CN102365800B - 吹制线缆设备 - Google Patents
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Abstract
一种借助于作用在管件内的线缆上的流体拖拽将所述线缆安装到所述管件中的设备，所述设备包括：驱动机构，所述驱动机构包括设置成大体上沿着全部驱动表面长度接触所述线缆的驱动表面，用于将所述线缆驱动到所述管件中；第一测量机构，所述第一测量机构用于获得第一值，所述第一值表示安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率；第二测量机构，所述第二测量机构用于获得第二值，所述第二值表示所述线缆行进通过该设备的速率；处理器，所述处理器用于检测所述第一值何时超过所述第二值，并且用于在所述第一值超过所述第二值期间降低所述安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率。
Description
本发明涉及与将线缆安装到管件或导管中有关的方法、设备和系统，具体但非排他地涉及使用压缩空气源来安装纤维线缆或微型线缆，以向管件内的线缆提供流体拖拽作用从而有助于安装。
安装“吹制纤维”的方法和设备是公知的，其中许多光纤中的一条或常见地更多条借助于以向前推进纤维的流体拖拽被“吹制”到先前铺设的导管或管件中，如在例如EP108590中所描述的。目前，该方法由申请人用来安装单个纤维，或更常见地安装包括多条单独纤维的纤维单元。光纤以数个微米的直径来度量且通过吹制技术安装的吹制纤维单元形式需要极少加强，因此这种纤维单元相对轻质且柔顺。的申请人所使用的已知为Enhanced Performance Fibre Units(高性能光纤单元(EPFU))的一种形式的纤维单元的直径是大约1至2mm。
吹制纤维的安装使用“吹制头”来实施，所述吹制头主要包括一对电气驱动的驱动轮，纤维单元在该对驱动轮之间被驱动到联接至吹制头的管件中。压缩机被连接到吹制头，所述吹制头将压缩空气源引导到管件中，纤维单元被驱动通过所述管件。已知各种形式的吹制头，例如在EP108590(supra.)、WO98/12588或WO2006/103424中所述的吹制头。如上所述，被安装的纤维单元是轻质的、柔顺的并且容易弯曲，尤其当纤维单元待占用的管件可超过一千米长时更容易弯曲。在这种情形下，管件内的摩擦可减缓或甚至停止纤维单元在管件内的前进。纤维单元的部分还可被捕获在纤维管件内，且纤维单元在管件内的运动的减少或停止被传送回到吹制头。
为了应对纤维弯曲的不利后果(其可包括损害在性能或甚至物理特性方面的纤维整体性)，WO2006/103424(supra.)所涵盖的吹制头(在本文称为“电流限制”吹制头或方法)包括本发明的特征，该吹制头提供供应给驱动轮的电流被限制。当纤维单元的前进减缓或停止时，这被传送到驱动轮，所述驱动轮相应地减缓或停止以避免在被捕获于驱动轮之间的纤维上施加过量力。
吹制纤维是光纤到户(FTTH)进程中的重要安装技术，其中全光纤网络被构想成向用户(即，私人、住宅客户以及商业或工业团体)提供引到用户的房屋或家庭的接入网络之间的光纤连接或者向其提供至少良好路径。然而，当光纤更深地压制到接入网络中时，光纤导管中的容量和拥堵迅速变为严重问题。一种方案是使用“吹制线缆”，所述吹制线缆是聚合物护层的光纤线缆，其包括12至288条松散管件纤维或条带纤维，所述条带纤维在一些情形中设置有被容纳在聚合物外护套中的单独“松散管件”纤维(通常，每松散管件具有8至12条纤维)，并且所述吹制线缆通常直径大于10mm。吹制线缆通常从安装在常规线缆滚筒拖车上的显著质量的线缆滚筒供应和分配。因此，针对吹制线缆在纤维导管中所占用的空间而言，吹制线缆相比于纤维单元提供高得多的纤维计数并且日益优先于纤维单元而被使用，在所述纤维单元中空间紧缺。
也采用被称为“微型线缆”(也公知为“微缆”)的稍微较小尺寸的纤维线缆。在这样的微型线缆上的线缆护层通常相对较薄以便降低总线缆直径，从而允许将更多微型线缆安装在有限的空间中。重要的是要保证在外部护层下的易碎纤维元件和光纤被处理和安装使得他们在安装期间不遭受过量应力。大体上，微型线缆以与纤维线缆大致相同的方式也被配置成带聚合物护层线缆，但是具有在12至96条纤维之间的较小纤维计数，测得直径大约为5至7mm。在本说明书中使用的术语“线缆”和“吹制线缆”应当指代任一这样的线缆或这两种线缆，只要文中允许即可。
