光纤线的制造装置以及制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤线的制造装置以及制造方法，特别涉及适于在通过对光纤母材进 行拉丝来制造光纤裸线时稳定地对大型光纤母材进行拉丝的光纤线的制造装置以及制造 方法。
[0002] 本申请主张于2013年6月24日在日本申请的特愿2013-131904号的优先权，并 在此引用其内容。
【背景技术】
[0003] -般情况下，作为石英玻璃系光纤线的制造装置而广泛使用如图5所示的装置。 光纤线的制造装置10构成为具备纺丝用加热炉14、冷却装置18、树脂包覆装置（涂覆装 置）20、硬化装置22、牵引绞盘26以及卷绕装置28。纺丝用加热炉14具备用于将光纤母 材12加热熔融的加热器14A。冷却装置18对从纺丝用加热炉14朝下方线状地拉出的光纤 裸线16进行强制冷却。树脂包覆装置（涂覆装置）20利用保护包覆用的树脂对冷却后的 光纤裸线16进行包覆。硬化装置22使由树脂包覆装置20所包覆的树脂硬化，其由紫外线 (UV)照射装置及热交联装置等构成。牵引绞盘26对保护包覆用的树脂已硬化后的状态的 光纤线24进行牵引。
[0004] 在通过这样的光纤线的制造装置制造光纤线的情况下，首先，在纺丝用加热炉14 中将构成光纤裸线的原料的光纤母材（石英系玻璃母材）12加热至2000°C以上的高温而 使其熔融。接下来，从纺丝用加热炉14的下部，在高温状态下伸长为光纤裸线16的同时而 向下方呈细线状地拉出（纺丝）。接着，利用冷却装置18将光纤裸线16冷却至可利用树脂 进行涂覆的温度。然后，利用树脂包覆装置20将用于保护的树脂在未硬化状态下包覆（涂 覆）于冷却至所需温度的光纤裸线16。然后，在硬化装置22中通过UV硬化或加热硬化等 将该包覆树脂硬化，从而制成具备保护包覆层的光纤线24。然后，光纤线24经由牵引绞盘 26而被卷绕装置28卷绕。
[0005] 然而，在这种光纤线的制造中，以提高生产率为目的，既要实现光纤母材的大型 化，又要实现拉丝速度的高线速化。而且，伴随着拉丝速度的高线速化会产生各种课题。例 如，容易产生光纤母材与加热炉之间的密封性（气密性）的问题、从加热炉14拉出的光纤 裸线16相对于树脂包覆装置20的导丝嘴孔的调心的问题等，这些问题要求被解决。
[0006] 即，在纺丝用加热炉中，为了防止加热炉内部的炭部件等氧化而向加热炉内供给 氩气等惰性气体。在该情况下，要求光纤母材的周围的加热炉内空间的密封性（气密性）、 特别是光纤母材的外周面与加热炉上部的开口部分之间的密封性稳定。即，若光纤母材的 外表面与加热炉上部开口端之间的间隙不均匀的话，则加热炉内的气流不均匀，从而光纤 裸线的外径变动变大，进而光纤母材加热温度也变得不均匀。其结果是，从加热炉拉出的光 纤裸线的剖面形状有可能大幅度地偏离真圆（成为非圆）。另外，伴随着光纤母材的大型 化，光纤母材的外径变动也变大，另外，光纤母材也容易产生弯曲（挠曲）。因此难以将光纤 母材的外表面与加热炉上部开口端之间的间隙维持为均匀而使密封性（气密性）稳定。
[0007] 另外，在光纤线的制造中，需要使从加热炉向铅垂下方拉出的光纤裸线的位置准 确地对准树脂包覆装置的导丝嘴中心位置。即，若从加热炉拉出的光纤裸线不通过树脂包 覆装置的导丝嘴中心，则树脂相对于光纤裸线的包覆会不均匀，从而有可能产生包覆层厚 度不等的问题。因此需要使光纤裸线的位置与树脂包覆装置的导丝嘴中心位置一致，一般 将这一过程称为调心。然而，伴随着光纤母材的大型化，母材的弯曲（挠曲）也容易变大， 因此调心也变得困难。
[0008] 而且，上述加热炉的密封性的稳定化以及调心的适当的控制会随着拉丝速度的增 大而相应地逐渐变得困难。
[0009] 然而，在专利文献1中，如图6所示，在加热炉14的上部设置有与加热炉内加热空 间15连接的筒状的屏蔽管（shield pipe)30。屏蔽管30使纺丝用加热炉14的内部空间 (加热空间）15与光纤母材12之间的密封性（纺丝用加热炉14的气密性）稳定。另外，专 利文献1中公开了一种具有输送杆32、密封部件34以及连结部件36的光纤拉丝炉（纺丝 用加热炉）。输送杆32设置于屏蔽管30内，根据光纤母材12的拉丝量下降。另外，密封部 件34设置于输送杆32的下端部周围，以能够在屏蔽管30内上下移动的方式嵌合。并且， 连结部件36设置于输送杆32的下端部，并将其下端部与光纤母材12的上端部连结起来。
[0010] 在专利文献1中，加热炉14的密封性通过屏蔽管30与屏蔽管内的密封部件34之 间确保。因此，公开了如下情况，即：不取决于光纤母材直径而能够维持稳定的密封性，从而 实现良好的拉丝。
