本发明涉及在制造光纤用的母坯上形成光纤坯棒（optical fiber soot）的光纤坯棒制造装置，尤其涉及当随着光纤坯棒合成的进行光纤坯棒的重量增大时，也能正确测定其重量的光纤坯棒制造装置。 光纤的结构为，其中心有线芯，其周围包围着包层。
介绍一下这种光纤的制造方法的一个例子。例如首先用VAD法制造线芯部分，并使其透明玻璃化后作为母坯，在该母坯的周围用OVD法合成包层部分，制造光纤坯棒。接着，再使该光纤坯棒透明玻璃化后制造光纤预制件。然后再加热该光纤预制件进行拉丝，制造出中心形成线芯、其周围形成包层的光纤。
也就是说，本发明涉及为制造光纤而合成上述光纤坯棒的光纤坯棒制造装置。
例如，单一传输模的光纤，线芯的直径为10μm，其外部的包层直径为125μm，非常细。为了从母坯拉丝制成具有上述外径形状的光纤，在制造这种光纤坯棒时，对母坯的相当于包层地这部分光纤坯棒的重量管理是极重要的因素。
因此，传统做法是，使用坯棒重量测量器测量坯棒重量，一边监视坯棒重量，一边进行光纤坯棒的合成。
图1和图2示出了采用传统的OVD法的光纤坯棒制造装置的结构，图1是光纤坯棒制造装置的纵剖面图，图2是沿图1A-A线的剖视图。
在该光纤坯棒制造装置中，母坯（種棒）1的两端与一对卡盘2、2连接，卡盘2、2分别与一对从动轴3、3连接，由这对从动轴3、3呈水平状地支承母坯1。
这1对从动轴3、3分别由它们两侧的1对升降托架4、4可自由转动地支承着。升降托架4、4上分别设有用来自由转动地支承从动轴3、3的轴承26、26。
1对升降托架4、4分别由1对托架升降容许支承机构5、5支承，在图2对其中的一个托架升降容许支承机构5作了图解。
在图2中，托架升降容许支承机构5作为铰链机构，由铰链轴8、基座体7、竖直设于基座体7上且通过铰链轴8可自由摇动地支承升降托架4的中间部分的立起框架9，以及安装在升降托架4的基端上的平衡块10构成。
通过托架升降容许支承机构5、5的动作，从动轴3、3（升降托架4、4的前端侧）进行升降。在从动轴3、3的升降的同时，母坯1及在该母坯1上合成的光纤坯棒也进行升降。
坯棒合成用喷灯11与母坯1的周面相对配置。由该坯棒合成用喷灯11在母坯1的外周形成光纤坯棒12。
在各升降托架4、4的前端侧（从动轴3、3一侧）之下的基座体7上，分别设有测定光纤坯棒12的重量的如测力传感器等的坯棒重量测定器13、13。由两个坯棒重量测定器13、13分别测定光纤坯棒12的一半的重量。
这里再叙述一下使用平衡块（平衡锤）10的目的及其中1个坯棒重量测定器13的测定原理。
假设用坯棒重量测定器13测定光纤坯棒12、卡盘2、从动轴3及升降托架4的所有的重量后，为了算出光纤坯棒12的重量，通过计算，从测定的总重量中减去母坯1、卡盘2、从动轴3及升降托架4的所有的重量后，为了算出光纤坯棒12的重量，通过计算，从测定的总重量中减去母坯1、卡盘2、从动轴3及升降托架4的重量。即，假设坯棒重量测定器13如实地测定包括升降托架4等的上述元件的重量。这时，特别是升降托架4等的重量很重，所以，首先坯棒重量测定器13的测定范围必须取大。即使取大测定范围，升降托架4的重量对光纤坯棒12的重量测定的影响仍然很大，光纤坯棒12的重量测定的有效范围变窄，不可高精度地测定光纤坯棒12的重量。为了解决这一问题，设置了平衡块（平衡锤）10。即，平衡块10的重量通过铰链轴8，与卡盘2的重量、从动轴3的重量及升降托架4的重量的总和保持平衡，这样，坯棒重量测定器13就能测定母坯1的重量及光纤坯棒12的重量。当然，除了上述平衡条件外也可以再加上母坯1，使平衡块10与之平衡，在实质上也能单单测定光纤坯棒12的重量。这样，坯棒重量测定器13可以做到仅仅把光纤坯棒的重量作为可测定的重量范围。
