光纤用多孔质母材制造装置

1．光纤用多孔质母材制造装置，具有：在其下端支承制造中的 光纤用多孔质母材(17)、上端与旋转装置(25)连接并旋转的垂 直的旋转轴(11)，按照所述多孔质母材的成长使所述旋转装置 (25)旋转并使所述旋转轴(11)旋转而上升的垂直移动体(27)，
其特征在于，还具有：旋转自如地支承所述旋转轴(11)的上 部的轴支承件(23)，连接该轴支承部件(23)和与所述垂直移动 体(27)的所述轴支承件(23)平行的垂直部(27a)的一对平行 的连杆(35A,35B)，构成相应于所述经转轴(11)的旋转使所述 轴支承件(23)相对于垂直移动体(27)并使下部的平行连杆上 下运动的平行连杆机构(35A,35B,23,27a)，
在所述垂直移动体(27)的水平部分与所述平行连杆机构的可 动的所述下部平行连杆(35B)之间设有测定所述多孔质母材(17) 的重量的重量传感器(41)。
2．根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，在所述装置 上还设有测定所述垂直移动体(27)上升时的加速度的加速度传 感器(47)和按照此加速度传感器的输出对用所述重量传感器测 定的重量值进行修正的修正装置(49)。
3．根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，在所述装置 中还设有覆盖平行连杆机构的防风罩。
4．根据权利要求2所述的制造装置，其特征在于，在所述装置 中还设有覆盖平行连杆机构的防风罩。
5．根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，在所述装置 中还设有控制重量传感器的温度使其保持为一定的温度控制装 置。
6．根据权利要求2所述的制造装置，其特征在于，在所述装置 中还设有控制重量传感器的温度使其保持为一定的温度控制装 置。
7．根据权利要求3所述的制造装置，其特征在于，在所述装置 中还设有控制重量传感器的温度使其保持为一定的温度控制装 置。

本发明涉及用VAD法制造光纤用多孔质母材的制造装置，尤其 涉及能实时、正确地测定制造中多孔质母材重量的装置。\n用VAD法制造光纤用多孔质母材的制造装置具有在其下端支承 制造中的光纤用多孔质母材并旋转的垂直的旋转轴和随着多孔质 母材的成长使此旋转轴上升的垂直移动体。\n对于用VAD法制造的光纤用多孔质母材，其纵向粉尘(ス-ト)密 度的稳定性十分重要，因此，有必要实时、正确地测定制造中多孔 质母材的上提距离和重量并据此对喷烧器和原料气体供给量及上 提距离等进行正确控制。\n通过在使垂直移动体移动的滚珠丝杆上安装编码器等能比较容 易、正确地进行上提距离的测定。\n但是要对成长中的多孔质母材质量进行实时、高精度测定极为 困难。\n作为传统的能对多孔质母材的重量进行实时测定的装置，例如， 日本发明专利公开1988年第285310号公报上所揭示的，就是将重 量传感器安装在旋转轴的一部分上，用此重量传感器测出加在旋转 轴上的重量来测定多孔质母材的重量。\n但是，该传统装置仍存在以下的问题。\n(1)由于使旋转轴的一部分传感化，因此容易使旋转轴刚性降低 和引起振摆回转。此外当提高重量的测定密度时会使抗过载能力 变弱，在调换多孔质母材时，时常会损坏重量传感器。当调换多孔 质母材时，若旋转轴也要一起调换，则要化费很大劳力。因此，很难 应用于生产设备。\n(2)由于通过用开关控制使与旋转轴一起将多孔质母材上提的 垂直移动体上升，而使上提速度经常变化。因此，有加速度作用在 多孔质母材上。由于对重量传感器来说，加速度变化与重量变化所 起的作用相同，而使重量测定值产生误差。因此，不能进行高精度 的重量测定。\n为了解决上述问题(1)，本发明提供一种光纤用多孔质母材制 造装置，该母材制造装置具有：在其下端支承制造中的光纤用多 孔质母材、上端与旋转装置连接并旋转的垂直的旋转轴，按照该 多孔质母材的成长使旋转装置旋转并使该旋转轴旋转而上升的垂 直移动体，其特征在于，还具有：旋转自如地支承该旋转轴的上部 的轴支承件，连接该轴支承部件和与该垂直移动体的该轴支承件 平行的垂直部的一对平行的连杆，构成相应于该经转轴的旋转使 该轴支承件相对于垂直移动体并使下部的平行连杆上下运动的平 行连杆机构；在该垂直移动体的水平部分与该平行连杆机构的可 动的该下部平行连杆之间设有测定所述多孔质母材的重量的重量 传感器。\n此外，为解决上述问题(1)和问题(2)的本发明，其特征在于，在 上述装置上还设有测定垂直移动体上升时加速度的加速度传感器， 以及按照此加速度传感器的输出对用重量传感器测定的重量值进 行修正的修正机构。