“吹制线缆”是使用与用于更轻质和柔性的吹制纤维单元的技术和吹制头十分类似的技术和吹制头来安装这种吹制或纤维线缆和微型线缆的方法。该方法也已知为“喷制”。吹制头通常包括驱动轮，所述驱动轮用于将线缆机械地驱动到管件中以及将压缩空气源从压缩机(通常10至12巴)引导到导管的孔中，以向线缆提供流化床而有助于向进推进线缆。然而，用于安装吹制线缆的吹制头必须适于吹制更大(直径上)、更重和更刚硬的吹制线缆和微型线缆，所述吹制线缆和微型线缆呈在线缆滚筒拖车上具有显著质量的线缆滚筒的形式来供应。
用于安装微型线缆的设备和装置包括部件，所述部件在尺寸上大于用于光纤单元的标准纤维单元吹制头，以适应微型线缆的更大的总尺寸和重量。线缆的尺寸和重量以及微型线缆在大型存放滚筒上被供应的方式所导致的附加问题在于，当将微型线缆从供应滚筒拖离时，需要初始地克服高水平的惯量。在将吹制线缆拖离其滚筒期间遭受的阻力在线缆上产生反张力，所述反张力抵抗驱动轮的作用拉动以将线缆驱动到等待管件中。因此，驱动轮将线缆从存放滚筒拖离，线缆从滚筒导向到吹制头的驱动轮的部分处于可观的张力下。这可与在吹制轻质且柔顺的纤维或纤维单元情况下的经历形成对比，在吹制轻质且柔顺的纤维或纤维单元情况下，当纤维从纤维存放滚筒传送到吹制头的驱动轮时，在纤维中存在十分微小的反阻力或反张力。
离开滚筒的线缆以非均匀、急促的方式拉出会加剧该问题。当达到滚筒上的具体线缆“层”的端部时尤其如此。公知的是在吹制纤维时，尤其是通过长管件路程(其目前可超过1km的长度)时，摩擦和其它原因导致纤维遭受管件内的显著压缩力以及张力，从而导致纤维弯曲。这可损害吹制纤维内的精细纤维以及导致安装延迟以及甚至于中止该安装阶段，使得必须重新开始安装。在安装吹制线缆(在该说明书中其应当包括吹制纤维线缆和微型线缆)时也会经历这些问题。
理想地，线缆应当尽可能地被平滑且均匀地吹制到管件中，在待安装线缆倾向于以急促的方式在一端进入到管件中且在另一端不均匀地拖离线缆时，这很可能是困难的。为了有助于在管件端部平滑地实施安装过程，申请人研制出电流限制系统吹制纤维，其中吹制头能够感测迫近弯曲，所述迫近弯曲表现为被捕获在一对驱动轮之间的纤维单元的速度减少或运动停止的形式。当感测到迫近弯曲时，由于电机的电流被限制，因此为驱动驱动轮的电机减少或停止驱动力，所述驱动力向前推进纤维。
然而，在吹制线缆中，在线缆的每端处在线缆上造成的拉力和推力(以及任何辅助振动力)(即，在一端处管件内的摩擦力)以及在另一端不一致的线缆滚筒释放，(即，在吹制头的驱动轮处形成跃动线缆作用)对于安装过程具有破坏性。线缆自身也经受可观的应力。
线缆吹制头的实施例是由瑞士的Plumettez S.A.所制造的(“MiniJet”，其中驱动机构包括一对电机驱动皮带)和英国的CBS Products Ltd所制造的(“Breeze”线缆吹制机)。为了保护线缆，现有技术的线缆吹制头通常配置成使得当线缆和管件之间的摩擦超过预设极限值时，驱动驱动轮的电机停转。这当然是破坏性的，且造成安装过程的延迟。
因此，需要解决下述问题：使用压缩空气获得纤维线缆或微型线缆到吹制机或吹制头的驱动机构的平缓和均匀的供应和传送以便安装，且之后以类似方式进入到导管或管件中以及通过导管或管件。
即使在线缆和管件孔之间的摩擦使得实际线缆前进小于驱动速度时也保护线缆继续以具体速度被驱动的方法是建立与电气驱动的电机电流极限值相关的预设值。当达到极限值时，电机停转，对于液压或空气驱动系统来说也是如此。
