,但是由于上述縫隙較小,所以該位置調整是非常困難的作業。
技術實現要素:
本發明是鑒于上述情況完成的,提供能夠緩和與方向變換用的器具的設置位置精度有關的要求的光纖線的制造方法以及制造裝置。
本發明的第一方式是如下光纖線的制造方法,其具有:對光纖母材進行熔融紡絲從而形成光纖裸線的紡絲工序;在上述光纖裸線的外周設置由樹脂構成的覆蓋層的涂覆工序;以及使上述覆蓋層固化從而獲得光纖線的固化工序,在從上述紡絲工序至上述涂覆工序為止的任意位置,利用方向變換器變換上述光纖裸線的方向,上述方向變換器具有引導上述光纖裸線的引導槽,在上述引導槽內,使沿著上述引導槽布線的上述光纖裸線浮起的流體的吹出口沿著上述引導槽形成,對于來自上述吹出 口的上述流體的流速而言,上述光纖裸線的向上述引導槽的入線部、以及從上述引導槽的出線部的平均流速或者最高流速比其他部分的上述流體的最低流速快。
優選,本發明的第二方式在上述第一方式的光纖線的制造方法的基礎上,上述入線部以及上述出線部的上述流體的平均流速或者最高流速為上述其他部分的上述流體的最低流速的1.2倍~5倍。
優選,本發明的第三方式在上述第一或者第二方式的光纖線的制造方法的基礎上,通過規定上述流體從上述吹出口吹出時的壓力損失來調整來自上述吹出口的上述流體的流速。
優選,本發明的第四方式在上述第一至第三方式中的任一方式的光纖線的制造方法的基礎上,通過使上述入線部以及上述出線部的上述吹出口的寬度比上述其他部分的上述吹出口的寬度窄,來使上述入線部以及上述出線部的上述流體的平均流速或者最高流速比上述其他部分的上述流體的最低流速快。
優選,本發明的第五方式在上述第一或者第二方式的光纖線的制造方法的基礎上,在上述方向變換器的內部,確保有向上述吹出口輸送上述流體的內部空間,上述內部空間具有與上述入線部以及上述出線部的上述吹出口連通的第一空間、以及與上述其他部分的上述吹出口連通的第二空間,通過調整對上述第一空間以及上述第二空間的上述流體的供給量來使上述入線部以及上述出線部的上述流體的平均流速或者最高流速比上述其他部分的上述流體的最低流速快。
優選,本發明的第六方式在上述第一或者第二方式的光纖線的制造方法的基礎上,在上述方向變換器的內部,確保有向上述吹出口輸送上述流體的內部空間,上述內部空間具有與上述入線部的上述吹出口連通的第一空間、與上述其他部分的上述吹出口連通的第二空間、以及與上述出線部的上述吹出口連通的第三空間,通過調整上述第一空間至第三空間的上述流體的供給量,來使上述入線部以及上述出線部的上述流體的平均流速或者最高流速比上述其他部分的上述流體的最低流速快。
優選,本發明的第七方式在上述第一至第三方式中的任一方式的光 纖線的制造方法的基礎上,通過在上述方向變換器內,形成與上述入線部以及上述出線部的上述吹出口連通的狹窄部,使在上述入線部以及上述出線部上述流體從上述吹出口吹出時的壓力損失比上述其他部分的上述壓力損失大,由此,使上述入線部以及上述出線部的上述流體的平均流速或者最高流速比上述其他部分的上述流體的最低流速快。
本發明的第八方式是如下光纖線的制造裝置,其具備:紡絲部,其對光纖母材進行熔融紡絲從而形成光纖裸線;涂覆部,其在上述光纖裸線的外周設置由樹脂構成的覆蓋層;以及固化部,其使上述覆蓋層固化,在從上述紡絲部至上述涂覆部為止的任意位置,設置有變換上述光纖裸線的方向的方向變換器,上述方向變換器具有引導上述光纖裸線的引導槽,在上述引導槽內,使沿著上述引導槽布線的上述光纖裸線浮起的流體的吹出口沿著上述引導槽形成,上述吹出口形成為上述光纖裸線的向上述引導槽的入線部、以及從上述引導槽的出線部的上述流體的平均流速或者最高流速比其他部分的上述流體的最低流速快。
優選,本發明的第九方式在上述第八方式的光纖線的制造裝置的基礎上,通過使上述入線部以及上述出線部的上述吹出口的寬度比上述其他部分的上述吹出口的寬度小,來使上述入線部以及上述出線部的上述流體的平均流速或者最高流速比上述其他部分的上述流體的最低流速快。
優選,本發明的第十方式在上述第八或者第九方式的光纖線的制造裝置的基礎上,在上述方向變換器的內部,確保有向上述吹出口輸送所述流體的內部空間,上述內部空間具有與上述入線部以及上述出線部的上述吹出口連通的第一空間、以及與上述其他部分的上述吹出口連通的第二空間。