\n支承多孔质母材的旋转轴由轴支承件支承，通过平行连杆使轴 支承件和垂直移动体的垂直部相连，据此使轴支承件能相对垂直移 动体上下运动。另外，将重量传感器设置在垂直移动体和平行连杆 机构的可动部之间。此重量传感器将阻止轴支承件下降，承受加在 轴支承件上的重量。也就是说重量传感器的输出按照多孔质母材 重量增加而变化。因此，能实时测定多孔质母材的重量，设有必要 对旋转轴进行任何精细加工。\n此外，加速度传感器用来检测垂直移动体上升时(多孔质母材被 上提时)的加速度。由于在用重量传感器测定的重量值中还含有因 加速度变化的重量变化部分，若按照加速度传感器的输出对重量传 感器的重量测定值进行修正，就能消除因加速度引起的重量传感器 的测定误差。\n此外，如能设置加速度传感器当然最好，然而也不是非设置不可 的。在不设置加速度传感器时，只要在垂直移动体上升速度变化时 不进行重量测定就可以。\n对附图的简单说明。\n图1为表示本发明光纤用多孔质母材制造装置一实施例的总体 构造图；\n图2为图1所示装置的俯视图；\n图3为沿图1A-A线的剖面图；\n图4为表示对图1装置的重量测定精度的评价结果的曲线图；\n图5为表示图1装置的上升加速度变化与重量测定值变化间关 系的曲线图；\n图6为表示基于图5的结果用加速度测定值对重量测定值进行 修正结果的曲线图；\n图7为表示在图1装置上安装防风罩状态的剖面图；\n图8为表示本发明第2实施例主要部分构造图；\n图9为表示本发明第3实施例主要部分构造图；\n图10为表示本发明第4实施例主要部分构造图。\n以下，参照附图对本发明实施例作详细说明。\n图1-3表示本发明第1实施例。该装置为应用VAD法制造光 纤用多孔质母材的装置。图中，11为垂直的旋转轴，13为设置在旋 转轴11下端上的夹头，15为在夹头13上握持的起发件，17为附着 在起发件15上，成长中的光纤用多孔质母材，19为把粉尘(玻璃微 粒)吹附在多孔质母材17下端上的喷烧器。\n该装置具有轴支承件23，它通过轴承21支承旋转轴11的上部， 使其可自由旋转。用固定在此轴支承件23上端的电动机25旋转 驱动旋转轴11。\n此外，27表示按照多孔质母材17的成长而上升的垂直移动 体，29为与垂直移动体27的内螺纹部啮合的丝杆，31为使丝杆29 旋转的电动机，33为引导垂直移动体27垂直移动的导杆。垂直移 动体27因丝杆29的旋转而垂直上升或下降。\n垂直移动体27具有垂直部27a，用两根平行的连杆35A、35B连 接此垂直部27a和上述轴支承件23。连杆35A、35B和垂直移动 体的垂直部27a的连接部37A、37B以及连杆35A、35B和轴支承 件23的连接部39A、39B都由轴和轴承构成，高精度地制成使其除 了进行旋转外，沿其它方向完全不产生运动。此外，使连接部37A、 37B间距离和连接部39A、39B间距离相同，使连接部37A、39A间 距离和连接部37B、39B间距离也相同。\n就是将垂直移动体的垂直部27a和轴支承件23，以及两根连杆 35A、35B构成平行连杆机构。据此，能使轴支承件23保持垂直状 态相对垂直移动体27自由上下运动。尤其是当平行连杆35A、35B 处于大致水平状态时，能使轴支承件23和支承在其上面的旋转轴 11基本上作垂直上下运动。\n将测力传感器样的重量传感器41设置在下侧连杆35B的顶端 部和位于其下的垂直移动体27之间。将此重量传感器41固定在 垂直移动体27上，且按照以其上端不使连杆35B的顶端部下降那 样地进行支承。使连杆35B在其顶端部被支承在重量传感器41上 的状态形成大致水平。为了对加在重量传感器41上的荷重进行调 整，在连杆35B的后端一侧上安装平衡配重43。此外，为了防止在 重量传感器41上施加过载，在垂直移动体27上设置限制器45，限 制器45在通常状态不与连杆35B接触。\n当按上述那样构成时，由于因多孔质母材17成长引起的重量增 加部分成为使轴支承件23下降的力，完全加在重量传感器41上， 从而能用重量传感器41测定多孔质母材17的重量。此外，由于没 有必要在轴11上安装重量传感器，因此可以不使旋转轴11刚性下 降。再有，采用平行连杆机构的允许上下运动机构与采用直线导向 或花链轴的允许上下运动机构相比，上下运动时的磨擦阻力小，相 对于上下运动以外方向的刚性大，且组装调整容易，此外，即使由于 多孔质母材17的重量使轴支承件23向下产生微小变位，多孔质母 材17下端位置的水平方向的变位量也可忽略不计，因此，对多孔质 母材的制造不产生任何影响。\n加在重量传感器41上的重量Q和加在轴支承件23上的重量 R(等于多孔质母材17的重量)根据力矩平衡关系，用下式1表示。