JP2012053066A - ファイバ線引き時に光ファイバの引張試験を行い、再挿通するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファイバの挿通を促進する。
【解決手段】ある長さの移動するファイバをファイバ線引き、ファイバ巻き付けまたはファイバ試験過程において少なくとも１つの構成要素に挿通する方法であって、前記ファイバの供給源とアスピレータとの間にある前記ファイバの長さに沿ったある位置に前記ファイバを係合させ、前記ファイバを移動させて、前記ファイバ線引き過程の前記少なくとも１個の構成要素に前記ファイバを挿通することを促進するステップとを含む方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファイバ線引きシステム内の様々な構成要素上に光ファイバを自動的に挿通して巻くための方法および装置に関する。本発明は、高速度で光ファイバのオンライン引張スクリーニングを行い、スクリーニングした光ファイバを光ファイバ出荷スプール上に直接巻くための方法および装置にさらに関する。

光導波路ファイバ（光ファイバ）は、光通信システムに使用される十分に公知の伝送媒体である。ファイバ線引き製造技術は、光ファイバを光ファイバ母材から線引きしてスプール上に巻く技術が周知されている。過去においては、光ファイバの線引きは、４００ｋｍのファイバを保持できるバルクスプール上にファイバを巻くことが一般に必要だった。次に、バルクスプールは、操作者が手動で挿通するオフライン巻取り機械に一般に手動で搬送される。このオフライン機械は、ファイバをバルクスプールから複数のより小さい出荷スプールに巻き取る。ファイバをバルクスプールからより小さい出荷スプールに移す前または移す時に、ファイバに関して様々な試験を実施する。たとえば、ファイバをバルクスプールから出荷スプールに巻くために使用するのと同じ機械は、予め決められた最低レベルの応力（一般に１００ｋｐｓｉ（約７００ＭＰａ））をファイバに与えて、ファイバが最低強度要件に適合するかどうかを確認する。この応力の付与は、一般にスクリーニング試験または耐力試験と呼ばれる。機械は、スクリーニングが中断すると出荷スプールに巻くのを停止し、操作者は、機械にファイバを再度挿通して、新しいスプール上にファイバを巻くのを開始しなければならない。

ファイバを保管スプール、好ましくは出荷スプール上に巻く前に、ファイバ線引き過程でファイバについて引張強度耐力試験を行うことが望ましい。しかし、現在のファイバ製造作業のいくつかで使用されている高度の線引き速度では（たとえば、２０〜２５ｍ／ｓ）、こうしたオンライン耐力試験は実施できない。１つには、オンラインスクリーニングは、ファイバの耐力試験を行うためにファイバに加えられる追加の引張応力により、線引き時にファイバ内に生じるファイバの破損の数が増加することが挙げられる。さらに、ファイバ線引き過程が停止するため、操作者がオンライン引張スクリーニング機器に再度挿通する時に、多くのファイバが失われる可能性がある。当然、現在の多くのファイバ線引き過程に使用されている、より高度の線引き速度では（たとえば、２０ｍ／ｓ）、挿通されるファイバは、ファイバ線引き過程で供給されるファイバの長さに何とか一致しなければならない。また、従来の引張試験装置に挿通する場合に要する時間の点で、従来の技術を使用すると、再挿通作業時に、多くのファイバが失われる可能性がある。したがって、メーカーは、それどころか、比較的大型の（たとえば、４００ｋｍ以上を保管できる）バルクスプール上に、より低い線引き張力でファイバを線引きする製造過程を利用して来た。こうしたバルクスプール上のファイバは、次に、ファイバをより小型の出荷スプール上に巻く時、または巻く前に、オフラインで耐力試験を行われる。

本発明の一態様は、ファイバ線引き過程で光ファイバの引張耐力試験を行う方法であって、ある長さの光ファイバを光ファイバ母材から２０ｍ／ｓを超えるファイバ線引き速度で引っ張り、所望の引張応力を前記ファイバに付与して前記ファイバの強度を試験し、前記の引張応力付与後に、前記ファイバをスプール上に巻くことを含む方法に関する。ファイバに付与する引張応力は、所望の耐力試験の力に等しいことが好ましい。好ましくは、所望の引張応力は約８０ｐｓｉ（約５６０×１０^３Ｐａ）を超え、より好ましくは約９５ｐｓｉ（約６６５×１０^３Ｐａ）を超える。