由申请人研究出的一种方案在WO 2008119976中被描述，其中克服线缆滚筒质量以及将线缆拉离滚筒所需的力和借助于压缩空气将线缆插入到管件中所需的安装力是分离的。这通过使用两组独立的驱动轮来实现，一组驱动轮将线缆拉离线缆滚筒，另一组驱动轮将线缆推入管件。轮由四个电机驱动。线缆被驱动通过两组驱动轮，且线缆的重量在轮组之间形成天然悬链。该悬链或线缆弯曲被用于检测何时存在线缆进入到管件中的安装速率的降低：当弯曲或曲线超过预定值时，被认为存在与安装速率相关的问题或潜在问题，从而能够调节将线缆驱动到管件中的机械力。使用浮动臂(dancer arm)来检测线缆中的悬链弯曲率。该方法依赖于线缆的机械属性：线缆能够在第一位置(当线缆在重量和刚度方面趋于显著地变化时)形成悬链，且如果不能的话，则达到弯曲能够被引入或形成在两组轮之间的线缆部分中的程度。这限制了可结合这种机器使用的线缆范围，并且可产生因不同线缆类型而不一致且不期望的结果。在实验中，本发明的设备和方法还被发现制造复杂并且操作复杂，这是由于使用四个电机和轮装置，以能够实现或引发线缆在轮之间的悬链。
在WO 9912066中描述了另一种线缆安装机器，其中由液压马达所驱动的连续驱动组件设置成将线缆驱动到导管中且通过导管。驱动组件相对于线缆的前进速度操作的速度被监测。在使用中，来自于驱动组件的一定量的推力需要用于克服以不规则体、接缝和弯曲形式存在于导管中的阻碍。当遇到这种不规则体时，驱动组件操作的速度大于线缆的速度，从而导致在操作表面之间存在一定量的差速。然而，过大的差速可导致线缆滑移(使得线缆表面在驱动机构上摩擦而不是随驱动机构一起被运送)，该线缆滑移继而可损坏线缆护套或线缆本身。在该文献中的设备被设置成使得如果驱动组件的速度超过线缆的速度达预定量(例如，15％)，那么驱动组件和它们的电机被关闭。换句话说，通过检测被认为不可接受的线缆滑移幅值，该系统仅在存在被认为可能是灾难性状况时关闭。
这种系统存在大量缺陷。首先，必须选择数字作为预定差值：该值可能基于历史数据、试错法，或者更糟糕的是该值是完全随机数值。众所周知，每次安装均在可能明显不同的条件下(安装长度、天气状况、所讨论线缆类型及其例如重量、硬度和子导管孔径比之类的参数、线缆路径的卷绕和接合程度、线缆路线的拥堵程度等等)进行，任何预定值都不可能在所有这些情形下都优化地或接近优化地运行。此外，由于在线缆路线中导管内的变化、在线缆和导管之间存在的摩擦水平、围绕线缆尤其在导管的远端处的气垫程度等等，在安装过程期间在不同阶段中该“正确”的预定值会变化。基于该不可靠的预定值，该系统被设置成只要观测到预定值就采用完全关闭的极端步骤。如果不存在损坏线缆的风险，那么这当然导致人力时间和成本的明显浪费。与此同时，当在具体情形中预定值被设置得太低时，线缆仍存在被损坏的风险，例如在导管内的不规则体未能将线缆前进减慢得足以超过设置预定值时。
期望解决上述问题以能够平缓地且一致地安装吹制线缆。
根据本发明的第一方面，提供一种借助于作用在管件内的线缆上的流体拖拽将所述线缆安装到所述管件中的设备，所述设备包括：
-驱动机构，所述驱动机构包括设置成大体上沿着全部驱动表面长度接触所述线缆的驱动表面，用于将所述线缆驱动到所述管件中；
-第一测量机构，所述第一测量机构用于获得第一值，所述第一值表示安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率；
-第二测量机构，所述第二测量机构用于获得第二值，所述第二值表示所述线缆行进通过该设备的速率；
-处理器，所述处理器用于检测所述第一值何时超过所述第二值，并且用于在所述第一值超过所述第二值期间降低所述安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率。
在使用吹制线缆方法安装光纤线缆或微型线缆时，本发明的实施方式使得必须使用皮带表面等等，所述皮带表面等等提供线缆沿着其长度具有持续或几乎持续接触的表面。相比于在使用驱动轮(不具有皮带)时的点接触而言，这提供阻碍线缆滑移的优良水平的线缆接触。通过使用皮带接触来传送线缆(相比于轻质且柔性的纤维单元而言该线缆可能具有显著质量)，负载的可观部分通过轮对被传送走。在一些实施方式中，驱动表面装置包括可由单个电机驱动的两个皮带(例如，使得仅一个皮带被驱动，另一皮带仅借由在它们之间存在的线缆来驱动)，但是优选的是所述两个皮带都被驱动且被独立电机驱动，使得每个皮带彼此独立。
在使用期间，将驱动机构(包括带轮的皮带)操作的速率与线缆行进通过该设备并进入到管件中的速率进行比较。两者之间的任何差被计算以确定是否表示迫近线缆滑移(如下文进一步描述的)，并且所述差可被用来采取行动以改变安装的驱动速率。
