专利名称：母材的装卸方法及光纤的制造方法
技术领域：
本发明涉及相对支承体装卸在光纤的制造时使用的母材的方法和应用该装卸方法的光纤的制造方法。
背景技术：
为了制造光纤，需要依次进行多个工序。具体地说，是以下工序(a)应用VAD法或外接法等，使由玻璃构成的微粒子堆积于靶，制造石英多孔质母材的工序；(b)使石英多孔质母材在烧结炉中脱水和烧结，制造透明的光纤母材的工序； (c)对光纤母材的前端部进行加工的工序；(d)由母材分析器(preform analyzer)测定光纤母材的折射率分布；(e)使光纤母材成为丝线而制作光纤的工序等。这些工序中，需要将靶、石英多孔质母材、光纤母材等各母材悬架支承于固定的棒状的支承体。在日本特开平11-322357号公报和日本特开2004-115289号公报中，作为在由支承体支承母材时的母材相对于支承体的装卸方法，公开有在母材的上端部和支承体分别设置贯通孔，将连结销插入并贯通这些贯通孔，从而连结母材和支承体的方法。参照图11具体说明上述连结方法。首先，如图11的PartA所示，使用握持装置(省略图示)使母材2上升，使上端部 20向设置于支承体3的下端部的凹部30嵌合。在母材2的上端部20设置有第一贯通孔 20a。在支承体3的凹部30设置有第二贯通孔30a。在嵌合时，以使这些贯通孔连通的方式使母材2和支承体3的位置相匹配。另外，在图11中，仅对支承体3显示其截面。接着，如图11的PartB所示，将棒状的连结销9插入并贯通第一贯通孔20a和第二贯通孔30a。进一步，如图11的PartC所示，使用握持装置使母材2稍稍下降，将母材2 悬架在连结销9上，由此支承母材2。连结销9通常由石英玻璃构成。接着，在对母材2进行期望的处理之后，如图11的PartD所示，使用握持装置使处理后的母材2稍稍上升。由此，不对连结销9施加由母材2产生的向下的力，解除母材2向连结销9的悬架。接着，如图11的PartE所示，从第一贯通孔20a和第二贯通孔30a拔出连结销9， 从支承体3取下母材2。该现有的装卸方法具有不仅简便，而且使用的母材和连结销的加工也容易等优点，因此在光纤的各种制造工序中被广泛普及。通常，第一贯通孔20a和第二贯通孔30a的内径均设定为比连结销9的外径仅稍大的尺寸。其理由是若内径与连结销9的外径相比过大，则在支承母材2时，母材2容易相对支承体3产生错位，而且母材2和支承体3的强度容易下降而破损。由此，如图11的PartD所示，需要精密地进行为了在使母材2上升时能够拔出连结销9的第一贯通孔20a和第二贯通孔30a的位置匹配。这是因为，当使母材2过度上升时，会使连结销9破损而不能够使用。此外，在最坏的情况下，连结销9会折断，母材掉下。为了提高连结销9的强度，提出使用由氮化硅、氧化铝等陶瓷或钼等金属构成的连结销。但是，在使用由陶瓷构成的连结销时，有在母材的内部混入杂质的可能性。而且，在石英多孔质母材的脱水和烧结工序中， 连结销曝露在高温的氯气气氛下，因此会产生劣化。在为由金属构成的连结销的情况下，使用钼等难以劣化的材质的连结销成本高，因此缺乏实用性。由此，作为连结销，不得不使用由石英玻璃构成的连结销。因此，在现有技术中，在图11的PartD和PartE所示的从母材2的上升到卸下的工序中，迫使操作者基于经验慎重地进行操作。例如，在难以拔出连结销9的情况下，难以判断其原因是由于母材2依然保持悬架于连结销9的状态，还是由于虽然母材2向连结销9 的悬架被解除，但在第一贯通孔20a或第二贯通孔30a与连结销9的间隙中夹有玻璃微粒子等异物等。在该情况下，需要重复进行母材2的上升和下降，以更大的力量尝试拔出连结销9。在自动进行这些操作的情况下也是同样的。而且在该情况下，设备变大。但是，即使进行这些操作，结果也不能够抑制连结销的破损。这样，存在不能够完全抑制连结销和母材的破损的问题。进一步，存在操作效率低的问题。因为存在这样的危险性，所以存在难以处理大型母材的问题。
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种对于大型的母材的装卸也能够应用的母材的装卸方法，在母材相对于支承体的装卸中，不会使各种材料和使用部件破损， 能够简便地进行装卸。本发明的母材的装卸方法是在光纤的制造中使用的母材对于支承体的装卸方法， 将连结销插入并贯通设置于上述母材的贯通孔和设置于上述支承体的贯通孔，使上述母材悬架于插入并贯通上述贯通孔的上述连结销，由此将上述母材安装于上述支承体；在伴随上述母材相对于上述连结销的悬架的解除，上述连结销由于基于重力的力矩的作用围绕插通轴旋转之后，将上述连结销从上述贯通孔拔出，由此从上述支承体卸下上述母材。上述母材和上述支承体中的至少一方能够沿上下方向移动，上述母材相对于上述支承体的相对的上下方向的位置能够调节，在将上述连结销插入并贯通上述贯通孔时，使上述母材相对于上述支承体相对上升，使设置于上述母材的贯通孔的位置和设置于上述支承体的贯通孔的位置匹配，之后将上述连结销插入并贯通这些贯通孔，在将上述母材安装于上述支承体时，使上述母材相对于上述支承体相对下降，使上述母材悬架于上述连结销， 在从上述支承体卸下上述母材时，使上述母材相对于上述连结销相对上升，解除上述母材对上述连结销的悬架。可以采用下述结构，上述连结销具有向上述母材的贯通孔和上述支承体的贯通孔插入并贯通的插通部；以及与上述插通部成规定角度的非插通部，在将上述母材安装于上述支承体时，以上述非插通部的中心轴与重力方向所成的角度为0°和180°以外的角度的方式，将上述连结销配置于上述贯通孔。上述力矩可以为IX 10_2 (N· cm)以上。