優選,本發明的第十一方式在上述第八或者第九方式的光纖線的制造裝置的基礎上,在上述方向變換器的內部,確保有向上述吹出口輸送上述流體的內部空間,上述內部空間具有與上述入線部的上述吹出口連通的第一空間、與上述其他部分的上述吹出口連通的第二空間、以及與上述出線部的上述吹出口連通的第三空間。
優選,本發明的第十二方式在上述第八或者第九方式的光纖線的制 造裝置的基礎上,通過在上述方向變換器內,形成與上述入線部以及上述出線部的上述吹出口連通的狹窄部,來使在上述入線部以及上述出線部上述流體從上述吹出口吹出時的壓力損失比上述其他部分的上述壓力損失大,由此,使上述入線部以及上述出線部的上述流體的平均流速或者最高流速比上述其他部分的上述流體的最低流速快。
根據上述本發明的方式,由于在入線部以及出線部中,流體的流速變快,所以引導槽的深部與淺部的壓力差變大,因此使光纖裸線浮起的方向(徑向外側)的力變大。因此,跡線位置的偏移被修正。
另外,由于在入線部以及出線部,光纖裸線的浮起量變大,所以引導槽的內側面與光纖裸線的縫隙較寬,對跡線位置的偏移的允許量增加。
因此,能夠緩和與方向變換器的設置位置精度有關的要求。例如,能夠使設置位置要求精度為μm數量級~0.5mm數量級(幾百μm數量級),至少能夠緩和幾百倍的精度要求。
因此,使方向變換器的設置作業容易,并且防止由光纖裸線與引導的內側面接觸引起的受損,能夠以良好的成品率制造光纖線。
附圖說明
圖1是表示光纖線的制造裝置的第一實施方式的簡要結構的示意圖。
圖2是表示圖1所示的制造裝置的方向變換器的剖面構造的示意圖。
圖3A是表示方向變換器的第一例的主視圖。
圖3B是表示圖3A所示的方向變換器的吹出口的展開圖。
圖4是表示圖3A以及圖3B所示的第一例的方向變換器的變形例的主視圖。
圖5A是表示方向變換器的第二例的主視圖。
圖5B是表示圖5A所示的方向變換器的吹出口的展開圖。
圖6是表示圖5A以及圖5B所示的第一例的方向變換器的變形例的主視圖。
圖7是表示第一例的方向變換器的周向的通氣量(風速)分布的圖。
圖8是表示第二例的方向變換器的周向的通氣量(風速)分布的圖。
圖9是表示方向變換器的第三例的主視圖。
圖10是表示方向變換器的第四例的主視圖。
圖11是表示方向變換器的第五例的主視圖。
圖12A是表示圖11所示的方向變換器的I-I剖面構造的示意圖。
圖12B是表示圖11所示的方向變換器的II-II剖面構造的示意圖。
圖13是表示光纖線的制造裝置的第二實施方式的簡要結構的示意圖。
圖14是表示現有的光纖線的制造裝置的一個例子的簡要結構的示意圖。
圖15是表示圖14所示的光纖線的制造裝置的設置例的示意圖。
具體實施方式
圖1是表示作為本發明的光纖線的制造裝置的第一實施方式的制造裝置1A的簡要結構的示意圖。
制造裝置1A至少具備:紡絲部10,其對光纖母材2進行熔融紡絲從而形成光纖裸線3;方向變換器20(20A、20B),其變換光纖裸線3的方向;涂覆部30,其在光纖裸線3的外周設置覆蓋層從而形成光纖線中間體4;以及固化部40,其固化光纖線中間體4的覆蓋層從而使其成為光纖線5。
2a是光纖母材2的被加熱熔融的縮徑部(頸部收縮)前端部。
紡絲部10具備加熱爐11,通過加熱爐11加熱光纖母材2進行熔融紡絲來形成光纖裸線3。
兩個方向變換器20中的第一方向變換器20A將從光纖母材2向鉛垂下方伸出的光纖裸線3的方向變換為水平方向,第二方向變換器20B將光纖裸線3的方向變換為鉛垂下方。
涂覆部30通過在光纖裸線3的外周涂敷(涂覆)聚氨酯丙烯酸酯系的樹脂等的覆蓋材料使其成為覆蓋層,從而獲得光纖線中間體4。
樹脂涂覆例如是雙層涂覆,在內側涂敷楊氏模量低的一次覆蓋層用的材料,在外側涂敷楊氏模量高的二次覆蓋層用的材料。使用的材料例如是紫外線固化樹脂。
涂覆部30可以是分別涂敷一次覆蓋層與二次覆蓋層的結構,也可以是同時涂敷一次覆蓋層與二次覆蓋層的結構。
固化部40具備一個或者多個UV燈40a,對光纖線中間體4的覆蓋層進行固化從而形成光纖線5。固化部40例如具有以夾持供光纖線中間體4通過的空間的方式設置的多對UV燈40a。
光纖線5通過帶輪50改變方向,通過牽引部60牽引,并被卷繞機構70卷繞。
牽引部60例如是牽引絞盤,在這里決定拉絲速度。拉絲速度例如是1500m/min以上。
卷繞機構70是卷繞光纖線5的卷繞線軸。
光纖母材2的外徑例如是100mm以上,由一個光纖母材2制成的光纖線5的長度例如為幾千km。
為了光纖能夠不在徑向移動,例如頸部收縮前端部2a、涂覆部30、牽引部60、帶輪50以及卷繞機構70在光纖進行橫向擺動時能夠成為固定端。在涂覆部30是分別涂敷一次覆蓋層與二次覆蓋層的結構的情況下,也都能夠成為固定端。