为了在安装期间保持线缆的整体性，必要的是监测驱动皮带速率和进入到子导管中的线缆安装速率的速度差。本发明的设备配置成通过检测线缆和驱动表面之间的十分小的速度差来大体上避免线缆滑移。由此，通过相应地改变驱动速度可实现对于线缆速度变化的十分快速的响应。换句话说，只要线缆不能够以针对驱动皮带设置的预设安装速度前进或在线缆不能够以针对驱动皮带设置的预设安装速度前进期间，则皮带的驱动速度减少(在一个或多个步骤中)。当移除对于线缆在管件内的前进而言的任何阻碍或者其它障碍时，安装速度恢复到预设速度(在一个或多个步骤中)，使得线缆再次能够自由移动。
因此，该系统能够动态地避免线缆滑移，因而使得微型线缆免受驱动表面持续推动到线缆表面上的作用，即使在线缆在驱动速度下在管件内不能前进时也是如此，而相反实现平缓且稳定的安装，附带优势在于减少来自于弯曲的应力、将张力和压缩力施加到线缆和线缆护套上。这通过十分快速地检测线缆前进中相对于驱动表面的速度差以及十分快速地响应所检测的速度差来实现。
在优选实施方式中，所述第一测量机构和所述第二测量机构采用编码轮的形式，其产生彼此可直接相比较宽度的脉冲，以检测在线缆表面和驱动机构表面之间的任何速度差(这将在下文更详细地讨论)。
根据本发明的第二方面，提供一种系统，所述系统借助于作用在管件内的线缆上的流体拖拽将所述线缆安装到所述管件中，所述系统包括：
-用于安装所述线缆的本发明的设备；和
-压缩机，所述压缩机用于将加压空气供应到所述管件中。
根据本发明的又一方面，提供一种借助于作用在管件内的线缆上的流体拖拽将所述线缆安装到所述管件中的方法，所述方法包括：
-使用驱动表面以将所述线缆驱动到所述管件中，这通过获得在所述线缆和所述驱动表面之间大体上沿着全部驱动表面长度的接触来实现；
-获得第一值，所述第一值表示安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率；
-获得第二值，所述第二值表示所述线缆行进通过该设备的速率；
-通过比较所述第一值和所述第二值来检测所述第一值何时超过所述第二值；以及
-在所述第一值超过所述第二值期间降低安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率。
现将参考下述附图仅以实施例的方式来描述本发明，在附图中：
图1是构成传统线缆吹制头的主要部件的示意图；
图2示出了用于安装吹制线缆的已知设备；
图3是根据本发明的吹制头；以及
图4是设备的操作的示意图。
在如图1所示的典型传统吹制头4中，线缆2被供应到吹制头的一端中并且沿箭头“X”的方向行进通过孔，所述孔延伸吹制头的长度。待填入线缆的管件或导管10在孔的另一端被连接到吹制头。一对装有电机的驱动轮或皮带6、8与线缆接合并且将线缆驱动到管件或导管中。同时，来自于压缩机的压缩空气12借由“空气盒”(压缩空气被泵送到该空气盒中)被供应到吹制头中并且被引导使得该压缩空气沿着孔的一部分行进并进入到管件中。高度压缩的空气以一定速度移动到管件中并且通过该管件，从而形成流化床，以将线缆(所述线缆继续由驱动轮驱动)携带通过管件。如上所述，在某一点处，摩擦可开始克服由管件内的空气运动所提供的流体拖拽作用，从而导致线缆通过管件的前进减缓或甚至停止。现有技术的吹制头并不监测线缆的前进并且继续将线缆驱动到管件中，因而需要人工干预或其它干预以停止驱动力，从而导致线缆弯曲或更严重地导致物理损伤。
线缆在滚筒14中以线轴的形式被供应。在使用中，线缆在其被供应到吹制头时被拉离滚筒且从滚筒逐渐解绕。由于线缆的相对重量和刚度以及滚筒的质量和惯量(甚至在由线缆滚筒拖车支承时也存在，从而在解绕期间滚筒不能旋转)，因此需要一定量的力来将线缆拉离，以将线缆最初以及随后传送到吹制头。此外，线缆很可能以不均匀的速率和速度供应给吹制头。因此，驱动轮需要承担将线缆拉离滚筒以及将线缆驱动到管件中的任务，在管件中，线缆随着时间以可能间歇(spasmodic)的方式达到与驱动轮的接合。