好ましい実施態様では、ファイバは、顧客に出荷される出荷スプール上に直接巻かれる。好ましくは、出荷スプールは、１５０ｋｍを超える光ファイバを保持することがなく、より好ましくは１００ｋｍ以下、最も好ましくは約７５ｋｍ以下の光ファイバを保持する。こうした出荷スプールは、顧客に直接出荷することができ、より小さいスプール上に巻き直す必要がない。好ましくは、出荷スプールは、前記スプール上の前記ファイバの両端に触れることができるスプールであり、ファイバは、前記ファイバを前記スプール上に保管する時に、前記ファイバの両端に触れることができるように前記出荷スプール上に巻かれる。このように、光学的性質の試験およびその他の形態の試験は、スプール上に保管している時にファイバに関して行うことができ、ファイバをスプールから取り外す必要はない。たとえば、ファイバは、スプール上の前記ファイバの一方の端部を光源に接続し、光源からファイバを介して光を入射し、ファイバの他方の端部において光の性質を評価する試験方法により試験することができる。こうした試験の実施例は、光時間領域反射測定（ＯＴＤＲ）を含み、これは、ファイバの単位長さ当たりの分散量、並びに分散の幾何学的形状および偏光モード分散を測定するために使用される。

引張応力は、スクリーナキャプスタンからファイバを供給することにより、線引き過程でファイバに付与することができ、スクリーナキャプスタンは、線引き過程で所望の引張応力をファイバに付与するように、もう１つのキャプスタンに関連して動作する。たとえば、スクリーナキャプスタンは、もう１つのキャプスタンの下流に位置し、他方のキャプスタンより速い円周速度で回転してファイバを引っ張り、所望の引張応力を付与する。好ましくは、２個のキャプスタン間のファイバの張力を線引き過程で監視し、監視した張力に応じてスクリーナキャプスタンの測度を調節し、所望の引張スクリーニング力または力の範囲を一定して維持する。たとえば、ファイバの張力は、プーリに作動的に接続され、その結果ファイバに接触するロードセル（たとえば、２個のキャプスタンの間に配置する）を介して監視することができる。コンピュータは、ロードセルを介して前記ファイバの張力を監視し、その結果スクリーナキャプスタンの速度を調節するために使用することができる。別法によると、その他の方法を使用して、線引き過程で所望の量の引張応力をファイバに付与することができる。たとえば、こうした応力は、線引き過程でファイバが周囲を移動するプーリ上におもりを配置して付与することができる。別法によると、ファイバは、一方のキャプスタンが他方のキャプスタンより速い円周速度で移動する機械的に連結する２個のキャプスタンの周囲に巻かれる。さらに他の代案では、ファイバは、２個の異なる隣接ファイバ軌道溝を有するプーリの周囲を移動し、各々のファイバ軌道溝は異なる円周を有し、円周の差は、ファイバがプーリの２個の軌道溝を通過する時に、ファイバ上に所望の引張力を与えるように選択される。

本発明のもう１つの態様は、ファイバがスプール上に巻かれるファイバ線引きまたはファイバ試験過程で、ある長さの移動するファイバを挿通または再挿通するための方法および装置であって、第１位置でファイバを取得するためのアスピレータを起動し、前記アスピレータを少なくとも２次元に移動させ、その結果ファイバを第２位置に移動させて、ファイバ線引きまたは試験過程における少なくとも１個の構成要素を貫通させるかまたは構成要素上に挿通することを含む方法および装置に関する。前記長さの移動するファイバは、たとえば、ファイバ線引き過程またはオフラインファイバスクリーニング過程で移動する、ある長さのファイバで良い。好ましい実施態様では、アスピレータは、ファイバを少なくとも一方の案内プーリ上に案内するように移動し、その後、ファイバは巻取りスプール付近に移動して係合し、スプール上に巻かれる。たとえば、ファイバの長さには、スナッガーの歯、または保管スプール上のファイバを把持できるその他の装置が係合する。ファイバに回転スプールが係合した直後、ファイバは、切断されてアスピレータから分離される。次に、この場合の案内プーリおよびファイバ保管スプールは、ファイバをスプール上に巻き取るように互いに対して移動する。