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上述连结销的材质可以为石英玻璃。可以采用上述连结销无色透明，或者上述连结销的一部分为白色的结构。可以采用上述支承体具有能够装卸的连接部件，使上述连接部件和上述母材连结的结构。本发明的另一方式的光纤的制造方法具有利用上述装卸方法将母材相对于支承体进行装卸的装卸工序。选自使玻璃微粒子向靶沉积而制造石英多孔质母材的工序、使上述石英多孔质母材烧结或者脱水以及烧结而制造光纤母材的工序、加工上述光纤母材的前端的工序以及使上述光纤母材成为丝线而制造光纤的工序中的一个以上的工序，可以具有上述装卸工序。根据本发明，能够不使各种材料、使用部件破损地简便地进行母材对支承体的装卸，也能够应用于大型母材的装卸。
图1是本发明的一实施方式中使用的连结销的正面图；图2是举例表示使图1的连结销插入并贯通母材和支承体的贯通孔的状态的正面图；图3是说明使图1的连结销插入并贯通母材和支承体的贯通孔的状态的正面图；图4A是表示本发明的一实施方式中使用的连结销的变形例的正面图；图4B是表示本发明的一实施方式中使用的连结销的变形例的正面图；图4C是表示本发明的一实施方式中使用的连结销的变形例的正面图；图4D是表示本发明的一实施方式中使用的连结销的变形例的正面图；图5A是表示本发明的一实施方式中使用的连结销的变形例的正面图；图5B是表示本发明的一实施方式中使用的连结销的变形例的侧面图；图6A是说明本发明的一实施方式的装卸方法的正面图，是部分表示支承体的截面的图；图6B是说明本发明的一实施方式的装卸方法的侧面图，是部分表示支承体的截面的图；图7A是举例表示本发明的一实施方式中使用的具有连接部件的支承体的正面图；图7B是图7A的A-A线的横截面图；图8是举例表示使用连接部件，使图1的连结销插入并贯通母材和支承体的贯通孔的状态的正面图；图9是表示实施例1 10、比较例1 4中的连结销的表面粗糙度与作用于连结销的力矩的关系的图，是描绘有测定值的图表；图10是说明参考例1和2的装卸方法的正面图；以及图11是说明使用连结销使母材和支承体连结的现有的支承方法的侧面图。
具体实施例方式(母材的装卸方法)
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本发明的一实施方式的母材的装卸方法是母材相对于用于悬架支承制造光纤中使用的母材的支承体的装卸方法，在上述母材的上端部和上述支承体上，设置有用于使连结它们的连结销插入并贯通的贯通孔，在上述母材和支承体的贯通孔中插入并贯通上述连结销，使上述母材悬架于该连结销，由此将上述母材安装于上述支承体的母材的安装工序中，以伴随上述母材的悬架解除，利用基于重力的力矩作用能够围绕插通轴旋转的方式配置上述连结销，在将上述母材从上述支承体卸下的母材的卸下工序中，在上述连结销的旋转之后，从上述贯通孔拔出上述连结销。在本实施方式的装卸方法中，调节连结销的形状和插通时的配置，使得在没有对连结销施加重力以外的向下的力时，利用基于重力的力矩的作用，连结销能够围绕插通轴旋转，由此发挥其优异的效果。在本实施方式中，母材是指在光纤制造中使用的全部材料，具体地说，能够举出用于制成丝线而成为光纤的光纤母材、用于进行烧结或者脱水以及烧结而成为光纤母材的石英多孔质母材、用于使成为玻璃的微粒子堆积而成为石英多孔质母材的靶等。母材通常在端部具有虚设部，该虚设部是用于利用支承体进行支承的部位，是在光纤的制造中不被供给的部位。虚设部通过例如使用加热熔接等方法使虚设部件与母材主体连接而设置。此外，也能够不使虚设部件与母材主体连接，而令母材的端部为虚设部。在本实施方式中，母材指的是在端部具有这样的虚设部的材料。而且，如后所述，在虚设部上设置有用于向支承体进行连结的贯通孔。以下参照附图，详细说明本实施方式。图1是举例表示在本实施方式中使用的连结销的正面图。连结销11为大致L字状，长轴部Ila和短轴部lib所成的角度^为卯。。连结销11的长轴部Ila和短轴部lib的任一个都能够成为向贯通孔的插通部，因此连结销11 的通用性高。而且，连结销11制作容易。连结销11的材质没有特别限定，可以与公知的连结销的材质相同。连结销11的材质优选为玻璃类，更优选为石英玻璃。连结销11的颜色优选为无色透明，或一部分为白色。只要连结销11的一部分为白色，则视觉确认性良好，由此连结销11的操作性提高。