JP2005162515A - 光ファイバのスクリーニング装置及びスクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦式のスクリーニングローラとテンションヘルプローラを用いてスクリーニング張力を付加する方法において、大きなスクリーニング張力に対しても滑りを生じない安定した光ファイバのスクリーニング方法とスクリーニング装置を提供する。
【解決手段】主としてローラ表面との摩擦力により光ファイバ２２に張力を付与するスクリーニングローラ２５を用いて、光ファイバの低強度部を破断させるスクリーニング方法及び装置であって、スクリーニングローラ２５の後段に２段以上のテンションヘルプローラ２６−１〜２６−３を配し、１.５ｋｇ以上の張力をかける。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバの低強度部分を予め破断して除去するため、光ファイバに所定の張力を付与するスクリーニング装置及びスクリーニング方法に関する。

光ファイバの製造において、製造した光ファイバの引張り強度を保証するために、光ファイバに所定の張力を掛けて、光ファイバの低強度部分を予め破断させ除去しておくスクリーニングが行なわれている。このスクリーニングは、一旦、線引して巻き取られた光ファイバに対して実施する場合、光ファイバの線引段階で実施される場合、その他、光ファイバの着色工程等内に組込まれて実施される場合など種々の形態がある。

図３は、従来のスクリーニング装置の一例を示す図で、例えば、特許文献１に開示されているものである。図中、１はサプライボビン、２は光ファイバ、３はキャプスタンホイール、４はキャプスタンベルト、５はスクリーニングホイール、６はテンションヘルプホイール、７は巻取機、８は繰出しダンサロール、９は巻取りダンサロール、１０はガイドホイール、１１は破断検出器、１２はパスライン延長部、１３はガイドホイールを示す。

サプライボビン１から繰出された光ファイバ２は、キャプスタンホイール３、スクリーニングホイール５、テンションヘルプホイール６に巻き付けて順次移送し、巻取機７の巻取りボビンで巻取られる。キャプスタンホイール３とスクリーニングホイール５との間、及び、スクリーニングホイール５とテンションヘルプホイール６には、ガイドホイール１０がそれぞれ配置されている。そして、キャプスタンベルト４は、キャプスタンホイール３とで光ファイバ２を把持している。

スクリーニング張力は、スクリーニングホイール５の軸トルクを調整することによりキャプスタンホイール３とスクリーニングホイール５との間で移送される光ファイバに与えられる。スクリーニングホイール５とテンションヘルプホイール６の間で移送される光ファイバには、巻取り張力よりは高く、スクリーニング張力よりは低い中間張力を設定し、スクリーニングホイール５が滑るのを防いでいる。繰出しダンサロール８はサプライボビン１とキャプスタンホイール３との間で、また巻取りダンサロール９はテンションヘルプホイール６と巻取機７との間で、移送される光ファイバの線速及び張力の変動の影響をそれぞれ吸収している。

そして、キャプスタンホイール３とスクリーニングホイール５との間に、光ファイバ２の破断検出手段としての破断検出器１１を設けて、光ファイバ２の破断を検出して巻取機７にブレーキをかけ、停止させるようにしている。更に、スクリーニング装置は、テンションヘルプホイール６と巻取りダンサロール９との間に、パスライン延長手段としてのパスライン延長部１２を設けている。一例として、パスライン延長部１２は、光ファイバの走行方向が交互に変わるように配置された４個のガイドホイール１３からなり、テンションヘルプホイール６から繰出される光ファイバをガイドホイール１３に順次巻き付けて、巻取りダンサロール９に送り出す構成とされている。このパスライン延長部１２を設けることにより、約５ｍのパスラインが延長できるとされている。

図４は、従来のスクリーニング装置の他の例を示す図で、例えば、特許文献２に開示されているものである。図中、２は光ファイバ、１４は第１のキャプスタン部、１４ａは第１のキャプスタンホイール、１４ｂは第１のキャプスタンベルト、１５は第２のキャプスタン部、１５ａは第２のキャプスタンホイール、１５ｂは第２のキャプスタンベルト、１６は第１のキャプスタンモータ、１７は第２のキャプスタンモータ、１８は張力付加用ダンサローラ、１９は張力付加用ウエイト、２０はアーム、２０ａはアーム支点、２１は変位検出器を示す。