图2示出了申请人所研制的较早的吹制头和设备28，其在WO 2008119976中被描述并且在上文被简要讨论。在该设备中设置第二对轮30，该第二对轮专用于将线缆拖离线缆存放滚筒。这些轮或皮带独立于第一组驱动轮22被驱动，这是因为当线缆行进通过该设备时在吹制头每端处的不同因素可能导致在所述每端处的不均匀驱动速度。松弛控制反馈机构32被设置在两组轮之间的某点处，其向线缆安装控制器36提供反馈，所述线缆安装控制器36控制以及协调线缆滚筒驱动轮的操作。通过使得线缆在两组轮之间的部分中弯曲，在两个线缆破坏(disruption)源之间产生缓冲区域，所述缓冲区域将两组轮彼此隔开，从而抵消否则可能存在于在两组轮之间被拉伸的笔直长度线缆中的任何张力。
用于线缆安装驱动轮22和线缆滚筒驱动轮30的驱动晶体管被容纳在由电压源38供电的驱动轮电子器件36中。安装驱动轮22的速度由电池供电的控制器34控制。在安装过程期间管件中的任何过量摩擦都可优选地使用电流限制技术来吸收，以最小化或防止任何线缆损伤。同时，后传送轮的速度根据线缆在两对轮之间弯曲或松弛的水平被调节。所收集的关于松弛水平的反馈被发送到线缆驱动轮电子器件36，所述线缆驱动轮电子器件36控制线缆滚筒驱动轮30的相对速度，以确保每组驱动轮均以对于其功能而言合适的速度操作。
如上所述，本发明的方法和设备遭受由获得并保持悬链的需求导致的复杂性，所述悬链的形状和程度能够一致且可靠地表明线缆安装平缓地进行、或不平缓地进行或者即将不平缓地进行。此外，在实验中已发现线缆滚筒的惯量水平不如先前预期的那么高，从而不需要单独驱动每个轮的四个电机，这会增加该设备的制造和操作中的复杂性和成本。使用浮动臂对于该机构而言添加了复杂性，并且由于在现场操作该机器会将污物和灰尘引到相对敏感的浮动臂装置，因此这会不利地影响该机构的长期可靠性。
图3示出了根据本发明的吹制线缆安装设备100的实施方式。吹制线缆20从滚筒(未示出)沿箭头“X”所示的方向被供应、通过安装装置并进入到管件26中。
同样使用两对被驱动或带电机的驱动轮102、104和106、108。同样，一对轮106、108专用于将吹制线缆安装到管件中，而另一对轮102、104在进入管件中的线缆上施加机械推动力。在该说明书中，将线缆驱动到管件中的该对轮将被称为“插入轮”，而将线缆拉离其滚筒的该对轮将被称为“拖离轮”。两个环形皮带或传送皮带110、112被围绕用作带轮的两组轮设置；相比于例如在图2的先前线缆吹制设备的驱动轮的情形下的点接触，皮带提供用于线缆接触以及接合的增大表面积。有利地，皮带减少否则在驱动轮的接触点处被驱动并承受的负载。增加的接触表面积还降低线缆在两组轮之间滑移的可能性。
在使用中，皮带如图2所示由带电机的驱动轮沿箭头所示的方向被驱动。具体地，一个插入轮和一个拖离轮被用于每个传送驱动皮带。轮的布置和位置允许传送皮带在其间限定通道，在使用中线缆通过该通道传送穿过该设备。该通道被配置成精确地或十分精密地适纳线缆宽度，使得线缆能够在沿着两组滑轮102、104、106、108之间的距离全部皮带接触或大致全部皮带接触的情况下没有滑移或极小滑移地被驱动通过该通道。同时，优选地不存在施加到线缆上以将线缆压溃的过量力，较大吹制线缆相比于较小形式(例如，较小的微型线缆或吹制纤维单元或单独纤维)具有更稳固的构造，因此尤其在通过驱动轮对时更能够承受施加的轴向压力。
不同于现有技术安装机器的设备和方法，本设备内的线缆轴线保持笔直。现在不需要特意引入并保持线缆的一定弯曲或角度，所述一定弯曲或角度通常不仅在不同类型的线缆中而且在不同的安装条件下都是不可预测的任务。
驱动皮带由电机(未示出)驱动。在一个实施方式中，电机被操作性地连接到其中一个轮，从而当带电机的轮被电机驱动时，与该轮相关联的皮带被驱动。如果其他皮带未被电机驱动(即，其中四个滑轮中的仅一个配设有电机)，那么在线缆被设置在两个皮带之间的通道中时另一个皮带将被间接地驱动，如将在下文进一步描述的。优选地，两个皮带都被电机驱动。一个电机可联接到另一皮带的滑轮。然而，如图3中的虚线箭头所示，当一个皮带相对于另一个皮带逆时针方向运行时，传递驱动力的需要不是设计或实施中径直需要的。此外，在使用中该布置能够导致未被电机驱动的皮带相对于电机驱动的皮带的操作速率的延迟，这主要是由传动偏差造成的。