此外，作为连结销11，通过使用由在石英玻璃中含有微量的气泡的不透明玻璃构成的连结销、擦磨处理表面的一部分或整个面的玻璃构成的连结销、以玻璃微粒子对表面的一部分或整个面进行涂层的连结销等，能够提高连结销11的耐热性。进一步，如上所述连结销11的一部分为白色，因此连结销的操作性也提高。此外，通过对连结销11的表面的一部分或整个面进行火焰研磨，能够减小表面粗糙度(Ra)。由此，在后述的本实施方式的装卸方法中，能够更容易地使连结销旋转。进一步，在连结销11的制作时，通过在进行了火焰研磨、延伸加工、擦磨处理等之后，进行退火(加热处理)，能够抑制裂纹的产生。长轴部Ila和短轴部lib中的任一个成为向母材和支承体的贯通孔的插通部，剩下的一个成为产生使连结销11围绕其插通轴旋转的力矩的部分。能够任意地选择使长轴部Ila和短轴部lib中的哪一个成为向贯通孔的插通部。另外，此处表示了长轴部Ila的轴向的长度Lal和短轴部lib的轴向的长度Lbl不同的例子，但两者的长度也可以相同。
长轴部Ila和短轴部lib各自的与轴向垂直的截面均为大致圆形状。长轴部Ila 和短轴部lib各自的直径(长轴部Ila的外径dal和短轴部lib的外径dbl)除了前端部外为一定的尺寸。长轴部Ila和短轴部lib的前端部均为外径逐渐缩小的锥状或曲面状。另外，长轴部Ila和短轴部lib的至少一方的前端部也可以不像这样变化外径，而为一定的外径。通过使成为向贯通孔的插通部的前端部如上所述变化外径，能够容易地进行连结销向贯通孔的插入并贯通和从贯通孔的拔出。长轴部Ila和短轴部lib中成为向贯通孔的插通部的部分的长度(Lal或Lbl)，除了没有成为插通部的部分的外径部分之外，与插通长度相同或大于插通长度即可。“插通长度”通常是指，使用的母材和支承体的贯通孔的长度中较长的一方。通常，例如对于40 50kg左右的母材来说，考虑到使用的支承体3的大小，成为插通部的部分的长度优选为 10 15cm。另一方面，长轴部Ila和短轴部lib中没有成为向贯通孔的插通部的部分(非插通部)的长度，只要为能够产生使连结销11旋转的足够的力矩的长度即可。由此，非插通部的长度能够考虑其形状等适当地进行设定。例如，在为截面形状大致一定的棒状的非插通部的情况下，非插通部的长度对于40 50kg左右的母材来说，优选为Icm以上。非插通部的长度的上限没有特别限定，但考虑到操作性，优选为12cm左右。长轴部Ila的外径dal和短轴部lib的外径dbl的大小能够根据母材2和支承体3 的大小等适当地进行调节。例如，对于40 50kg左右的母材来说，长轴部Ila的外径dal 和短轴部lib的外径dbl的大小优选为1 5cm。参照图2说明作用于连结销11的力矩。图2是举例表示将连结销11插入并贯通于贯通孔的状态的正面图。但是，仅显示支承体的截面。对使用图11中说明的母材2和支承体3的情况进行说明。S卩，在母材2的上端部20上设置有第一贯通孔20a。在支承体3的凹部30上设置有第二贯通孔30a。这些贯通孔均大致形成在一条直线上，与轴垂直的截面的形状为大致圆形状。通过为这样的形状，连结销11的插入并贯通以及拔能够变得更为容易。母材2的上端部20与设置于支承体3的下端部的凹部30嵌合。连结销11的长轴部Ila插入并贯通第一贯通孔20a和第二贯通孔30a。说明对连结销11中的短轴部lib 作用的力矩。令短轴部lib的长度方向与铅直方向(此处与母材的轴向一致)所成的角度为 θ。令作用于短轴部lib的轴向中央部的重力为Fbl (N)。作用于连结销11的力矩M(N*cm) 成为由下式(1)表示的作用于短轴部lib的力矩Mb (N· cm)。Mb = FblXLblCos θ /2............(1)另外，基于图2的配置方式的力矩M忽略了连结销11中作为向贯通孔的插通部的长轴部Ila的影响。其理由是，考虑到在本实施方式中使用的连结销11的尺寸，其对力矩产生的影响极小。作为连结销的插通部对力矩产生的影响，能够举出基于与贯通孔间的摩擦力的力矩所引起的影响。此处，参照图3说明令长轴部Ila的质量为W(kg)时作用于连结销11的力矩 M(N*cm)。令作用于长轴部Ila的摩擦力为Fal (N)。令第一贯通孔20a和第二贯通孔30a 与长轴部Ila之间的摩擦系数为μ。基于该摩擦力的力矩Ma (N· cm)在令Mb的方向为正方向时，由下式⑵表示。Ma = -FalXdal/2 = μ X9. 8WXdal/2...... (2)通常认为玻璃面间的静摩擦系数为0. 94左右。但是，在将该值应用于上述式(2) 时，Fal变为非常大的值，因此在计算上连结销11几乎不旋转。因此，计算和实际状态不符合。推测这是因为没有考虑到摩擦系数很大程度上受到作为对象的物体的形状和表面状态等要素的影响。对此，根据包含后述的实施例等的研究结果，本发明者们发现，在上述式(2) 中使μ为0.01左右时，能够得到与实际状态极为符合的计算结果。根据以上的观点可知，通常情况下，不考虑力矩Ma而仅考虑由上述式(1)表示的力矩Mb来选择连结销11就足够了。而且，例如在长轴部Ila的外径dal与短轴部lib的外径 dbl相比极大等的不能够忽略力矩轧的影响的情况下，使作用于连结销11的力矩M(N*cm) 为Mb+Ma，来选择连结销11即可。