另外，平衡块10减小了升降托架4的从动轴3一侧的以铰链轴8为支点的转动力，所以，使从动轴3一侧容易升降。
贯穿升降托架4、4的从动轴3、3的外端部，分别通过由万向联轴节组成的一对柔性连接器14、14，与一对驱动轴15、15连接。驱动轴15、15分别由竖直设于基座体7、7上的、不升降而固定的固定托架16、16可自由转动地支承着。
母坯1、从动轴3、升降托架4、4、托架升降容许支承机构5、5、柔性连接器14、14、固定托架16、16、基座体7、7及坯棒重量测定器13、13等，由一边使母坯1绕其轴心转动一边沿长度方向作往复移动的母坯转动、往复移动的机构17驱动，或如图中箭头所示，在水平方向作往复移动。
母坯转动、往复移动机构17包括：共同的底座18;与母坯1处于平行方向设于底座18之上、引导基座体7的导轨19;分别成一体地设于各基座体7上的螺母构件20;与各从动轴3平行设置、与各螺母构件20螺纹连接的丝杆轴21;通过使该丝杆轴21转动，经基座体7使升降托架4、坯棒重量测定器13、固定托架16等与母坯1一起，相对于坯棒合成用喷灯11作往复移动的往复移动马达22;与丝杆轴21平行设置的花键轴23;将该花键轴23的转动力传递给各驱动轴15的转动力传递机构24;通过驱使花键轴23转动而使各驱动轴15转动，又通过这些驱动轴15的转动使从动轴3转动，使母坯1绕其轴心转动的由马达构成的母坯转动驱动源25。
该光纤坯棒合成装置是将坯棒合成用喷灯11事先固定好，一边用坯棒合成用转动、往复驱动机构17使母坯1绕其轴心转动，同时使母坯1在与坯棒合成用喷灯11相对的位置上作往复移动，一边用坯棒合成用喷灯11在母坯1的外周上合成光纤坯棒12。
如上所述，坯棒重量测定器13依靠平衡块（平衡锤）10实质上只测定光纤坯棒12。
可是，使从动轴3、3转动的转矩会随时间发生变动，该转矩的变动会影响坯棒重量测定器13、13，所以由坯棒重量测定器13、13测出的光纤坯棒12的重量测定值会发生变动。结果存在的问题是，不能高精度测定用坯棒合成用喷灯11合成的光纤坯棒12的重量。
引起上述转矩变动的原因之一有人认为是由框支从动轴3、3的升降托架4、4的轴承26、26的温度变化所致。因此，有人提议，使承受光纤坯棒的重量的轴承26、26的温度保持一定来降低转矩变动。
然而，通过将升降托架4、4的轴承26、26的温度保持一定来消除使从动轴3、3转动的转矩的变动的方法存在以下的问题。
（a）即使从动轴3、3的轴承26、26的温度保持一定，但由于润滑油的老化，润滑油的减少等原因，长时间运转后转矩仍会变动。
（b）为了减少长时间运转后转矩的变动，在长时间内加强对润滑油的管理、温度的监视就必不可缺，问题在于设置润滑油管理、监视装置的费用高、长期持续监视也是个负担。
本发明的目的在于，提供一种具有轴承转矩变动不会影响坯棒重量测定器的测定的结构，从而能正确地测定光纤坯棒重量的光纤坯棒制造装置。
本发明提供的光纤坯棒制造装置，设有与母坯相对且与该母坯作相对移动的坯棒合成用喷灯，以便在该母坯上形成光纤坯棒;所述母坯与从动轴连接;该从动轴连接在向其提供转动力的转动力传递机构上，且可自由转动地由升降托架支承;该升降托架被由铰链机构组成的托架升降容许支承机构的铰链轴支承，以便上述从动轴能自由升降。这样，上述母坯和上述从动轴能够绕其轴心转动和作升降。