もう１つの実施態様では、この方法は、アスピレータが前記ファイバを前記第２位置に移動させた時に、プーリが前記ファイバの長さに沿って、前記所望のファイバの交互の側に配置されるように、少なくとも第１、第２および第３のプーリを方向付けることを含む。第２プーリは、次に、ファイバの経路を横断して移動し、ファイバを第１、第２および第３プーリに接触させて、ファイバを蛇行経路内に移動させる。

さらにもう１つの実施態様では、アスピレータは、もう１つの別個のファイバ案内装置と共に使用され、ファイバ巻き付けシステム内の少なくとも１個の構成要素にファイバを案内する。たとえば、機械的な案内フィンガー組立体を使用すると、ファイバの一部をファイバの供給源とアスピレータとの間に係合させることができる。案内フィンガーは、移動する光ファイバの経路を屈曲および移動させて、ファイバを挿通させる構成要素上に、または構成要素を貫通してファイバを案内する。好ましくは、案内フィンガーは、ファイバが上を自由に移動して、アスピレータによる収集を継続する円筒状部材である。こうした案内部材は、フックの形態もしくはＪ形であるか、またはさらに好ましくは円筒状の管もしくはロッドであり、これら管もしくはロッドは、ファイバが案内フィンガー上で自由に移動するのを促進するために、これら管もしくはロッドの軸の周囲で回転しても回転しなくても良い。

本発明のもう１つの態様は、ファイバをスプール上に線引きして巻き取り、ファイバを線引き後、ファイバをスプール上に巻き取る前にファイバの耐力試験を行うための装置に関する。この装置は、ファイバを光ファイバ母材から線引きするのに十分に光ファイバ母材を軟化させるための炉と、ファイバを母材から２０ｍ／ｓを超える速度で、好ましくは２５ｍ／ｓを超える速度で線引きするように設計された他のファイバ線引き装置の第１キャプスタンと、耐力試験装置とを備える。耐力試験装置は、少なくとも１個のホイール、およびこのホイールを第１円周速度で駆動するモータを備える、炉の下流に位置する第１キャプスタン装置（トラクタキャプスタン組立体としても周知されている）と、少なくとも１個のホイール、およびこのホイールを第２円周速度で駆動し、第１および第２円周速度の差によって、ファイバに加わる所望の耐力試験引張応力を生じるためのサーボモータを備える第２キャプスタン組立体とを備えることが好ましい。ロードセルは、ファイバ内の張力を監視するために、ファイバ（たとえば、２個のキャプスタンの間）に作動的に接続することが好ましい。コンピュータ制御装置は、ロードセルから入力を受信し、第１または第２キャプスタン組立体の速度を調節して、均一な引張応力または所望の範囲の引張応力を維持するのを促進する。

本明細書に記載する自動巻取り方法および装置は、先行技術に比べて多くの利点を有する。１つには、ファイバ巻き付けシステムの様々な構成要素に光ファイバを再挿通するために本明細書に開示する様式および方法でアスピレータおよび案内フィンガーを使用することにより、ファイバをシステムに同時に挿通させながら、ファイバを連続的に取り出して製造過程から廃棄することができる。したがって、システムに巻き取るかまたは再度挿通するために、ファイバの供給を停止する必要がない。本明細書に開示する技術を使用すると、オンライン耐力試験部分を含む完全オンライン巻き付けシステムは、１０秒以内に巻き取ることができる。実際、本明細書に開示する方法および装置を使用すると、オンラインファイバ引張強度スクリーニング装置を含む完全ファイバ巻き付けシステムの巻取りは、ファイバ線引き作業時に７秒以内でオンラインにより達成された。これは、新しい出荷スプールを提供し、ファイバが新しいスプールに巻き付いて係合するようにファイバを案内し、新しいスプールに対するファイバの巻き付けを開始することを含む。本発明は、このように短時間でファイバ巻き付けシステムの再挿通を可能にし、２５〜３０ｍ／ｓ以上の線引き速度でもオンライン耐力試験を達成でき、多量のファイバを失うことを心配する必要がない。

したがって、ファイバのオンラインスクリーニングにより、大型のバルク保管スプールに比べてファイバを出荷スプール上に直接巻き付けることができるため、ファイバをバルクスプール上に線引きする従来の方法で必要なコストを大幅に削減するかまたは全体的になくし、オフライン耐力試験を実施し、ファイバを出荷スプール上に巻き付けることができる。