因此，在优选的实施方式中，在将每个电机操作性地连接到每个皮带的布置中使用两个电机。这允许每个皮带110、112被单独且彼此独立地电机驱动。该布置相比于使用单个电机来驱动两个皮带而言是更简单的机械布置。使用两个电机还使得可用扭矩的量加倍，并且很可能使用两个更小的电机(相比于一个电机实施中的一个大电机而言)，从而享有紧凑性的优势并且避免驱动两个皮带的复杂传动。这些电机被配置成沿着与图2所示的先前安装设备的线路相同的线路并且如在WO 2008119976中被描述的使用电流限制的电子控制机构来操作。在具体实施方式中，控制单元120由240V或110V交流电源供电，且因此需要以整流器和场效应晶体管(FET)形式的其他电子器件来向直流电机(通常是1500W)提供功率，所述直流电机驱动驱动轮。
在使用中，线缆20的前端或末梢通过使用带电机的驱动轮被拉离滚筒并且供给到由两个传送驱动皮带所限定的空间或通道中。在离开设备的皮带部分(其被皮带和轮之间的部分限定并且包括皮带和轮)时，线缆穿进空气盒124中并且通过该空气盒124，压缩空气源被供应到所述空气盒，从而线缆和空气最终进入到管件26中。
在安装期间，当线缆由于例如管件内增加的摩擦水平而达到管件内一些距离时或者当面临管件内的阻碍或干涉或其它障碍时，被传送通过管件的线缆的前进可能最终减慢下来(平缓地或以其他方式)。当线缆在管件内前进的速度开始降低时，这会在设备内被检测到并且在最早阶段表现为线缆表面沿方向“X”相对于驱动皮带表面的速度差或阻力。如果驱动机构继续操作而不对驱动速度进行任何改变，那么在线缆的位于皮带之间的部分之间的阻力或摩擦水平逐渐增加。如果该阻碍未被克服，那么可达到这样的阶段，在该阶段中，线缆由于线缆到管件中的实际前进速率与驱动轮和皮带的驱动速度之间的差而在驱动表面上开始滑移。仍未能减缓或停止驱动动作可导致即使厚且刚硬的线缆也在管件内以及在安装设备内弯曲，从而不仅损伤电缆而且损害该设备。
为了适应线缆前进的速度变化且因此保护线缆不受损坏，该设备配置成将线缆安装速率与驱动机构以十分精细的步骤或进程操作的速率进行即时比较。在图3所示的实施方式中，该任务使用操作性地连接到微处理器的一对编码轮来实现。第一编码轮操作性地联接到驱动机构(包括驱动皮带、驱动轮和电机)，所述第一编码轮的脉冲提供设备驱动速率。该编码轮在此被称为“电机编码器”。所述编码轮可以定位在任何位置，从而允许与作为总体而言的驱动机构(轮组102、104或106、108或者皮带)进行接触(直接或以其他方式接触)。在图3中，电机编码器是插入驱动皮带机构104的一部分。本领域技术人员将理解的是，为此目的可以将编码轮联接到驱动机构的其他部分(其他轮、皮带或电机)；并且存在确定驱动速率的其他方式，例如参考电机输出速率。
第二编码轮122被设置在其与正要安装的线缆接触的某个位置，并且提供线缆移动的速率。虽然第二编码轮可以位于沿着线缆的任何位置，但是图3示出了在驱动皮带和线缆滚筒之前的一点处的优选位置，这是在该具体吹制头的配置中的最便利位置。该编码轮122是自由轮，使得其唯一激励是线缆运动；所述编码轮仅当线缆前进到管件中(或移出管件)时才转动，从而精确地捕获实际运动信息；该编码轮被联接到线缆，使得编码器轮和线缆之间的直接或间接物理接触总是或几乎总是被保持。该编码轮在此称为“空转编码器”。
为了找出是否存在呈驱动速度相比于线缆移动速率的差形式的“速度差”，两个编码器所输出的脉冲126、128被发送给控制器，所述控制器采用处理器或微处理器120的形式并且比较所述脉冲。如图4的优选实施方式中所示，来自于电机编码器的脉冲的脉宽(单位，微秒或毫秒)T1与来自于空转编码器的脉冲的脉宽T2即时且持续地比较。可以预期的是，这些值在脉宽和相对相位方面持续地改变，因为线缆不太可能以完全平缓的方式被安装，相反在整个安装期间速度升高以及速度降低。该系统优选地设置成补偿这种操作范围。通过从安装的开始就比较编码器的相应脉冲频率(即，其周期)，可持续地监测速度差。
以另一方式查看比较过程，例如大于1的增加差速比(其是线缆前进速度与驱动皮带速度之间的比较)表示可能滑移，滑移的幅值能够被容易地监测。大于2的滑移差速比可被认为足够高以用作上限值，使得在伴随有电机电流的可测量增加时(例如，通常表示已经达到纤维路程的结束)，这种值可被设置成自动识别线缆达到其末端终点并且不能进一步前进，从而表示线缆安装的结束。该附图的另一用途在于减少电机电流以及因此减少电机速度，以最小化皮带磨损。上述差速比当然仅用于说明，且可使用其他比或者在不同情形中其它比可能是更合适的，例如用于不同线缆类型和安装条件。