在图1中，说明了作为大致L字状的连结销，除去前端部或包含前端部的长轴部 Ila和短轴部lib为大致圆柱状的棒状的情况，但本发明并不限定于此。例如，长轴部Ila 和短轴部lib中没有成为插通部的部分也可以具有朝向前端部外径扩大的形状。通过具有这样的形状，能够使作用于连结销的力矩进一步增大，得到更优异的本发明的效果。图4A 图4D是举例表示具有这样的形状的连结销中使长轴部为插通部的连结销的正面图。图4A的连结销111中不是前端部的部分为大致圆柱状，前端部具有短轴部111b， 其具有外径比上述大致圆柱状部位大的大致球状部。图4B的连结销112具有朝向前端部外径扩大的大致圆锥台状的短轴部112b。图4C的连结销113具有短轴部113b，朝向前端部外径扩大，在侧面具有该扩大率朝向前端部逐渐减少的曲面。图4D的连结销114具有短轴部114b，该短轴部114b是外径不同的两种大致圆柱状的部位以外径较大的一方构成前端部的方式相连接。另外，图4A 图4D所举例表示的连结销是应用于本发明的连结销的一个例子，连结销并不限定于此。例如在图4A中，短轴部的前端部的形状也可以不是大致球状，而是大致圆柱状、大致圆锥台状、大致棱柱状、大致方锥台状等。此外，在图4B中，短轴部的形状也可以不是大致圆锥台状而是大致方锥台状等。此外，在图4C中，外径的扩大率也可以朝向前端部而逐渐增大。此外，在图4D中，短轴部的形状也可以不是大致圆柱状，而是大致圆锥台状、大致棱柱状、大致方锥台状等。而且，在图4A 图4D的连结销之外，也可以组合多种形状来构成连结销。长轴部Ila和短轴部lib中成为插通部的部分也同样可以为大致圆柱状以外的形状。作为优选的形状，能够举出与轴向垂直的截面的外径一定的形状。更具体地说，能够举出大致棱柱状的形状。在长轴部Ila和短轴部lib除去前端部或包含前端部为大致圆柱状以外的形状的情况下，优选与其轴向垂直的截面的直径的最大值与上述dal或dbl同样。长轴部Ila和短轴部lib各自与轴向垂直的截面的形状可以相同也可以不同。而且，长轴部Ila和短轴部lib各自的直径的大小可以相同也可以不同。此外，此处表示了 ^为卯。的例子，但也可以为90°以外的角度。
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但是，在Lal和Lbl的大小一定的情况下，为90°时作用于连结销11的力矩最大。图5A是表示本实施方式中使用的连结销的变形例的正面图。图5B是表示本实施方式中使用的连结销的变形例的侧面图。连结销12为大致T字状。即，长轴部和短轴部的连接部向短轴部的轴向中央部移动，连结销12在该点上与上述连结销11的结构不同。连结销12在用手易于握持、处理容易的方面比连结销11更有优势。连结销12由长轴部12a和短轴部12b构成。短轴部12b以与长轴部12a的连接部为分界，由第一短轴部^b1和第二短轴部12 构成。长轴部12a与第一短轴部Ub1所成的角度Ψ21、长轴部12a与第二短轴部12 所成的角度U^2均为90°。此外，第一短轴部12bi与第二短轴部12 所成的角度Ψ2(1为 180°。而且，长轴部12a的外径da2、第一短轴部Ub1的外径db21、第二短轴部12 的外径 db22除了前端部均是相同的。但是，在本实施方式中，这些外径中的至少一个可以与另两个不同。连结销12中长轴部1 成为向贯通孔的插通部，短轴部12b成为产生力矩的部位。此处，表示了长轴部12a的轴向的长度La2与短轴部12b的轴向的长度Lb2 (即第一短轴部Ub1的轴向的长度Lb21和第二短轴部12 的轴向的长度Lm2的和)不同的例子，但也可以是相同的。此外，此处表示了第一短轴部Ub1与第二短轴部12 所成的角度I^tl为180°的例子，但是也可以小于180°或大于180°，能够任意地设定。但是，在本实施方式中，因为能够容易地制造连结销且能够得到充分的效果，所以优选角度为180°。此外，此处表示了 Ψ21和U^2均为90°的例子，但Ψ21和U^2可以为相互不同的角度，可以小于90°也可以大于90°。但是，在固定Lb21和‘2的大小的情况下，Ψ21和F22 均为90°时作用于连结销11的力矩最大。而且，这样的连结销12容易制作。连结销12除了上述方面以外与连结销11为同样的结构。由此，例如第一短轴部 Ub1和第二短轴部12 中至少一方的形状也可以与连结销11的短轴部lib同样，为具有朝向前端部外径扩大的部位的形状(图4A 图4D所示的形状)。对于作用于连结销12的力矩，与连结销11的情况同样地，使作用于第一短轴部 Ub1和第二短轴部12 的两个力矩相加即可。即，在图2中，使用连结销12代替连结销11， 以第一短轴部Ub1位于第二短轴部12 的上方的方式，将连结销12插入并贯通第一贯通孔20a和第二贯通孔30a。令第一短轴部Ub1的长度方向与铅直方向(此处与母材的轴向一致)所成的角度为Θ。令作用于第一短轴部Ub1的轴向中央部的重力为Fbl(N)。令作用于第二短轴部12 的轴向中央部的重力为Fb2(N)。作用于第一短轴部Ub1的第一力矩 Mbl (N - cm)由下式⑶表示。此外，在令Mbl的方向为正方向的情况下，作用于第二短轴部 12b2的第二力矩Mb2 (N · cm)由下式(4)表示。于是，作用于连结销12的力矩M(N · cm)为由下式(5)表示的作用于短轴部lib的力矩Mb (N· cm)。此外，根据需要，也可以考虑长轴部12a的力矩。Mbl = FblXLb21Cos θ /2......(3)Mb2 = -Fb2XLb22COs θ /2......(4)