\nR=Q·(a+b)/a……(1)\n另外，在垂直移动体27上安装有加速度传感器47。加速度传 感器47能测出垂直移动体27上升时的加速度。重量传感器41在 垂直移动体27上升速度上产生正的加速度时测出的重量比实际重 量大，在产生负加速度时测出的重量比实际的重量小。因此，该装 置使重量传感器41的输出和加速度传感器47的输出都输入修正 回路49，按照加速度大小对重量传感器41的重量测定值进行修 正。预先研究加速度和重量测定值关系，使存入修正回路49内。 可把被修正回路49修正的重量值用于使垂直移动体27上升的电 动机31的控制或向喷烧器19供给原料燃气的控制。\n下面，对重量测定值的修正方法作更具体的说明。当垂直移动 体27静止时或等速上升时，由于在重量传感器41上无加速度作用， 对重量传感器41测定的重量值无需进行修正。当垂直移动体27 从静止转变为上升或从上升转变为静止时，在重量传感器41上有 加速度作用。此加速度使加在重量传感器41上的与质量成比例的 力，也就是作为惯性力作用于重量传感器41上。就是说多孔质母 材17的质量小时，惯性力小，多孔质母材17的质量大时惯性力大。 此外，即使根据重量测定机构(包含平行连杆机构的可动部和旋转 轴11等)的质量来看，惯性力也是不同的。其中的关系可用下述式 2表示。\nR=P·G+(P+K)·α……(2)\n这里，P为多孔质母材的真正质量(kg)，\nR为测定的多孔质母材质量(kgf)，\nα为测定的加速度(m/s2)，\nK为重量测定机构的等价质量(kg)，\nG为重力加速度(m/s2)。\n而且，用式(2)的变换形式的下述式(3)对测定的多孔质母材的 重量值R进行修正。\nP=(R-K·α)/(G+α)……(3)\n这样，就能实时，并以非常高的精度测定多孔质母材的重量。\n接着，对使用图1所示装置进行实验的结果进行说明。首先，对 一面使旋转轴11按20rpm的转速旋转，且载置0-2000g的重锤时 的测定精度进行了评价。其结果表示在图4上，其滞后性、直线性、 再现性大致在1g以内，这样的结果能经受实用。此外，旋转轴11 的刚性，在夹头13部分沿水平方向为200g/mm。为了比较，在将重 量传感器(测力传感器)设置在旋转轴中间的传统装置中，其滞后 性、直线性、再现性在1g以内，这和本发明装置同等，然而，其旋 转轴的刚性则低至70g/mm。\n下面，对于不载置重锤的情况，上升时的加速度变动和重量测定 值变动的测定值如图5所示，可以看出两者的波形相似，从对其进 行比较，可求出重量测定机构的等价质量K为4.3kg。因此，用加 速度测定值对重量测定值进行的修正如图6所示，重量值的变动在 1g范围以内。接着，载置2kg的重锤，用式(3)对上升时的重量进 行修正的同时进行测定，其重量测定值的变动仍然在1g范围以 内。\n接下来，使用图1的装置，在制造多孔质母材17的同时，测定其 重量，其实时测定值和后来测定的多孔质母材17的正确重量值之 间的差在3g以内。\n此外，由于本发明装置能感受极微小的力，例如因室内的风也能 使测定值变动，为了防风，希望在轴支承件23和连杆35A、35B等 的平行连杆机构的可动部周围设置图7所示的防风罩51。\n图8表示本发明第2实施例。此装置和图1的装置的区别在于 使垂直移动体27的上端部27b位于轴支承件23的正上方，在轴支 承件23和垂直移动体的上端部27b之间设置拉伸负荷检测型重量 传感器41以及在轴支承件23上安装加速度传感器47。希望将重 量传感器41设置在旋转轴11的正上方。这样，由于加在重量传感 器41上的重量和多孔质母材17的重量相等，使校正容易进行。此 外，也具有能使装置小型紧凑的优点。\n图9表示本发明第3实施例，由于由测力传感器构成的重量传 感器41对温度影响相当敏感，为了提高测定精度，最好使重量传感 器41的温度保持一定。因此，图9的装置上在重量传感器41上安 装加热器53和温度传感器55，用温度调节器57使重量传感器41 的温度保持一定。\n图10表示本发明第4实施例。当存在多孔质母材17偏心或旋 转轴11弯曲等情况，会使重量测定值产生和旋转同步的变动。图10 的装置是为了防止发生此变动，就是通过用回转式编码器59写入 旋转轴11的旋转进行和旋转同步的重量测定。这样，能消除由于 旋转引起的重量测定值的变动。\n此外，在图7-10的各装置中，由于使与图1装置的各部相对应 的部分带与图1相同的编号，所以不再进行和图1重复的说明。\n根据以上所述的本发明，能不使旋转轴的刚性降低，和能实时、 正确地测定多孔质母材的重量。此外，在重量测定值中通过对相应 加速度变化进行修正，能提高测定精度。