例如,在圖14所示的制造裝置中,若在從光纖母材2的頸部收縮 前端部2a至帶輪50的路徑中,如圖15所示那樣,涂覆部30以從光纖的芯(跡線)偏移的方式設置,則擔心涂覆的同軸度惡化從而產生壁厚不均。因此,涂覆部30的設置位置需要配合上述跡線。
此外,附圖標記120是冷卻光纖裸線3的冷卻部。
圖1所示的制造裝置1A需要將方向變換器20相對于頸部收縮前端部2a與涂覆部30之間的光纖裸線3的跡線設置于正確的位置,但由于通過方向變換器20變換光纖裸線3的方向,所以與圖14所示的制造裝置的涂覆部30不同,方向變換器20的位置調整不容易。
以下,對方向變換器20的設置詳細地進行說明。
首先,對方向進行定義。如圖1所示,將包含通過方向變換器20A進行方向變換以前的光纖裸線3的直線狀的跡線(第一路徑L1)、與通過方向變換器20A進行了90°的方向變換以后的光纖裸線3的直線狀的跡線(第二路徑L2)的面稱為P1。X方向是在面P1內沿著第二路徑L2的方向,Y方向是與面P1垂直的方向。
光纖母材2成為向鉛垂下方懸掛的狀態,從光纖母材2引出的光纖裸線3的方向是鉛垂下方。因此,對于第一方向變換器20A的設置,垂直于包含沿著鉛垂方向的第一路徑L1與沿著水平方向的第二路徑L2的面P1的方向(Y方向)的設置位置的精度是重要的。
如圖2所示,Y方向的定位精度重要是因為擔心光纖裸線3若與方向變換器20的引導槽21的內側面21c接觸,則強度降低,所以需要使其與內側面21c可靠地分離。
在制造裝置1A中,由于通過第二方向變換器20B,將光纖裸線3變換為沿著鉛垂方向的第三路徑L3,所以對于第二方向變換器20B的設置,要求垂直于包含第二路徑L2與第三路徑L3的面P1的方向(Y方向)的設置位置的精度。
由于樹脂涂覆一般對鉛垂朝下的光纖裸線進行,所以垂直于包含向涂覆部30導入的路徑L3、與方向變換前的路徑L2的面的方向即Y方向的設置精度重要。
此外,實施樹脂涂覆的光纖裸線的方向并不限定于鉛垂朝下。即便該方向是沿著第二路徑的方向,只要涂覆本身能夠進行也沒有問題。
在制造裝置1A中,為了緩和方向變換器20的Y方向的設置精度的要求,方向變換器20設定為,光纖裸線3的入線部(包含光纖裸線3進入引導槽的位置的部分)以及出線部(包含光纖裸線3從引導槽輸出的位置的部分)的流體的吹出流速與其他部分的流體的吹出流速的最低值相比快。
以下,對方向變換器20的詳細構造進行說明。
圖3A所示的方向變換器201是方向變換器20的第一例,能夠對光纖裸線3的方向進行90°變換。
方向變換器201俯視觀察為四分之一圓形,在外周面20a遍及整周長形成有引導槽21。方向變換器201以使中心軸向與Y方向一致并且將徑向D1(參照圖2)朝向沿著面P1(參照圖1)的方向的姿勢設置。這里,將沿著俯視觀察呈圓弧形的外周面20a的方向稱為周向。
在引導槽21的底部,使沿著引導槽21布線的光纖裸線3浮起的流體(空氣等)的吹出口22沿著引導槽21形成。吹出口22遍及引導槽21的全長形成。
如圖2所示,方向變換器201構成為,能夠使在方向變換器201的內部確保的空間(流體存積部25)內的流體(例如空氣)通過吹出口22向引導槽21內放出。
方向變換器201例如能夠構成為,使流體從外部向流體存積部25導入,通過吹出口22向引導槽21內放出。
優選,引導槽21以越趨向徑向外側,內側面21c、21c的間隔(Y方向尺寸)越緩緩變大的方式,相對于徑向D1傾斜地形成。優選,兩個內側面21c、21c相對于徑向D1的傾斜角度θ1彼此相等。
在方向變換器20A~20C中,通過使流體存積部25內的流體(例如空氣)通過吹出口22向引導槽21內放出,能夠使光纖裸線3浮起。詳細而言,由于因放出的空氣,引導槽21的深部21d與淺部21e的壓力 差變大,所以通過徑向外側的力作用于光纖裸線3,光纖裸線3浮起。
在圖3A所示的方向變換器201中,光纖裸線3通過從四分之一圓形的引導槽21的第一端21a進入,從第二端21b輸出,實現90°的方向變換。供光纖裸線3進入的入線部23是包含引導槽21的第一端21a的部分,供光纖裸線3輸出的出線部24是包含引導槽21的第二端21b的部分。
圖3B是將吹出口22展開了的圖。如該圖所示,吹出口22具有:中間部分26,其遍及引導槽21的規定的長度范圍具有恒定的寬度(Y方向尺寸);第一端部分27,其包含吹出口22的第一端22a;以及第二端部分28,其包含吹出口22的第二端22b。