此外，在本发明的光纤制造装置中，在上述升降托架的上述从动轴一侧，在形成于上述母坯上的光纤坯棒的重量作用的部位设有坯棒重量测定器;上述托架升降容许支承机构的上述铰链轴的中心位于来自上述转动力传递机构的使上述从动轴转动的力的作用线上或其延长线上。
如上所述，若铰链轴位于使从动轴转动的力的作用线或其延长线上，则由铰链轴枢支的升降托架不会因使从动轴转动的力而产生转动力矩。其详细情况将在后面叙述。其结果，从动轴的轴承的转矩变动不会影响坯棒重量测定器的负载变动。因此，用坯棒重量测定器能正确测定光纤坯棒的重量。
较合适的是，将上述从动轴经设于上述升降托架的轴承而可自由转动地支承于上述升降托架的前端侧，并夹着上述铰链轴将平衡块设于与上述升降托架的该前端侧相对的上述升降托架的另端侧。
特定的情况是，在上述坯棒重量测定器不受到负载作用力的状态下，将上述铰链轴的中心位置、上述升降托架的重心位置及上述坯棒重量测定器的中心位置设定在相同高度。
较合适的是，支承着上述升降托架的托架升降容许支承机构的上述铰链轴经轴承由竖立在基座体上的立起框架所支承，上述轴承是一种摩擦力尽量小且刚性大的轴承。
在特定的情况下，能以种种形态实现上述构成。
例如，在上述从动轴的轴向顶端上连接从动齿轮。上述转动力传递机构拥有与上述从动齿轮啮合且与驱动轴连接的驱动齿轮、母坯转动驱动源以及把来自该母坯转动驱动源的转动力传递给上述驱动齿轮的传递机构。在这种构成中，来自上述转动力传递机构的使上述从动轴转动的力的作用线指向着与连接上述从动齿轮和上述驱动齿轮的各中心的连线基本正交的方向。
较合适的是，在上述驱动齿轮和上述从动齿轮的各齿上设定规定的压力角，此时，使上述从动齿轮转动的力的方向相对于上述从动齿轮和上述驱动齿轮的节圆的切线方向，仅倾斜上述压力角。
此外较合适的是，在上述驱动齿轮和上述从动齿轮的齿之间设有规定的间隙。
此外，上述从动齿轮可以由连接于上述从动轴的轴向顶端的第2从动齿轮，以及设于该第2从动齿轮和上述驱动齿轮之间、与该驱动齿轮啮合的第1从动齿轮所构成。此时，使上述驱动齿轮的中心、上述第1从动齿轮的中心、上述第2从动齿轮的中心、上述托架升降容许支承机构的上述铰链轴的中心以及上述坯棒重量测定器的测定点位于相同高度，并使上述驱动齿轮和上述第1从动齿轮的接触点与上述铰链轴的中心在水平方向一致。
又例如，上述转动力传递机构包括：与驱动轴连接的驱动皮带轮;与上述从动轴连接的从动皮带轮;设在上述驱动皮带轮和上述从动皮带轮之间的张紧皮带轮;母坯转动驱动源;以及为了把来自该母坯转动驱动源的转动力传递给上述驱动齿轮，借助上述张紧皮带轮架设在上述驱动皮带轮和上述从动皮带轮上的同步皮带。此外，在同步皮带的水平方向的延长线上设有上述托架升降容许支承机构的上述铰链轴，使上述从动轴转动的力由沿着设有上述从动皮带轮的上述同步皮带向上述铰链轴中心发生作用的第1切向力以及第2切向力所构成，上述作用线就是与上述第1切向力同方向的第1作用线，以及与上述第2切向力同方向的第2作用线。
本发明的上述目的及特征，以及其他目的和特征，下面通过附图叙述将更加清楚。附图中：
图1是示出传统的光纤坯棒制造装置的纵剖视图。
图2是沿图1A-A线的剖视图。
图3是示出本发明涉及的光纤坯棒制造装置第1实施例的部分构成的局部立体图。
图4是示出图3中的驱动齿轮、从动齿轮、托架升降容许支承机构的铰链轴以及坯棒重量测定器的位置关系的图。
图5是示出在无负载时，作用于图3中的铰链轴的力、作用于升降托架的重心的力以及作用于坯棒重量测定器的力的平衡关系的图。
图6是示出在有负载时，作用于图3中的铰链轴的力、作用于升降托架的重心的力以及作用于坯棒重量测定器的力的平衡关系的图。