当线缆面临管件内的阻碍时，实际纤维速度相对于皮带速度开始下降：在这种情形中，空转编码器周期相对于电机编码器周期开始增加，且驱动皮带速度开始超过线缆速度。如果阻碍相对于驱动力小，那么通过将线缆推动通过该阻碍可克服该障碍。如果不可能或如果花费一些时间来清除或克服阻碍，那么线缆可开始滑移，其中驱动皮带继续移动但是线缆未能与驱动表面协作地移动。
本发明的装置被设计成不可能引起线缆滑移，所述线缆滑移对于线缆具有潜在不利的影响。因此该设备被布置成使得驱动皮带未努力保持线缆被推动以克服该阻碍，如在一些现有技术机器中的方法中的那样。相反，本发明的检测和控制方面通过持续地监测由多个编码器输出的脉冲来操作，使得只要脉冲编码器运行成彼此在时间上不同步就能够被检测到。如上所述，为此目的使用微处理器允许系统针对线缆和驱动轮速度按照毫秒或微秒的任何差都被精细地调节，使得不是等待出现显著的阻力或摩擦积聚(或实际线缆滑移)，而是能够早得多地识别可能是迫近滑移的情况。
该设备布置成能够立即响应于检测的速度差(几乎同时基于检测速度差)。在驱动皮带速度超过线缆速度的情形中，该响应采用降低驱动机构速度的形式。例如，如果线缆以1米/秒的速度被安装，那么该系统被设置成响应于在5mm内的线缆行程，其等于5毫秒的响应时间。这种灵敏度和响应速率显著地优于传统已知的设备和方法，在传统已知的设备和方法中使用液压或空气驱动的驱动电机和控制系统来操作，所述驱动电机和控制系统不能实施必要的精细控制水平以避免线缆滑移。
在优选实施方式中，只要编码器脉冲继续彼此在时间上不同步，则电机就被布置成逐渐降低驱动机构的速度。在实践中，这意味着驱动机构所输出的力根据在线缆和皮带的相应表面之间感知的阻力的程度和持续时间来灵敏地且动态地适应。当线缆的前进最初开始减慢时，驱动皮带也几乎同时地以协调的方式减慢，因为微处理器响应于两个脉冲发生之间的编码器脉冲频率或周期中的变化。
在轻微阻碍的情形中，减轻线缆上的驱动力允许线缆可以自身起作用而没有问题或不成问题，可能需要借助于供应通到管件远端的压缩空气。当阻碍更为显著时，只要编码器脉冲保持彼此不同步，则供应给驱动机构的功率就逐渐地降下来，从而防止过量地推动线缆。在临时阻碍的情形中，供应给驱动机构的功率通过在一个或更多个步骤中减缓而随后恢复至预设水平，如将在下文进一步描述的。
当线缆遭遇不允许其进行任何进一步的前进的严重阻碍时，驱动皮带速度优选按步骤地以坡降速度的形式降低至零。在“坡降”实施中，使得线缆上的驱动力停止所花的时间可潜在地少于一秒。当驱动机构停止时，工程师于是可检查设置以确定问题根源，虽然这可能是线缆的前端已达到终点，管件的远端进入空气石(airstone)，所述空气石停止线缆在管件内的进一步前进，在该情形下安装阶段结束。
该系统优选地设置成持续地试图将线缆安装速度返回至预设安装速度。因此当阻碍减少或被清除时，使得线缆能够再次自由移动，该系统检测到不再存在速度差，且驱动皮带速度恢复成与其同步。驱动速度恢复中的恢复可包括在检测到阻碍被清除时在单个步骤中速度跃变至预设安装速度。然而优选地，速度恢复采用速度逐渐坡升的形式，其在实践中当线缆逐渐起作用成免受阻碍时允许速度以渐进的方式轻缓地增加。
由此，线缆被保护不受突然的潜在损坏的跃动和突然运动，且因此绝不以这样的速率被向前推动，在所述速率下线缆不能够在管件或导管中行进且不能被平缓地安装到所述管件或导管中，从而避免线缆和设备损坏的风险。
驱动力是电机电流的函数，因此电机电流也被持续地监测，且必要的话可以应用限制水平，所述限制水平在微处理器控制下降低目标线缆安装速度。在安装期间，速度和力都由电路120持续地测量。优选选项是借由机器前部上的LCD面板将该信息显示给用户。速度借由空转编码器被测量，且借由电机电流监测来测量力。