第一端部分27從中間部分26的一端朝向引導槽21的第一端21a寬度變窄并且沿著引導槽21延伸。第二端部分28從中間部分26的另一端朝向引導槽21的第二端21b寬度變窄并且沿著引導槽21延伸。
吹出口22的第一端22a到達引導槽21的第一端21a,吹出口22的第二端22b到達引導槽21的第二端21b。
第一端部分27以及第二端部分28例如是與10~30°相當的周向范圍的部分。
在圖3A所示的方向變換器201中,第一端部分27在90°的范圍中為以0°的位置為始端且以10~30°的位置為終端的范圍即可。另外,第二端部分28在90°的范圍中為以60~80°的位置為始端且以90°為終端的范圍即可。在該例中,第一端部分27以及第二端部分28分別位于與整體的11.1~33.3%相當的周向范圍。
在圖5A所示的方向變換器203中,第一端部分37在180°的范圍中為以0°的位置為始端且以20~30°的位置為終端的范圍即可。另外,第二端部分38在180°的范圍中為以150~160°的位置為始端且以180°為終端的范圍即可。在該例中,第一端部分37以及第二端部分38分別位于與整體的11.1~16.7%相當的周向范圍。
對于第一端部分27以及第二端部分28而言,由于在接近第一端21a 以及第二端21b的范圍,難以使流速加速,所以也可以使包含第一端21a以及第二端21b的部分除外。
在圖7所示的例子中,第一端部分27為除去包含第一端21a的周向范圍(在圖7中例如為0°以上且小于5°的范圍)的部分即可。另外,第二端部分28為除去包含第二端21b的周向范圍(在圖7中例如為超過85°且為90°以下的范圍)的部分即可。
即,第一端部分27在90°的范圍中為以5°的位置為始端且以10~30°的位置為終端的范圍即可。另外,第二端部分28在90°的范圍中為以60~80°的位置為始端且以85°為終端的范圍即可。
在該例子中,第一端部分27以及第二端部分28分別位于與整體的5.5~27.8%相當的周向范圍。
在圖8所示的例子中,第一端部分37為除去包含第一端31a的周向范圍(在圖8中例如為0°以上且小于10°的范圍)的部分即可。另外,第二端部分38為除去包含第二端31b的周向范圍(在圖8中例如為超過170°且為180°以下的范圍)的部分即可。
即,第一端部分37在180°的范圍中為以10°的位置為始端且以20~30°的位置為終端的范圍即可。另外,第二端部分38在180°的范圍中為以150~160°的位置為始端且以170°為終端的范圍即可。
在該例子中,第一端部分37以及第二端部分38分別位于與整體的5.5~11.1%相當的周向范圍。
雖然第一端部分27以及第二端部分28的最小寬度、與中間部分26的寬度之差也依賴于其他設計無法一概地決定,但是至少為幾μm~幾十μm的數量級。
第一端部分27以及第二端部分28的最小寬度、與中間部分26的寬度之差例如能夠為2μm~10μm。通過使上述差處于上述范圍,能夠確保在第一端部分27以及第二端部分28的流體的吹出流速,并且能夠提高第一端部分27以及第二端部分28的吹出流速相對于在中間部分26的吹出流速的比率。
優選第一端部分27以及第二端部分28的最大寬度與中間部分26的寬度彼此相等。
第一端部分27以及第二端部分28的最小寬度相對于中間部分26的寬度能夠為70~98%。優選第一端部分27以及第二端部分28的最小寬度相對于中間部分26的寬度為80~95%,更加優選為85~90%。
通過使第一端部分27以及第二端部分28的最小寬度相對于中間部分26的寬度的比率處于上述范圍,能夠確保在第一端部分27以及第二端部分28的流體的吹出流速,并且能夠提高第一端部分27以及第二端部分28的吹出流速相對于在中間部分26的吹出流速的比率。
此外,雖然圖3B所示的第一端部分27、第二端部分28以及中間部分26的兩側緣呈直線狀,但是只要為朝向第一端21a以及第二端21b寬度變窄的形狀,兩側緣也可以為曲線狀。
由于第一端部分27以及第二端部分28的寬度(例如平均寬度或者最小寬度)狹窄,所以吹出口22在引導槽21的兩端部即入線部23以及出線部24寬度變窄。
因此,在入線部23以及出線部24中,因為與其他部分(在該例子中為入線部23與出線部24之間的部分。即為與中間部分26相當的長度范圍的部分)相比,流體從吹出口22吹出時的壓力損失變大,所以入線部23以及出線部24的吹出流速與上述其他部分的流體的最低流速相比快。