图7是示出本发明涉及的光纤坯棒制造装置第2实施例的部分构成的局部立体图。
图8是示出图7中的驱动齿轮、从动齿轮、托架升降容许支承机构的铰链轴以及坯棒重量测定器的位置关系的图。
图9是示出本发明涉及的光纤坯棒制造装置第3实施例的部分构成的局部立体图。
图10是示出图9中的驱动齿轮，从动齿轮、托架升降容许支承机构的铰链轴以及坯棒重量测定器的位置关系的图。
图11是示出本发明涉及的光纤坯棒制造装置第4实施例的部分构成的局部立体图。
图12是示出图11中的驱动齿轮，从动齿轮、托架升降容许支承机构的铰链轴以及坯棒重量测定器的位置关系的图。
以下参照图3-图7说明本发明的光纤坯棒制造装置的第1实施例。
图3示出了本发明涉及的光纤坯棒制造装置第1实施例的重要部分构成，图4则示出了图3中的驱动齿轮、从动齿轮、托架升降允许支承机构的铰链轴以及坯棒重量测定器的关系。
在图3中，对于与图1、图2所示的光纤坯棒制造装置的部分对应的部分标上了与图1、2相同的符号。即，母坯1、光纤坯棒12、坯棒合成用喷灯11、卡盘2、从动轴3、升降托架4、托架升降容许支承机构5、基座体7、铰链轴8、立起框架9、平衡块（平衡锤）10、坯棒重量测定器13以及轴承26与上述的是相同的。
图3中未图示出图1所示出的母坯转动、往复移动机构17、共同的底座18、螺母构件20、丝杆轴21、母坯往复移动用马达22、花键轴23及母坯转动驱动源25，但在图3所示的光纤坯棒制造装置中，与传统的一样也设有这些装置。
在本发明中，作为实现上述本发明构成的特征的转动力传递机构24及其与此相关机构，提出了种种形态。
在图3中，图示出了母坯1、左侧的卡盘2、左侧的从动轴3、左侧的升降托架4及左侧的托架升降容许支承机构5，母坯1的右侧结构与左侧相同。坯棒合成用喷灯11是固定的，母坯1相对该坯棒合成用喷灯11作水平方向的往复移动。
在以下的记叙中将详细叙述在本发明中是如何做成轴承26的转矩变动不影响坯棒重量测定器13的结构的。
从动轴3经轴承26由升降托架4的顶端侧支承。在与该顶端侧相对的另一端侧上设有平衡块（平衡锤）10。以下将升降托架4的从动轴3侧称为顶端侧，平衡块10侧称为另一端侧。
支承着升降托架4的托架升降容许支承机构5的铰链轴8经轴承27由立起框架9支承。作为轴承27最好尽量使用摩擦小且刚性大的轴承，例如自动调心滚珠轴承等轴承。
来自装有马达的母坯转动驱动源25的转动力经转动力传递机构24传递给从动轴3。
转动力传递机构24包括：安装在母坯转动驱动源25的输出轴上的皮带轮28;设在该皮带轮28上的同步皮带29;装有同步皮带29的皮带轮30;支承该皮带轮30并由皮带轮30驱动转动的驱动轴31;竖直设于基座体7上并经轴承32支承驱动轴31的立起框架33;安装在驱动轴31的另一端的驱动齿轮34;以及与该驱动齿轮34啮合将转动力转递给从动轴3的从动齿轮35。
即，贯穿升降托架4的从动轴3的顶端与从动齿轮35连接，从动轴3与从动齿轮35一起转动。
在图4中，使连接在从动轴3上的从动齿轮35转动的力F，在驱动齿轮34和从动齿轮35的齿的接触点A处，作用于与这些齿面成直角的方向。在图示的例子中，驱动齿轮34向顺时针方向转动，由驱动齿轮34驱动的从动齿轮35向逆时针方向转动。
通常齿轮的齿设有约20度的压力角α，该力F的方向相对于由虚线所示的齿轮节圆的切线方向只倾斜压力角α的量。在使从动轴3转动的力F的作用线Z的延长线上设有由铰链机构构成的托架升降容许支承机构5的铰链轴8。更正确地说，铰链轴8的中心位于作用线Z的延长线上。