基于本发明，对于所使用的装置、设备、方法、制造方法和材料的大量变型和替代方式是可能的。例如，不必使用连续传送皮带来获得在正被安装的线缆被通过安装设备时与该线缆增加表面接触的优势，但是这是便利且优选的实施方式。对于本领域技术人员还将显而易见的是，可存在测量和比较安装驱动轮的速率和线缆进入到管件中的前进速率的各种方法。例如，便利的是以相同测量单位(例如，脉宽)来比较以及因此使用设备(编码轮)来测量并获得这些值，但是本领域技术人员将理解的是，不必要比较以检测安装皮带/轮组件的速率和线缆实际上前进到管件中的速率的任何差。
还可以构想出可应用这些装置和方法等的其他目的、目标和环境。例如，将实现的是，较小、较轻的吹制纤维单元还可在一些情形中以此方式被安装。其他类型的线缆(不涉及光纤，或实际上不涉及电信)可按照本文所述的方式被安装，以利用使用这种方法和设备的益处。因此，本发明不局限于本文所述的具体设置和应用。
Claims (12)
1.一种设备，所述设备借助于作用在管件内的线缆上的流体拖拽将所述线缆安装到所述管件中，所述设备包括：
-驱动机构，所述驱动机构包括布置成大体上沿着全部驱动表面长度接触所述线缆的驱动表面，用于将所述线缆驱动到所述管件中；
-第一测量机构，所述第一测量机构用于获得第一值，所述第一值表示安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率；
-第二测量机构，所述第二测量机构用于获得第二值，所述第二值表示所述线缆行进通过该设备的速率；
-处理器，所述处理器用于检测所述第一值何时超过所述第二值，并且用于在所述第一值超过所述第二值期间降低所述安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器布置成在所述第一值超过所述第二值期间逐渐地降低所述安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理器还布置成用于检测所述第一值何时不再超过所述第二值，并且用于增加所述安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述处理器布置成在检测到所述第一值不再超过所述第二值时逐渐地增加所述安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述驱动机构包括环形皮带装置。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述环形皮带装置包括分别由独立电机驱动的两个环形皮带。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一测量机构和所述第二测量机构中的一个或两者包括编码轮。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一测量机构的所述编码轮接触所述驱动表面。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第二测量机构的所述编码轮是空转轮并且在使用时接触所述线缆。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第二测量机构的所述编码轮是空转轮并且在使用时接触所述线缆。
11.一种系统，所述系统借助于作用在管件内的线缆上的流体拖拽将所述线缆安装到所述管件中，所述系统包括：
-根据前述权利要求中任一项所述的设备，所述设备用于安装所述线缆；和
-压缩机，所述压缩机用于将加压空气供应到所述管件中。
12.一种借助于作用在管件内的线缆上的流体拖拽将所述线缆安装到所述管件中的方法，所述方法包括：
-使用驱动表面以将所述线缆驱动到所述管件中，这通过获得在所述线缆和所述驱动表面之间大体上沿着全部驱动表面长度的接触来实现；
-获得第一值，所述第一值表示安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率；
-获得第二值，所述第二值表示所述线缆行进通过该设备的速率；
-通过比较所述第一值和所述第二值来检测所述第一值何时超过所述第二值；以及
-在所述第一值超过所述第二值期间降低所述安装机构将所述线缆驱动到所述管件中的速率。
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