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Mb = Mbl+Mb2......(5)由连结销的力矩引起的旋转受到连结销的表面状态等的影响，但在本实施方式中，如后述的实施例中也说明的那样，通过使力矩为1Χ10_2(Ν· cm)以上，能够不受表面状态影响而平滑地使连结销旋转。此外，力矩的上限没有特别限定，但从实用的观点出发，优选为2.5(N Cm)以下。根据这样的结构，不需要作用必要的值以上的力矩，就能够充分得到本发明的效果。接着，参照图6A和图6B说明本实施方式的装卸方法。图6A是从连结销向贯通孔的插通方向看的正面图(其中，仅显示支承体的截面)。图6B是从与连结销向贯通孔的插通方向垂直的方向看的侧面图(其中，仅显示支承体的截面)。另外，图6A和图6B所示的连结销和支承体均与图2所说明的连结销和支承体同样。本实施方式的装卸方法的特征分别表现在将母材安装于支承体的母材安装工序和将母材从支承体卸下的母材卸下工序中。(母材的安装工序)首先，如图6A的PartA所示，相对于握持位置固定的支承体3，使被握持的母材2 上升，使上端部20与设置于支承体3的下端部的凹部30嵌合。然后，以使第一贯通孔20a 和第二贯通孔30a连通的方式，使这些贯通孔彼此位置匹配。此时，优选以使第一贯通孔 20a和第二贯通孔30a的中心轴一致的方式进行位置匹配。另外，握持母材2和支承体3的机构均可以使用公知的机构。例如，握持母材2的机构可以是从下部支承母材2的机构。在母材2具有边缘部的情况下，能够举出利用该边缘部进行支承的机构。接着，如图6A的PartB所示，将连结销11插入并贯通第一贯通孔20a和第二贯通孔30a。此处，长轴部Ila成为插通部。此时，以短轴部lib的长度方向与铅直方向(此处与母材2的轴向一致)所成的角度θ为0。和180°以外的角度的方式，配置连结销11。 根据这样的结构，在不对长轴部Ila施加重力以外的向下的力的状态下，利用基于重力的力矩的作用，连结销11能够围绕插通轴(长轴部Ila的中心轴)旋转。上述θ优选为70 110°，特别优选为90°。根据这样的结构，能够使作用于短轴部lib的力矩较大，并且能够容易地识别连结销是否旋转，能够得到更优异的本发明的效果。图6A的PartB中θ为90°。接着，维持连结销11的上述配置，如图6Α的PartC所示，使母材2稍稍下降，将母材2悬架于连结销11，从而支承母材2。此时，在长轴部Ila上由母材2施加重力以外的向下的力，因此，长轴部Ila被第一贯通孔20a的内表面和第二贯通孔30a的内表面夹持。因此，长轴部Ila的插通时的上述配置被维持。通过以上动作，完成母材的安装工序。(母材的卸下工序)接着，在对母材2进行期望的处理之后，如图6A的PartD所示，使处理后的母材2 稍稍上升，由此解除母材2向连结销11的悬架。根据这样的结构，不对长轴部Ila施加来自母材2的向下的力。因此，通过基于重力的力矩的作用，连结销11围绕插通孔(长轴部 Ila的中心轴)旋转，通常上述角度θ为大致0°。而且，长轴部Ila为与第一贯通孔20a 和第二贯通孔30a的内表面轻度接触或非接触的状态，因此连结销11为容易拔出的状态。在确认连结销11的旋转之后，立即使母材2的上升停止，使得不会由于长轴部Ila 的上部与第一贯通孔20a和第二贯通孔30a的上部内表面接触而施加很大的力。
接着，如图6A的PartE所示，从第一贯通孔20a和第二贯通孔30a拔出连结销11， 从支承体3卸下母材2。此时，连结销11能够容易地拔出，因此能够抑制连结销11、母材2 和支承体3的破损。例如，因为连结销11不会折断，所以母材2不会掉落。通过以上动作，完成母材的卸下工序。另外，此处表示了固定支承体3的位置、使母材2上升和下降，进行贯通孔的位置匹配、母材2向连结销11的悬架和解除等的例子，但是本发明并不限定于此。取而代之，也可以是能够调节母材2相对于支承体3的相对的上下方向的位置的结构。即，可以固定母材2，使支承体3上升和下降。此外，也可以使母材2和支承体3两者上升和下降。因此，被握持的母材2和支承体3中的至少一方能够上下移动即可。此前，作为支承体，说明了在下端部设置凹部，使母材的上端部与该凹部嵌合，而与母材连结的结构，但本发明并不限定于此。取而代之，只要是能够使用于母材的支承的结构则可以是任何支承体。例如，能够举出在支承体主体上设置有能够装卸的连接部件，连结该连接部件和母材，从而支承母材的结构。