坯棒重量测定器13与升降托架4的顶端侧下部接触，测定升降托架4的部分重量、从动轴3的重量，卡盘2的重量，母坯1的重量及光纤坯棒12的重量，但如上所述，利用平衡块（平衡锤）10，使卡盘2的重量、从动轴3的重量及升降托架4的重量尤其是占很大重量的升降托架4的重量不影响光纤坯棒12的测定。
此外，在驱动齿轮34和从动齿轮35的齿之间设有适当的间隙，其结果是，即使当随着合成的进行光纤坯棒12的重量增大时，该负载的影响也不传至驱动齿轮34。
以下参照图5和图6，说明在这种铰链轴8的中心位于作用线Z的延长线上结构的光纤坯棒制造装置中，其从动轴3的轴承26的转矩变动不会影响坯棒重量测定器13的负载变动的原因。
图5示出了图3中在无负载时作用于铰链轴8的力、作用于升降托架4的重心的力及作用于坯棒重量测定器13的力的平衡关系，即，图5示出了当从动齿轮35不受到力F作用时施加在升降托架4上的力F的平衡。
设铰链轴8的中心位置为H，坯棒重量测定器13的中心位置为L，升降托架4的重心位置为G。设这些铰链轴8的中心位置H、坯棒重量测定器13的中心位置L及升降托架4的重心位置G完全处于同一高度，并设铰链轴8的中心位置H和升降托架4的重心位置G之间的距离为a，升降托架4的重心位置和坯棒重量测定器13的中心位置L之间的距离为b。
设作用于铰链轴8的力为Fh，作用于坯棒重量测定器13的力为F1，重力加速度为g。设施加于升降托架4的重心G的重量，即，升降托架4的重量、从动轴3的重量、卡盘2的重量以及母坯1和光纤坯棒12的重量的一半的重量之和为M。
此时在水平方向无力作用，所以若考虑垂直方向的力的平衡，则如下式所示：
Fh+Fl＝M·g
若考虑铰链轴8的中心位置H的转动力矩，则如下式所示：
a·（M·g）＝（a+b）·Fl……（2）
从上述式（1）、式（2）可得下式：
Fh＝[1-a/（a+b）]·M·g＝[b/（a+b）]·M·g…（3）
Fl＝[a/（a+b）]·M·g……（4）
图6示出了有负载时作用于铰链轴8的力、作用于升降托架4的重心的力及作用于坯棒重量测定器13的力的平衡关系。即，图6示出了当从动齿轮35受到力F作用时的力的平衡。
若延长力F的作用线Z，则作用线Z通过铰链轴8的中心位置H。设此时力F的方向与水平方向的夹角为θ。并设铰链轴8的中心位置H处的力Fh的水平分力为Fhx，垂直分力为Fhy。
此时若考虑水平方向力的平衡，则下式成立：
Fhx＝F·cosθ……（5）
若考虑垂直方向力的平衡，则下式成立：
Fhy+Fl＝M·g+F·sinθ……（6）
若考虑铰链轴8的中心位置H的转动力矩，因为力F的方向位于通过铰链轴8的中心位置H的作用线Z上，所以该力F不会成为在铰链轴8的中心位置H产生转动转矩的力。因此，即使在产生了力F的状态下，铰链轴8的中心位置H的转动力矩的平衡式仍可用下式（7）所示：
a·M·g＝（a+b）·Fl……（7）
整理式7可得下式：
Fl＝[a/（a+b）]·M·g……（8）
无力F作用时的式（4）和有力F作用时的式（8）是相同的。也就是说，若采用使铰链轴8的中心位于使连接于从动轴3上的从动齿轮35转动的力F的作用线Z的延长线上的结构，则不管有无使从动齿轮35转动的力F，作用于坯棒重量测定器13的力Fl是一定的。
因此，即使随着光纤坯棒12合成的进行施加在轴承26的转矩发生了变动，也不会影响到坯棒重量测定器13，所以，坯棒重量测定器13能正确地测定光纤坯棒12的重量。