入線部23以及出線部24的流體的吹出流速也可以比中間部分26的流體的平均流速(或者最高流速)快。
為了與中間部分26的流體的流速比較,入線部23以及出線部24的流體的流速為平均值或者最高值。
這樣,由于在入線部23以及出線部24中,流體的流速快,所以引導槽21的深部21d(參照圖2)與淺部21e的壓力差變大,因此通過伯努利的效果,使光纖裸線3浮起的方向(徑向外側)的力變大。另外,通過考慮了粘性的納維爾-斯托克斯的定理,使光纖裸線3靠近引導槽 21的中央(Y方向的中央)的效果增加。因此,修正跡線位置的偏移。
另外,由于在入線部23以及出線部24,光纖裸線3的浮起量變大,所以引導槽21的內側面21c與光纖裸線3的縫隙較寬,對跡線位置的偏移的允許量增加。
因此,能夠緩和與方向變換器20的設置位置精度有關的要求。
例如,能夠使設置位置要求精度為μm數量級~0.5mm數量級(幾百μm數量級),至少能夠緩和幾百倍的精度要求。因此,能夠使方向變換器20的設置作業容易,并且防止光纖裸線3因與引導槽21的內側面21c接觸而受損,從而能夠以良好的成品率制造光纖線5。
并且,由于能夠調整入線部23、出線部24以及中間部分26的流體吹出流速,所以能夠確保中間部分26的用于光纖裸線3的浮起的流體吹出流速。另外,能夠為了入線部23以及出線部24的跡線位置調整以及光纖裸線3的浮起量調整設定充分的流體吹出流速。因此,能夠省去流體的不必要的使用,減少運轉成本。
針對關于X方向的方向變換器20A、20B的設置位置的調整,不需要與Y方向相同的精度。這是因為針對X方向,通過調整流體的吹出流速,能夠對光纖裸線的浮起位置進行微調。
因此,針對X方向,若位于至少能夠確保光纖裸線的穩定浮起量的范圍內,則設置精度與Y方向相比低也沒有關系。即,只要能夠避免因流體的吹出流速的不足成為不會浮起的狀態即可。
圖4所示的方向變換器202是方向變換器201的變形例,俯視觀察為四分之三的圓形。以下,針對與現有的結構相同的結構,標注相同的附圖標記并省略其說明。
方向變換器202構成為在與圖3A所示的方向變換器201相同的構造的主體部29a的入線側以及出線側分別連續設置有與主體部29a相同的構造的輔助部29b、29c。
由于光纖裸線3從入線部23進入主體部29a的引導槽21,在主體部29a方向被90°變換以后,通過出線部24輸出,所以方向變換器202 的基本功能與方向變換器201相同。
對方向變換器201、202而言,由于能夠將光纖裸線3的方向進行90°變換,所以能夠作為圖1所示的方向變換器20A、20B使用。
圖5A所示的方向變換器203是方向變換器20的第二例,能夠將光纖裸線3的方向進行180°變換。方向變換器203俯視觀察呈半圓形,在外周面20a遍及整周長形成有引導槽31。
在引導槽31的底部,使光纖裸線3浮起的流體(空氣等)的吹出口32沿著引導槽31形成。吹出口32遍及引導槽31的全長形成。
方向變換器203構成為,能夠從流體存積部35通過吹出口32向引導槽31內放出流體。
在方向變換器203中,光纖裸線3通過從半圓形的引導槽31的第一端31a進入,從第二端31b輸出,而被180°方向變換。入線部33是包含引導槽31的第一端31a的部分,出線部34是包含引導槽31的第二端31b的部分。
引導槽31的剖面形狀與引導槽21的剖面形狀(參照圖2)相同。
如圖5B所示,吹出口32具有:中間部分36,其遍及引導槽31的規定的長度范圍具有恒定的寬度(Y方向尺寸);第一端部分37,其包含吹出口32的第一端32a;以及第二端部分38,其包含吹出口32的第二端32b。
第一端部分37從中間部分36的一端朝向引導槽31的第一端31a寬度變窄并且沿著引導槽31延伸。第二端部分38從中間部分36的另一端朝向引導槽31的第二端31b寬度變窄并且沿著引導槽31延伸。
吹出口32的第一端32a到達引導槽31的第一端31a,吹出口32的第二端32b到達引導槽31的第二端31b。
由于第一端部分37以及第二端部分38的寬度(例如平均寬度或者最小寬度)狹窄,所以吹出口32在引導槽31的兩端部即入線部33以及出線部34寬度變窄。
因此,在上述入線部33以及出線部34中,來自吹出口32的流體的吹出流速與其他部分(中間部分36)的流體的最低流速相比快。