此处，连接部件作为联结部(joint)起作用。图7A是举例表示本实施方式中使用的具有连接部件的支承体的正面图。图7B是图7A的A-A线的横截面图。其中，在图7A中仅显示连接部件41的截面。支承体4由主体40和连接部件41构成。在连接部件41的下端部设置有用于与母材2的上端部20嵌合的第一凹部410。在连接部件41的上端部设置有用于与主体40的突出的下端部400嵌合的第二凹部420。在第一凹部410设置有第二贯通孔410a。在第二凹部420设置有第三贯通孔420a。在主体40的下端部400设置有第四贯通孔400a。第二贯通孔410a是与先前说明的支承体3中的第二贯通孔30a同样的贯通孔，是用于利用上述连结销与母材2连结的贯通孔。此外，第三贯通孔420a也是与第二贯通孔 30a同样的贯通孔，是用于利用上述连结销与主体40连结的贯通孔。第四贯通孔400a也是与第二贯通孔30a同样的贯通孔，是用于利用上述连结销与连接部件41连结的贯通孔。第一凹部410和第二凹部420可以像此处所示的那样相互独立设置，也可以贯通相互间的底部使之连通而一体形成。在使用支承体4的情况下，也与使用上述支承体3的情况同样，能够应用本实施方式的装卸方法。图8是举例表示使用支承体4，使图1的连结销插入并贯通母材和支承体的贯通孔的状态的概要图。其中，仅显示连接部件41的截面。S卩，使母材2的上端部20与连接部件41的第一凹部410嵌合，以使第一贯通孔 20a和第二贯通孔410a连通的方式，使这些贯通孔彼此位置匹配。然后，将连结销11插入并贯通这些贯通孔，将母材2悬架于连结销11，由此支承母材2。也能够同样进行支承体4的主体40与连接部件41的连结。S卩，使主体40的下端部400与连接部件41的第二凹部420嵌合，以使第三贯通孔420a和第四贯通孔400a连通的方式，使这些贯通孔彼此位置匹配。然后，将连结销11插入并贯通这些贯通孔，将连接部件41悬架于连结销11，由此支承连结部件41。母材2和连接部件41的连结以及主体40和连接部件41的连结这两者中的任意一个都可以先进行。通常的情况下，先进行主体40和连接部件41的连结，能够更容易地进行母材2和连接部件41的连结，因此优选。在对母材2进行期望的处理之后，例如使母材2稍稍上升，由此解除母材2向连结
11销11的悬架，确认连结销11已围绕插通轴旋转。之后，停止母材2的上升，从第一贯通孔 20a和第二贯通孔410a拔出连结销11，将母材2从连接部件41卸下。也能够同样进行连接部件41从支承体4的主体40的卸下。例如，通过使连接部件41稍稍上升，解除连接部件41向连结销11的悬架，确认连结销11已围绕插通轴旋转。 之后，停止连接部件41的上升，从第三贯通孔420a和第四贯通孔400a拔出连结销11，将连接部件41从主体40卸下。母材2从连接部件41的卸下以及连接部件41从主体40的卸下这两者中的任意一个都可以先进行。通常的情况下，先进行母材2从连接部件41的卸下，能够更容易地进行，因此优选。另外，在本实施方式中使用支承体4的情况下，能够抑制母材2的破损。此外，连接部件41对主体40的装卸并非必须每次进行的操作，因此为了进行主体40和连接部件41 的连结，也可以不使用连结销11等受到力矩作用的连结销。但是，从抑制支承体4的破损的观点出发，优选使用连结销11等。在本实施方式中，连结销的旋转的容易度主要依赖于连结销的插通部与贯通孔间的摩擦力以及力矩的大小。为了平滑地进行旋转，例如使连结销的表面光滑即可，优选表面粗糙度(Ra)为6μπι以下，更优选为4·5μπι以下。进一步，为了以低于1. 0 X 10_2等的小力矩使连结销平滑地旋转，优选表面粗糙度为0. 3μπι以下。为了减少表面粗糙度，应用火焰研磨等公知方法即可。另一方面，优选作用于连结销的力矩为1.0Xl(T3(N*Cm)以上，更优选为 2. 5 X ΙΟ"3 (N-cm)以上。而且，为了不依赖于连结销的表面粗糙度就能够得到本发明的效果，优选力矩为8.0 X 10_3 (N· cm)以上，更优选为1. 0 X 10_2 (N · cm)以上。根据本实施方式的装卸方法，仅通过确认连结销的旋转，就能够正确地判断连结销的拔出时机，因此母材等各种材料以及连结销和支承体等使用部件不会破损。而且，能够省略母材或支承体的本来不需要的上升和下降操作，因此能够简便且高效地进行装卸。进一步，在操作简单之外，还能够容易地应用大的连结销，因此大型的母材也能够容易地进行操作。(光纤的制造方法)本实施方式的光纤的制造方法具有利用上述本实施方式的装卸方法使母材相对于支承体装卸的装卸工序。作为具有上述装卸工序的工序，能够举出使玻璃微粒子向靶沉积而制造石英多孔质母材的工序，使石英多孔质母材烧结或者脱水以及烧结而制造光纤母材的工序，加工光纤母材的前端的工序，以及使光纤母材成为丝线而制造光纤的工序等。这些一个以上的工序中能够进行上述装卸工序。本实施方式的光纤的制造方法除了具有上述装卸工序之外，与公知的制造方法相同。而且，因为能够简便且高效地进行母材的装卸，所以能够高效地制造光纤。进一步，通过使用优质的母材，能够制造光特性优异的光纤。(实施例)以下利用具体的实施例更详细地说明本发明。但是，本发明并不限定于以下所示的实施例。