この図４では、図３で示されているサプライボビン１、巻取機７、繰出しダンサロール８、巻取りダンサロール９は省略されて示してあるが、図３と同様に備えているものとする。この例では、第１のキャプスタンホイール１４ａと第１のキャプスタンベルト１４ｂからなる第１のキャプスタン部１４と、第２のキャプスタンホイール１５ａと第２のキャプスタンベルト１５ｂからなる第２のキャプスタン部１５との間に、上下方向に移動可能な張力付加用ダンサローラ１８を配している。第１のキャプスタンホイール１４ａと第２のキャプスタンホイール１５ａは、第１のキャプスタンモータ１６と第２のキャプスタンモータ１７によって駆動され、光ファイバ２は、この間を滑ることなく移送される。

スクリーニング張力は、張力付加用ダンサローラ１８に働く荷重により、第１のキャプスタン部１４と第２のキャプスタン部１５との間で移送される光ファイバに与えられる。張力付加用ダンサローラ１８に働く荷重の調整は、アーム支点２０ａで回動可能に配されたアーム２０に取付けた張力付加用ウエイト１９の位置を変えることにより行なわれる。張力付加用ダンサローラ１８の位置は、アーム２０に設けた変位検出器２１により検出され、光ファイバの移送中は、中点位置（図４の場合はアームの水平位置）になるように、第２のキャプスタン部１５の速度をコントロールする。
特開平１０−１１４５３７号公報 特開平６−２４９７２６号公報

図３に示したスクリーニング方法は、摩擦式のスクリーニングホイール５とテンションヘルプホイール６の表面摩擦でスクリーニング張力を付加するため、スクリーニング張力は１.５ｋｇ程度が限界である。しかし、線速をより高速にするためにはパスラインの蓄線長を更に長くすることとなるが、この場合、ガイドホイール１３の数が増加するため回転抵抗が全体として大きくなる。このため、テンションヘルプホイール側の張力が低くなり、キャプスタンホイールとスクリーニングホイールとの間に設定されるスクリーニング張力が不安定になるという問題がある。

また、大きなスクリーニング張力（例えば、２.５ｋｇ）を付加すると、スクリーニングホイールで滑りが生じる恐れがあるため、大きなスクリーニング張力を付加する場合は、滑りの生じない図４のキャプスタンベルトを用いたスクリーニング方法を用いることとなる。しかし、キャプスタンベルトを用いたスクリーニング方法は、ホイールとベルトで光ファイバを挟み、その摩擦力で光ファイバを引っ張ることとなるので、自動線掛けが容易に行なえないという問題がある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、摩擦式のスクリーニングローラ（特許文献１のスクリーニングホイールと同義語）とテンションヘルプローラ（特許文献１のテンションヘルプホイールと同義語）を用いてスクリーニング張力を付加する方法において、大きなスクリーニング張力に対しても滑りを生じない安定した光ファイバのスクリーニング方法とスクリーニング装置の提供を課題とする。

本発明による光ファイバのスクリーニング装置及びスクリーニング方法は、主としてローラ表面との摩擦力により光ファイバに張力を付与するスクリーニングローラを用いて、光ファイバの低強度部を破断させるスクリーニング方法及び装置であって、スクリーニングローラの後段に２段以上のテンションヘルプローラを配する。また、光ファイバに付与される張力は、１.５ｋｇ以上とすることができる。

テンションヘルプローラを２段以上配置することにより、高速で移送する場合においても、スクリーニングローラの後段での張力を所定値以上に維持することができ、また、スクリーニング張力を大きくした場合にも滑りの発生を抑制することができ、安定したスクリーニングを実施することができる。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の概略を説明する図、図２はローラの摩擦と張力の関係を説明する図である。図中、２２は光ファイバ、２３はキャプスタンホイール、２４はキャプスタンベルト、２５はスクリーニングローラ、２６−１，２６−２，２６−３はテンションヘルプローラ、２７，２８はガイドローラ、２９はパスライン延長部、３０は張力検出器を示す。