入線部33以及出線部34的流體的吹出流速也可以與中間部分36的流體的平均流速(或者最高流速)相比快。
圖6所示的方向變換器204是方向變換器203的變形例,俯視觀察呈四分之三的圓形。
方向變換器204構成為在與圖5A所示的方向變換器203相同的構造的主體部39a的入線側以及出線側分別連續設置有具有與主體部39a相同的剖面構造的俯視觀察呈八分之一圓形的輔助部39b、39c。
由于光纖裸線3從入線部33進入主體部39a的引導槽31,在主體部39a方向被180°變換以后,通過出線部34輸出,所以方向變換器204的基本功能與方向變換器203相同。
優選,在圖3A~圖6所示的方向變換器201~204中,入線部23、33以及出線部24、34的吹出流速(最高值)為其他部分(中間部分26、36)的吹出流速的最低值的1.2倍~5倍。
若上述倍率比1.2倍小,則修正跡線的位置偏移的效果不充分。另一方面,若倍率比5倍大,則由于入線部23、33以及出線部24、34、與中間部分26、36的壓力平衡惡化,所以浮起的光纖裸線容易振動(產生抖動),光纖裸線3容易與引導槽21的內側面21c接觸。
通過使倍率處于上述范圍,跡線的位置修正良好,并且能夠難以引起光纖裸線3的抖動地實現穩定的拉絲。
對于流體的流速測定,能夠使用風速計。另外,若流體的流速測定在光纖的拉絲時進行,則由于擔心光纖成為正確的測定的障礙,所以優選在沒有光纖的狀態下進行測定。
在流體的流速測定中,在引導槽21內設置風速計的傳感器部來進行。雖然測定角度依賴于傳感器部的尺寸,但是在流體為氣體的情況下,不需要高的分辨率,只要以5°~10°程度的分辨率測定就足夠了。
引導槽21內的傳感器部的設置位置不是實際的光纖裸線3的浮起位置也沒有關系。由于只要知道相對值即可,所以傳感器部與其尺寸對應地設置于能夠測定的位置即可。
由于方向變換器203、204能夠將光纖裸線3的方向進行180°變換,所以能夠作為圖13所示的第二方向變換器20C(后述)使用。
圖7是表示將光纖裸線3的方向90°變換的方向變換器201(參照圖3A以及圖3B)的周向的通氣量(風速)分布的圖。圖8是表示將光纖裸線3的方向180°變換的方向變換器203(參照圖5A以及圖5B)的周向的通氣量(風速)分布的圖。對于上述測定,雖然使用了關西科技有限公司制的SAV-26A,但是風速計并不特別限定。流體(空氣)向方向變換器201的導入量以不超過風速計的測定上限的方式適當地進行了調整。
如圖7所示,在將光纖裸線3的方向90°變換的方向變換器201(參照圖3A以及圖3B)中,測定在周向每隔5°的多個位置進行。在該例子中,0°的位置是入線位置,90°的位置是出線位置。
如該圖所示,在接近入線以及出線位置的位置(10°以及80°的位置),風速最大,在遠離入線以及出線位置的位置(35°以及55°的位置),風速極小。
10°的位置的風速是方向變換器201(參照圖3A以及圖3B)的入線部23的流體吹出流速的最高值。80°的位置的風速是方向變換器201的出線部24的流體吹出流速的最高值。
35°以及55°的位置的風速是方向變換器201的中間部分26的流體吹出流速的最低值。
入線部23以及出線部24的吹出流速(最高值)是中間部分26的吹出流速的最低值的約1.8倍。
如圖8所示,在將光纖裸線3的方向180°變換的方向變換器203(參照圖5A以及圖5B)中,測定在周向每隔10°的多個位置進行。在該例中,0°的位置是入線位置,180°的位置是出線位置。
如該圖所示,在接近入線以及出線位置的位置(20°以及160°的位置),風速最大,在遠離入線以及出線位置的位置(70°的位置),風速極小。
20°的位置的風速是方向變換器203(參照圖5A以及圖5B)的入線部33的流體吹出流速的最高值。160°的位置的風速是方向變換器203的出線部34的流體吹出流速的最高值。
70°的位置的風速是方向變換器203的中間部分36的流體吹出流速的最低值。
入線部33以及出線部34的吹出流速(最高值)是中間部分36的吹出流速的最低值的約1.8倍。
在圖3A~圖6所示的方向變換器中,例舉了通過調整吹出口22、32的寬度將入線部23、33以及出線部24、34的流體的吹出流速設定為比其他周向部分(中間部分26、36)的流體的最低吹出流速快的例子,但是入線部以及出線部的吹出流速的調整的方法并不限定于此。
接下來,以使用了制造裝置1A的情況為例,對本發明的光纖線的制造方法的第一實施方式進行說明。