(实施例1)在由VAD法制作出的直径40mm、长度1400mm的母材主体的两端连接虚设部件，利用外接法制作直径230mm、质量约45kg的石英多孔质母材。虚设部件中与支承体连结的部件为母材的上述上端部。接着，将该石英多孔质母材中上部的上述虚设部件和棒状的支承体分别经由连接部件，如图8所示与连结销连结，使石英多孔质母材稍稍下降，悬架于连结销，将石英多孔质母材安装于支承体。此时使用的连结销为图1所示的连结销。长轴部Ila的长度Lal为 12. Ocm0短轴部lib的长度Lbl为3. Ocm0长轴部的外径dal和短轴部的外径dbl均为1. 7cm。 长轴部与短轴部所成的角度Ψ为90°。此外，连结销的表面被火焰研磨。连结销的表面粗糙度(Ra)为0. 18μπι。而且，连结销的短轴部的长度方向与铅直方向所成的角度θ为 90°。该条件下作用于连结销的力矩M根据上述式(1)为2. ZXKT1(N^m)。通过使如上所述安装的石英多孔质母材在烧结炉中脱水和烧结，制作透明的光纤母材。接着，由握持装置握持光纤母材的下部。在该状态下使光纤母材向上方上升约 3mm，此时连结销围绕其长轴部的中心轴旋转，短轴部成为朝向下方的状态(θ为0°的状态)。由此，能够确认光纤母材向连结销的悬架被解除。之后，停止光纤母材，拔出连结销， 从连接部件卸下光纤母材。共计进行20次以上的操作，在各次操作中，目视观察卸下后的虚设部件的贯通孔 (第一贯通孔)、连接部件的贯通孔(第二贯通孔)、连结销的状态。其结果表示于表1。如表1所示，在全部的20次操作中，在虚设部件和连接部件这两方的贯通孔、连结销中没有发现缺损、破损，维持良好的状态。此外，能够简便且迅速地进行操作，操作效率提尚。(实施例2 9)除了使角度θ为表1 2所示的值以外，与实施例1同样地制作透明的光纤母材， 目视观察从连接部件卸下后的虚设部件的贯通孔和连接部件的贯通孔的状态。其结果表示在表1 2。如表1 2所示，在任意一个连结销的情况下，在全部的20次操作中，在虚设部件和连接部件的两方的贯通孔、连结销中没有发现缺损、破损，维持良好的状态。此外，能够简便且迅速地进行操作，操作效率提高。(比较例1 5)除了使角度θ为表3所示的值以外，与实施例1同样地制作透明的光纤母材，目视观察从连接部件卸下后的虚设部件的贯通孔和连接部件的贯通孔的状态。其结果表示在
表3ο在比较例1中，在20次中有17次的操作没有发现特别的异常。但是，在3次操作中连结销没有平滑旋转，因此不能够确认光纤母材向连结销的悬架的解除。因此，不能够一次拔出连结销，多次尝试拔出并同时反复进行光纤母材的上升和下降。之后，拔出连结销， 终于将光纤母材从连接部件卸下。这样，操作复杂且需要较长时间，操作效率低。而且，观察虚设部件、连接部件和连结销，发现在该三次操作中的任意一次中，均在连结销的表面产生擦伤，在虚设部件的贯通孔产生缺损。
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与此相对，在表面粗糙度(Ra)与比较例1为相同程度的后述的实施例10 (Ra 0.4μπι)中，能够一次拔出连结销，虚设部件、连接部件和连结销均维持良好的状态。而且， 在比较例1和实施例10中，力矩M不同，因此认为在比较例1中发生上述问题的理由是力矩M的值较小。在比较例2中，在20次中的19次操作中，没有发现特别的异常。但是，在一次操作中连结销没有平滑旋转，因此不能够确认光纤母材向连结销的悬架的解除。因此，与比较例 1的情况同样地，不能够一次拔出连结销，多次尝试拔出并同时反复进行光纤母材的上升和下降。之后，拔出连结销，终于将光纤母材从连接部件卸下。这样，操作复杂且需要较长时间，操作效率低。而且，观察虚设部件、连接部件和连结销，发现在连结销的表面产生擦伤。与此相对，表面粗糙度(Ra)与比较例2为相同程度的实施例3 (Ra :0. 9 μ m)中，如上所述能够一次拔出连结销，虚设部件、连接部件和连结销均维持良好的状态。而且，在比较例2和实施例3中，力矩M不同，因此认为在比较例2中发生上述问题的理由是力矩M的值较小。在比较例3中，在20次中的18次操作中，没有发现特别的异常。但是，在一次操作中连结销没有平滑旋转，因此不能够确认光纤母材向连结销的悬架的解除。因此，与比较例 1的情况同样地，不能够一次拔出连结销，多次尝试拔出并同时反复进行光纤母材的上升和下降。之后，拔出连结销，终于将光纤母材从连接部件卸下。这样，操作复杂且需要较长时间，操作效率低。而且，观察虚设部件、连接部件和连结销，发现在连结销的表面产生擦伤， 在虚设部件的贯通孔内部混入有当初没有看到的玻璃粉，成为连结销容易勾挂于贯通孔的状态。另一方面，在剩下的一次操作中，在制作出的光纤母材的卸下中连结销折断，光纤母材落下至烧结炉内。与此相对，表面粗糙度(Ra)与比较例3为相同程度的实施例5 (Ra :0. 