[0011] 在专利文献2中公开了如下情况，即：在拉丝用加热炉的上侧设置有沿水平面内 的X方向、Y方向调整光纤母材的位置的调整装置（调心控制装置）。具体而言，公开了如 下情况：在加热炉的正下方对从加热炉向铅垂下方拉出的光纤裸线的位置进行检测，并将 检测的信号输入调心控制装置来控制母材位置。另外，在用于对光纤母材进行把持的夹头 (chuck)把持为偏心或母材本身弯曲等的情况下，则设置于拉丝用加热炉的上部开口端的 气密板（上部气密板）与母材之间的间隙有可能不对称，或两者有可能接触。因此，在该专 利文献2中公开了通过控制上部气密板的位置来将上述间隙保持为恒定的情况。
[0012] 而且，与专利文献2相同，在专利文献3中公开了在拉丝用加热炉的正下方检测光 纤裸线的位置并根据该检测信号来调整光纤母材的位置的情况。这里，作为母材位置的调 整方法，公开了如下方法，即：不是仅移动把持母材的支架部分，而是将纺丝用加热炉以及 母材支架固定于单一的可动工作台，并能够使该工作台在水平面内滑动，从而利用可动工 作台正下方的光纤位置检测装置来检测光纤裸线的位置，根据该位置检测信号来使可动工 作台进行滑动。另外，这样一来，还公开了将调心装置夹装于可动工作台与支承台之间且不 使其他机构大型化、复杂化的情况。
[0013] 对上述的各专利文献所记载的现有技术的概要进行总结，内容如下。
[0014] 专利文献1 :为了使拉丝用加热炉的密封性得以稳定化，将屏蔽管与加热炉的上 部连接起来，并在屏蔽管的内表面与输送杆的周围的密封部件的外表面之间进行密封。
[0015] 专利文献2 :对支承光纤母材的支架部以及拉丝用加热炉的上部气密板同时进行 调心。
[0016] 专利文献3:为了对光纤裸线位置进行调心，将拉丝用加热炉与母材支架载置于 同一工作台，连同工作台一起进行调心。
[0017] 上述专利文献1~3的各技术中分别存在如下问题。
[0018] 即，在专利文献1的情况下，不存在调心机构，因此无法应对光纤母材较大的情况 下的挠曲、弯曲。
[0019] 另外，在专利文献2的情况下，不存在屏蔽管，因此难以确保在使用光纤母材沿长 度方向存在外径变动的母材时的密封性。另外，针对每个母材需要使用与该母材的外径相 配合的气密板，在以各种直径的光纤母材为对象的情况下，气密板的更换变得繁琐。
[0020] 而且，在专利文献3的情况下，未消除纺丝用加热炉与光纤母材之间的偏心。因 此，在母材弯曲的情况下或母材设置位置偏离纺丝用加热炉的中心的情况下，施加于母材 的热的分布在周向上不均匀。因此，光纤裸线剖面的真圆性变差，从而拉丝用加热炉内的气 流变得不均匀，光纤裸线的外径变动变大。
[0021] 因此，在以往提出的各技术中，对于光纤母材的弯曲、挠曲、光纤母材外径在长度 方向上的变动或每批母材外径的偏差，难以始终稳定且有效地确保密封性。
[0022] 此外，根据情况的不同，也考虑过将专利文献1~3的技术进行组合，但即便将它 们组合，也存在如下问题。
[0023] 例如在将专利文献1的技术与专利文献2的技术进行组合的情况下，需要对屏蔽 管本身进行调心，因此除了对于拉丝用加热炉的上部与屏蔽管的连接部（接触部）的密封 方法以及可动构造方面会产生课题之外，调心装置也变得大型、复杂。
[0024] 另外，在将专利文献1的技术与专利文献3的技术进行组合的情况下，能够将拉丝 用加热炉、输送杆以及屏蔽管所有这些载置于同一可动工作台来使它们移动，但如上所述， 残留有未消除拉丝用加热炉与光纤母材间的偏心的问题。
[0025] 专利文献1 :日本国特开平3-37128号公报
[0026] 专利文献2 :日本国特开昭60-137842号公报
[0027] 专利文献3 :日本国特开平4-130030号公报
【发明内容】
[0028] 本发明是以上述情况为背景而完成的，其课题在于提供具备能够对于光纤母材的 弯曲、挠曲、光纤母材外径在长度方向上的变动或每批的母材外径的偏差而始终能够稳定 且有效地确保密封性的密封部件，且不会导致设备大型化、复杂化的光纤线的制造装置，以 及使用该光纤线的制造装置的光纤线制造方法。
[0029] 对于用来解决上述课题的方法而重复各种实验?研宄，其结果是，发现向专利文献 1所示的装置附加调心机构，同时取代专利文献1所示的装置内的屏蔽部件（单一构造的部 件），而使用分成两部分的密封部件，由此能够解决上述课题，从而形成本发明。
[0030] 本发明的第一实施方式所涉及的光纤线的制造装置具备：纺丝用加热炉，其形成 加热空间，并能够在上述加热空间加热熔融石英系的光纤母材；筒状的屏蔽管，其具有内周 面，并设置于上述纺丝用加热炉的上部，形成与上述加热空间在铅垂方向上连续的空间；输 送杆，其具有安装上述光纤母材的下端和配置于上述屏蔽管的内侧的下部，并能够沿铅垂 方向将上述光纤母材插入上述加热空间；调心机构，其能够沿水平方向移动上述输送杆； 内侧密封体，其安装于上述输送杆的上述下部，并伴随着上