(紡絲工序)
在紡絲部10,加熱光纖母材2進行熔融紡絲從而形成光纖裸線3。
(基于方向變換器的方向變換)
從光纖母材2向鉛垂下方(第一路徑L1)引出的光纖裸線3通過第一方向變換器20A的90°的方向變換,朝向水平(第二路徑L2)。
光纖裸線3通過第二方向變換器20B的90°的方向變換,朝向鉛垂下方(第三路徑L3)。
在方向變換器20A、20B中,通過使流體存積部25內的流體(例如空氣)通過吹出口22向引導槽21內放出,能夠使光纖裸線3浮起。詳細而言,由于通過放出的空氣,引導槽21的深部21d與淺部21e的壓力差變大,所以通過徑向外側的力作用于光纖裸線3,光纖裸線3浮起。
(涂覆工序)
在涂覆部30,通過在光纖裸線3的外周涂敷(涂覆)聚氨酯丙烯酸酯系的樹脂等的覆蓋材料從而使其成為覆蓋層,獲得光纖線中間體4。
(固化工序)
在固化部40,通過UV燈40a的照射等,使光纖線中間體4的覆蓋層固化從而形成光纖線5。
光纖線5經由帶輪50、牽引部60并被卷繞機構70卷繞。
圖9所示的方向變換器205是方向變換器20的第三例,能夠將光纖裸線3的方向180°變換。方向變換器205俯視觀察呈半圓形,構成為能夠從流體存積部45通過吹出口42向引導槽31內放出流體。
雖然吹出口42的形狀并不特別限定,但是例如遍及引導槽31的長度方向為恒定寬度即可。
流體存積部45通過隔壁41劃分為第一流體存積部45A(第一空間)、與第二流體存積部45B(第二空間)。
第一流體存積部45A與吹出口42的第一端部分47以及第二端部分48連通,第二流體存積部45B與吹出口42的中間部分46連通。
在方向變換器205的側面,形成有向第一流體存積部45A供給流體的第一供給口43A與向第二流體存積部45B供給流體的第二供給口43B。
在方向變換器205中,通過調整通過供給口43A、43B向流體存積部45A、45B供給的流體的流量,能夠將流體存積部45A、45B的內部壓力設定為彼此獨立。因此,能夠相互獨立地設定第一端部分47以及第二端部分48的流體的吹出流速、與中間部分46的流體的吹出流速。
因此,能夠將入線部33以及出線部34的流體的吹出流速設定為比其他周向部分(中間部分46)的流體的最低吹出流速快。
圖10所示的方向變換器206是方向變換器20的第四例,能夠將光 纖裸線3的方向180°變換。方向變換器206俯視觀察呈半圓形,構成為能夠從流體存積部55通過吹出口52向引導槽31內放出流體。
流體存積部55被隔壁51A、51B劃分為第一至第三流體存積部55A~55C。
第一流體存積部55A(第一空間)與吹出口52的第一端部分57連通,第二流體存積部55B(第二空間)與吹出口52的中間部分56連通,第三流體存積部55C(第三空間)與吹出口52的第二端部分58連通。
在方向變換器206的側面,形成有向第一流體存積部55A供給流體的第一供給口53A、向第二流體存積部55B供給流體的第二供給口53B、以及向第三流體存積部55C供給流體的第三供給口53C。
在方向變換器206中,通過調整通過供給口53A~53C向流體存積部55A~55C供給的流體的流量,能夠將第一端部分57以及第二端部分58的流體的吹出流速與中間部分56的流體的吹出流速設定為彼此獨立。
因此,能夠將入線部33以及出線部34的流體的吹出流速設定為比其他周向部分(中間部分56)的流體的最低吹出流速快。
圖11所示的方向變換器207是方向變換器20的第五例,能夠將光纖裸線3的方向90°變換。
方向變換器207俯視觀察呈四分之一圓形,構成為能夠從流體存積部65通過吹出口62向引導槽61內放出流體。
如圖12A所示,在吹出口62的與第一端部分67以及第二端部分68連通的周向范圍,且在流體存積部65與引導槽61之間,形成有流路的寬度比流體存積部65窄的狹窄部69、69。
如圖12B所示,在吹出口62的與中間部分66連通的周向范圍,未形成有狹窄部69。
因此,在與第一端部分67以及第二端部分68相當的周向范圍,同與中間部分66相當的周向范圍相比,流體吹出時的壓力損失變大。
在該方向變換器207中,由于在與第一端部分67以及第二端部分 68相當的范圍形成有狹窄部69、69,所以在入線部23以及出線部24,來自吹出口62的流體的吹出流速比其他部分(中間部分66)的流體的最低流速快。
圖13是表示作為本發明的光纖線的制造裝置的第二實施方式的制造裝置1B的簡要結構的示意圖。