3 μ m)中，如上所述能够一次拔出连结销，虚设部件、连接部件和连结销均维持良好的状态。而且，在比较例3和实施例5中，力矩M的值不同，因此认为在比较例3中发生上述问题的理由是力矩 M的值较小。在比较例4中，在20次中的19次操作中，没有发现特别的异常。但是，在一次操作中连结销没有平滑旋转，因此不能够确认光纤母材向连结销的悬架的解除。因此，与比较例 1的情况同样地，不能够一次拔出连结销，多次尝试拔出并同时反复进行光纤母材的上升和下降。之后，拔出连结销，终于将光纤母材从连接部件卸下。这样，操作复杂且需要较长时间，操作效率低。而且，观察虚设部件、连接部件和连结销，发现在连结销的表面产生擦伤， 在虚设部件的贯通孔内部混入有当初没有看到的玻璃粉，成为连结销容易勾挂于贯通孔的状态。与此相对，表面粗糙度(Ra)与比较例4为相同程度的实施例6 (Ra :1. 5 μ m)和为比较例4的4. 2倍的实施例4 (Ra :4. 2 μ m)中，均如上所述能够一次拔出连结销，虚设部件、 连接部件和连结销均维持良好的状态。而且，在比较例4和实施例4以及实施例6中，力矩 M的值不同，因此认为在比较例4中发生上述问题的理由是力矩M的值较小。在比较例5中，因为连结销没有旋转，不能够确认光纤母材向连结销的悬架的解除，所以多次摸索实验连结销的拔出。结果，在20次中的18次操作中，没有发现特别的异常。但是，在2次操作中多次尝试拔出并同时反复进行光纤母材的上升和下降。之后，拔出连结销，终于将光纤母材从连接部件卸下。结果，观察虚设部件、连接部件和连结销，发现在连结销的表面和虚设部件的贯通孔内部产生擦伤。这样，虽然表面粗糙度(Ra)的值已足够小，还是会发生上述问题。此外，操作复杂且需要较长时间，操作效率显著降低。[表1]
权利要求
1.一种母材的装卸方法，其是在光纤的制造中使用的母材相对于支承体的装卸方法， 该母材的装卸方法的特征在于包括以下步骤将连结销插入并贯通设置于所述母材的贯通孔和设置于所述支承体的贯通孔； 使所述母材悬架于插入并贯通所述贯通孔的所述连结销，由此将所述母材安装于所述支承体；在伴随所述连结销对所述母材的悬架的解除，所述连结销由于基于重力的力矩的作用而围绕插通轴旋转之后，将所述连结销从所述贯通孔拔出，由此从所述支承体卸下所述母材。
2.如权利要求1所述的母材的装卸方法，其特征在于 所述母材和所述支承体中的至少一方能够沿上下方向移动，所述母材相对于所述支承体的相对的上下方向的位置能够调节， 在将所述连结销插入并贯通所述贯通孔时，使所述母材相对于所述支承体相对上升， 使设置于所述母材的贯通孔的位置和设置于所述支承体的贯通孔的位置匹配，之后将所述连结销插入并贯通这些贯通孔，在将所述母材安装于所述支承体时，使所述母材相对于所述支承体相对下降，使所述母材悬架于所述连结销，在从所述支承体卸下所述母材时，使所述母材相对于所述连结销相对上升，解除所述连结销对所述母材的悬架。
3.如权利要求1或2所述的母材的装卸方法，其特征在于所述连结销具有向所述母材的贯通孔和所述支承体的贯通孔插入并贯通的插通部； 以及与所述插通部成规定角度的非插通部，在将所述母材安装于所述支承体时，以所述非插通部的中心轴与重力方向所成的角度为0°和180°以外的角度的方式，将所述连结销配置于所述贯通孔。
4.如权利要求1 3中任一项所述的母材的装卸方法，其特征在于 所述力矩为1 X 10_2N · cm以上。
5.如权利要求1 4中任一项所述的母材的装卸方法，其特征在于 所述连结销的材质为石英玻璃。
6.如权利要求1 5中任一项所述的母材的装卸方法，其特征在于 所述连结销无色透明，或者所述连结销的一部分为白色。
7.如权利要求1 6中任一项所述的母材的装卸方法，其特征在于 所述支承体具有能够装卸的连接部件，使所述连接部件和所述母材连结。
8.一种光纤的制造方法，其特征在于具有利用权利要求1 7中任一项所述的母材的装卸方法将母材相对于支承体进行装卸的装卸工序。
9.如权利要求8所述的光纤的制造方法，其特征在于选自使玻璃微粒子向靶沉积而制造石英多孔质母材的工序、使所述石英多孔质母材烧结或者脱水以及烧结而制造光纤母材的工序、加工所述光纤母材的前端的工序以及使所述光纤母材成为丝线而制造光纤的工序中的一个以上的工序，具有所述装卸工序。
全文摘要
本发明提供母材的装卸方法及光纤的制造方法。该母材的装卸方法是在光纤的制造中使用的母材对于支承体的装卸方法，其中，将连结销插入并贯通设置于上述母材的贯通孔和设置于上述支承体的贯通孔；使上述母材悬架于插入并贯通上述贯通孔的上述连结销，由此将上述母材安装于上述支承体；在伴随上述连结销对上述母材的悬架的解除，上述连结销由于基于重力的力矩的作用而围绕插通轴旋转之后，将上述连结销从上述贯通孔拔出，由此从上述支承体卸下上述母材。
文档编号C03B37/01GK102211863SQ20111005782
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年3月8日
发明者布目智宏 申请人:株式会社藤仓