本発明のスクリーニング装置は、図３で説明したのと同様に、摩擦式のスクリーニングローラ２５を用い、スクリーニングローラ２５の軸トルクを調整することにより、キャプスタンホイール２３との間にスクリーニング張力を発生させるようにしたものである。なお、本発明におけるスクリーニングは、一旦、線引して巻き取られた後の光ファイバに対して実施する場合、光ファイバの線引段階で実施される場合、その他、光ファイバの着色工程等内に組込まれて実施される場合などの種々の形態を対象とすることができる。

サプライ側から繰出された光ファイバ２２は、キャプスタンホイール２３により引取られ、サーボモータ等（図示せず）の軸トルクで駆動されるスクリーニングローラ２５に巻付けられる。光ファイバ２２は、スクリーニングローラ２５のローラ表面との摩擦力で巻取られ、キャプスタンホイール２３との間で所定のスクリーニング張力を発生させることができる。この時のスクリーニング張力は、キャプスタンホイール２３とスクリーニングローラ２５との間に配された張力検出器３０により計測される。

スクリーニングローラ２５の後段には、サーボモータ等（図示せず）の軸トルクで駆動される２以上の複数段のテンションヘルプローラ２６−１、２６−２，２６−３（以下、符号２６で表示）が配され、スクリーニングローラ２５で光ファイバが滑るのを抑制する。なお、スクリーニングローラ２５及びテンションヘルプローラ２６への光ファイバ２２の掛け渡しには、ガイドローラ２７が適宜用いられる。

テンションヘルプローラ２６の後段には、図３に示したのと同様に複数のガイドローラ２８からなるパスライン延長部２９を設け、パスラインを実質的に長くして線速の高速時おける破断対応可能な構成とすることができる。なお、図１においては、図３で示したようなサプライボビン、巻取機、繰出しダンサロール、巻取りダンサロール等は省略して示してあるが、図３と同様に備えているものとする。

以上の構成において、スクリーニング張力は、キャプスタンホイール２３とスクリーニングローラ２５の間にある光ファイバに付与され、その張力は、スクリーニングローラ２５及びその後段に配される複数段のテンションヘルプローラ２６によって制御される。スクリーニングローラ２５及びテンションヘルプローラ２６は、駆動用のサーボモータからの軸トルクと回転数を調整することにより行なわれる。

図２は、ローラの摩擦力とベルトの張力の関係を説明する図である。一般に、矢印の向きに回転するローラに巻き付けられたベルトの微小部分ｄφに作用する力ｄＰの釣り合いは、この部分に働く摩擦力をｄＦ、張力の増分をｄＴとすると、
ｄＦ＝ｄＴ ，ｄＰ＝Ｔ・ｄφ で与えられる。
ここで、ベルトが滑りを起こすことなくトルクが伝えられる限界は、ローラとベルト間の静止摩擦係数をμｓとすると、ｄＦ＝μｓ・ｄＰであるから、ｄＴ＝μｓ・Ｔ・ｄφとなる。したがって、巻き付け角度がθである場合の両端の張力ＴａとＴｂとの間には、次の関係式が得られる。
Ｔｂ＝Ｔａ・ｅｘｐ（μｓ・θ）

図１において、Ｔ₁はテンションヘルプローラ２６−１への出側の張力で、θ₁は光ファイバの巻き付け角度、Ｔ₂はテンションヘルプローラ２６−１の入側の張力を示す。Ｔ'₂はテンションヘルプローラ２６−２の出側の張力で、θ₂はその光ファイバの巻き付け角度、Ｔ₃はテンションヘルプローラ２６−２の入側の張力を示す。Ｔ'₃はテンションヘルプローラ２６−３の出側の張力で、θ₃はその光ファイバの巻き付け角度、Ｔ₄はテンションヘルプローラ２６−３の入側の張力を示す。Ｔ'_n-1はスクリーニングローラ２５の出側の張力で、θ_nはその光ファイバの巻き付け角度、Ｔ_nはスクリーニングローラ２５の入側の張力でスクリーニング張力を示す。