在具有三個方向變換器20(20A、20C、20D)方面,與圖1所示的制造裝置1A不同。以下,對本發明的光纖線的制造方法的第二實施方式進行說明。
在制造裝置1B中,從光纖母材2向鉛垂下方(第一路徑L1)引出的光纖裸線3通過第一方向變換器20A的90°的方向變換,朝向水平(第二路徑L2)。
光纖裸線3通過第二方向變換器20C的180°的方向變換,朝向與第二路徑L2相反的方向(第三路徑L4),通過第三方向變換器20D的90°的方向變換,朝向鉛垂下方(第四路徑L5)。
光纖裸線3在涂覆部30被實施樹脂涂覆,覆蓋層在固化部40被固化,由此成為光纖線5。
光纖線5經由帶輪50、牽引部60并被卷繞機構70卷繞。
實施例
實施例1
準備圖1所示的制造裝置1A。
作為方向變換器20A、20B,使用了圖3A以及圖3B所示的方向變換器201。吹出口22的中間部分26的寬度是50μm,第一端部分27以及第二端部分28的最小寬度是45μm。
如圖2所示,引導槽21的內側面21c的相對于徑向D1的傾斜角度θ1為0.5°。
光纖裸線3的浮起旋轉半徑約為62.5mm。
被導入方向變換器20A、20B的流體是空氣,其溫度為室溫(約24℃)。
針對方向變換器20A、20B,空氣的導入流量分別為100升/分。
第一方向變換器20A設置于光纖裸線3的溫度約為1000℃的位置。
在設置方向變換器20A、20B時,取代光纖裸線3,使用外徑0.5mm的絲,通過目視觀察進行定心(跡線的位置調整)。
在紡絲部10,對光纖母材2進行熔融紡絲從而獲得光纖裸線3(外徑125μm)。對于拉絲速度、拉絲張力,采用了一般條件(拉絲速度30m/秒,拉絲張力約為150gf)。
從光纖母材2向鉛垂下方(第一路徑L1)引出的光纖裸線3通過第一方向變換器20A向水平(第二路徑L2)進行方向變換,接下來,通過第二方向變換器20B向鉛垂下方(第三路徑L3)進行方向變換。第二路徑L2的長度約為1m。
在涂覆部30,對光纖裸線3實施紫外線固化樹脂的涂覆,在固化部40,通過UV燈40a照射紫外線使覆蓋層固化從而獲得光纖線5。
光纖線5經由帶輪50、牽引部60并被卷繞機構70卷繞。
在該制造方法中,確認到通過方向變換器20A、20B,能夠以良好的成品率制造光纖線5而使光纖裸線3不會受損。
實施例2
使用圖13所示的制造裝置1B,如以下那樣制造光纖線5。
作為第一以及第三方向變換器20A、20D,使用與在實施例1中使用的式樣相同的方向變換器201。
作為第二方向變換器20C,使用圖9所示的方向變換器205。第一端部分47是包含引導槽31的一端的部分,并且是與30°相當的周向范圍的部分。第二端部分48是包含引導槽31的另一端的部分,并且是與30°相當的周向范圍的部分。
從第一供給口43A向第一流體存積部45A導入的空氣的流量設定為從第二供給口43B向第二流體存積部45B導入的空氣的流量的2.5倍。
基于使用制造裝置1B制造光纖線5的結果確認到,通過方向變換器20A、20C、20D能夠以良好的成品率制造光纖線5而使光纖裸線3不會受損。
實施例3
在圖1所示的制造裝置1A中,除在方向變換器20A、20B取代方向變換器201使用圖11、圖12A以及圖12B所示的方向變換器207以外,與實施例1相同地制造了光纖線5。
在方向變換器207中,入線部23以及出線部24(第一端部分67以及第二端部分68)的吹出流速(最高值)為其他部分(中間部分66)的吹出流速的最低值的1.2倍。
基于通過該制造方法制造光纖線5的結果確認到,通過方向變換器20A、20C、20D能夠以良好的成品率制造光纖線5而使光纖裸線3不會受損。
比較例1
在圖1所示的制造裝置1A中,除吹出口的寬度沿著長度方向為恒定(寬度50μm)以外,并且除將與圖3A以及圖3B所示的方向變換器201相同的方向變換器作為方向變換器20A、20B使用以外,與實施例1相同地制造了光纖線5。
在上述方向變換器中,入線部以及出線部的流體的吹出流速與其他部分的流體的吹出流速相同。
對于使用該制造裝置制造光纖線5并且進行了驗證試驗的結果,由于產生被認為是光纖裸線3與引導槽的內側面接觸引起的斷線,所以不能說是制造成品率良好。
雖然對本發明的優選實施方式進行說明并且在上述中進行了說明,但是它們是用于本發明的例示的,應該理解為不應作為限定來考慮。追 加、省略、置換以及其他變更能夠不從本發明的范圍脫離地進行。因此,本發明不應視為被上述的說明限定,而是通過權利要求限制。