采用本实施例的光纤坯棒制造装置制造光纤坯棒12时，能与转矩变动无关地，用坯捧重量测定器13以很高的精度测定坯棒的重量。例如，制造总重量5000g（5kg）的光纤坯棒12时，坯棒重量测定器13的测定误差是±10g。也就是说，测定精度可高达±0.2%。
图7、8示出了本发明涉及的光纤坯棒制造装置的第2实施例。
第2实施例中的光纤坯棒制造装置与第1实施例中的光纤坯棒制造装置不同之处在于，连接于驱动轴31的驱动齿轮34以及连接于从动轴3的从动齿轮35的上下位置关系正相反。
在第2实施例涉及的光纤坯棒制造装置中，由铰链机构构成的托架升降容许支承机构5的铰链轴8的中心也位于使从动轴3转动的力F的作用线Z的延长线上。因为满足了这一条件，所以第2实施例中的光纤坯棒制造装置也能获得与第1实施例相同的效果。
图9、10示出了本发明涉及的光纤坯棒制造装置的第3实施例。
在第3实施例的光纤坯棒制造装置中，与第1实施例中的光纤制造装置不同之处在于，转动力传递机构24的从动齿轮由第1从动齿轮35A和第2从动齿轮35B所构成，从动轴3与第2从动齿轮35B连接。
在本实施例中，接于驱动轴31的驱动齿轮34的转动力首先传递给第1从动齿轮35A，接着从第1从动齿轮35A传递给第2从动齿轮35B，其转动力再传递给连接于第2从动齿轮35B的从动轴3。
此外如图10所示，第3实施例中的驱动齿轮34的中心、第1从动齿轮35A的中心，第2从动齿轮35B的中心，铰链轴8的中心及坯棒重量测定器13的测定点设于相同高度的位置。此外，驱动齿轮34和第1从动齿轮35A的接触点A在水平方向与铰链轴8的中心一致。
在第3实施例中，由铰链机构构成的托架升降容许支承机构5的铰链轴的中心设在使从动轴3转动的力F的作用线Z上。因为满足了这一条件，所以第3实施例的光纤坯棒制造装置也能获得与第1实施例相同的效果。
1实施例相同的效果。
图11、12示出了本发明涉及的光纤坯棒制造装置的第4实施例。
在第4实施例的光纤坯棒制造装置中，设置了与驱动轴31连接的驱动皮带轮34P来取代图3所示的转动力传递机构24的驱动齿轮34，并设置了与从动轴3连接的从动皮带轮35P来取代从动齿轮35。此外，转动力传递机构24还包括：架设于该驱动皮带轮34P来取代图3所示的转动力传递机构24的驱动齿轮34，并设置了与从动轴3连接的从动皮带轮35P来取代从动齿轮35。此外，转动力传递机构24还包括：架设于该驱动皮带轮34P与从动皮带轮35P两者上的同步皮带36，使该同步皮带36张紧的张紧皮带轮37，支承该张紧皮带轮37的转轴38，以及为了经轴承39支承该转轴38而竖直设于基座体7上的支架40。
在第4实施例中，托架升降容许支承机构5的铰链轴8设在架设于从动皮带轮35P上的同步皮带36的水平方向延长线上。
此时，使从动轴3转动的力F变为力F1以及小于力F1的F2，力F1、F2的作用线也变为Z1、Z2。
在这种结构的光纤坯棒制造装置中，也满足了上述条件，即由铰链机构构成的托架升降容许支承机构5的铰链轴8的中心也设在使从动轴3转动的力F1、F2的作用线Z1、Z2上。所以，第4实施例的光纤坯棒制造装置也能获得与第1实施例相同的效果。
如上所述在本发明涉及的光纤坯棒制造装置中，转动母坯用的从动轴由升降托架可自由转动地支承，而支承升降托架使从动轴可升降的托架升降容许支承机构由铰链机构构成，以使从动轴自由升降，因为该铰链机构的铰链轴设在使从动轴转动的力的作用线上或其延长线上，所以，枢支在铰链轴上的升降托架不会产生由使从动轴转动的力导致的转动力矩，因此，从动轴的轴承的转矩变动不会影响坯棒重量测定器的负载变动，可获得提高测定精度的效果。