ここで、図２の関係式を図１に適用させると、
Ｔ₂＝Ｔ₁・ｅｘｐ（μｓ・θ₁）
Ｔ₃＝Ｔ'₂・ｅｘｐ（μｓ・θ₂）
Ｔ₄＝Ｔ'₃・ｅｘｐ（μｓ・θ₃）
Ｔ_n＝Ｔ'_n-1・ｅｘｐ（μｓ・θ_n-1）となる。
ここで、ガイドローラ２７は単に光ファイバの移送方向を変更するだけなので、Ｔ₂＝Ｔ'₂，Ｔ₃＝Ｔ'₃・・・・・・・・Ｔ_n-1＝Ｔ'_n-1とすると、スクリーニング張力は、
Ｔ_n＝Ｔ₁・ｅｘｐ（μｓ・θ_n-1）×・・・×ｅｘｐ（μｓ・θ₂）×ｅｘｐ（μｓ・θ₁）で表すことができる。

上記の式から、スクリーニング張力Ｔ_nは、スクリーニングローラ２５及びテンションヘルプローラ２６の摩擦係数μｓ、巻き付け角度θ、出力側の張力Ｔ₁の値が決まれば、Ｔ_nの上限値も決まり、上記の式を満足させる限り各ローラでの滑りは生じない。図１における各部での張力は、Ｔ_n＞・・・・＞Ｔ₃＞Ｔ₂＞Ｔ₁の関係となるようにスクリーニングローラ２５及びテンションヘルプローラ２６のトルク及び回転数等が設定される。しかし、テンションヘルプローラ２６が１段では、スクリーニング張力Ｔ_nが大きくなると摩擦力が不足して滑りを生じやすく、巻取機側の張力変動が大きくなるため、スクリーニングローラ２５のスクリーニング張力に変動を与え易い。

本発明では、スクリーニングローラ２５での滑りを抑制するためにテンションヘルプローラ２６を２段以上の複数段配設することで、スクリーニングローラ２５の後段における光ファイバの張力付加能力をアップし、スクリーニング張力を高めても滑りを生じないようにすることが可能となる。また、高速巻取りで光ファイバの線速をアップした場合、パスライン延長等によるガイドローラの増加でパスライン全体としての回転抵抗が増加し、スクリーニングローラ２５の出側での光ファイバの張力を弱めスクリーニング張力を不安定にする。しかし、複数段のテンションヘルプローラ２６を配することで、スクリーニングローラ２５の出側での光ファイバの張力を所定値に維持することができ、高速巻取りと安定したスクリーニングを行なうことを可能とする。

本発明の実施形態の概略を説明する図である。 本発明におけるローラの摩擦と張力の関係を説明する図である。 従来技術の例を説明する図である。 従来技術の他の例を説明する図である。

符号の説明

２２…光ファイバ、２３…キャプスタンホイール、２４…キャプスタンベルト、２５…スクリーニングローラ、２６−１，２６−２，２６−３…テンションヘルプローラ、２７，２８…ガイドローラ、２９…パスライン延長部、３０…張力検出器。

Claims (3)

1. 主としてローラ表面との摩擦力により光ファイバに張力を付与するスクリーニングローラを用いて、光ファイバの低強度部を破断させるスクリーニング装置であって、前記スクリーニングローラの後段に２段以上のテンションヘルプローラを配したことを特徴とする光ファイバのスクリーニング装置。
2. 前記光ファイバに付与される張力が１.５ｋｇ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバのスクリーニング装置。
3. 主としてローラ表面との摩擦力により光ファイバに張力を付与するスクリーニングローラを用いて、光ファイバの低強度部を破断させるスクリーニング方法であって、前記スクリーニングローラの後段に２段以上のテンションヘルプローラを配し、１.５ｋｇ以上の張力をかけることを特徴とする光ファイバのスクリーニング方法。

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