ファイバの両端に触れることができるスプール上にファイバを巻き付けることにより、またスプール上に巻くファイバの長さを十分に短く選択することにより（たとえば１５０ｋｍ未満、より好ましくは１００ｋｍ未満、最も好ましくは７５ｋｍ未満）、ファイバに関して行われる光学的測定は、ファイバをスプール上に保管した状態で行うことができる。したがって、ファイバを光ファイバ母材から高速度（たとえば、２０ｍ／ｓを超え、より好ましくは２５ｍ／ｓを超え、最も好ましくは３０ｍ／ｓを超える速度）で線引きすることができ、ファイバ線引き過程で張力試験を行い、ファイバ保管スプール上に巻き付けることができる。次に、ファイバは、ファイバ保管スプール上に保管した状態でオフラインで試験し、追加の（たとえば、その他の光学的）所望の測定を行い、顧客に直接出荷することができ（たとえば、光ファイバケーブル会社に出荷し、会社は、光ファイバの各種ストランドを光ファイバケーブル内に接続する）、ファイバを別のスプール上に巻き直す必要がない。

また、本明細書に開示する自動巻取り方法および装置は、ファイバ巻取り過程を大幅に促進および迅速化するため、必要に応じてファイバをファイバ線引き作業時に選択的に取り出すことができ、多量のファイバが失われることがない。たとえば、直径（たとえば、ファイバまたはコーティング直径）が仕様外のファイバが検出された場合、欠陥ファイバを切断し、良好な（つまり、仕様に適合する）ファイバが再び検出されるまで、不良なファイバを収集してアスピレータ内に廃棄することができ、良好なファイバが検出された後、そのファイバが線引きスクリーナまたはファイバ保管スプール上に巻き付けられる。

本発明のその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載する。当業者は、これら説明から本発明を部分的に容易に理解するか、または以下の詳細な説明、請求の範囲、および添付の図面を含む本明細書に記載する本発明を実施することにより認識するであろう。

上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本発明を例示的に示すものであり、請求する本発明の性質および特徴を理解するための概要または枠組みであると考えるべきである。添付の図面は、本発明をさらに理解するために示すものであり、本明細書に包含され、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の様々な実施態様を示し、説明と共に、本発明の原理および作用を説明するのに役立つ。

図１は本発明による巻き付け装置の好ましい実施態様の斜視図である。 図２は、図１に示す巻き付け装置のスクリーナ部分の拡大斜視図である。 図３は、 図１に示す巻き付け装置のスプール巻き付け部分の拡大斜視図である。 図４Ａは、図１に示す巻き付け装置の上面図であり、スクリーナキャプスタン上に挿通される光ファイバを示す図である。 図４Ｂは、図１に示す巻き付け装置の上面図であり、スクリーナキャプスタン上に挿通される光ファイバを示す図である。 図４Ｃは、図１に示す巻き付け装置の上面図であり、スクリーナキャプスタン上に挿通される光ファイバを示す図である。 図４Ｄは、図１に示す巻き付け装置の上面図であり、スクリーナキャプスタン上に挿通される光ファイバを示す図である。 図４Ｅは、図１に示す巻き付け装置の上面図であり、スクリーナキャプスタン上に挿通される光ファイバを示す図である。 図５Ａは、図１に示す巻き付け装置の上面図であり、ワインダー部分に光ファイバを挿通する状態を示す図である。 図５Ｂは、図１に示す巻き付け装置の上面図であり、ワインダー部分に光ファイバを挿通する状態を示す図である。 図５Ｃは、図１に示す巻き付け装置の上面図であり、ワインダー部分に光ファイバを挿通する状態を示す図である。 図６は本発明により使用するのに好ましいファイバ保管スプールを示す図である。

図１、図２および図３は、本発明による好ましい光ファイバ巻き付けシステム１０であって、光ファイバ８が光ファイバ線引き過程で光ファイバ母材または線引き半加工品から直接線引きされる巻き付けシステム１０を示す。図１に示すように、このシステムの主な構成要素は、ファイバが耐力試験されるスクリーナ部分１２と、ファイバが保管スプール１５上に巻かれる巻取り部分１４とを含む。

ファイバは、図１および図２に示すスクリーナ部分１２を通って移動する時に、機械的に所望の量の応力が加えられる（つまり、耐力試験される）。次に、ファイバは、図１および図３に示すファイバ巻取り部分１４内のスプール１５上に直接巻かれる。スプール１５は、顧客に直接出荷される出荷スプールであり、顧客は、光ファイバの買手および／またはケーブル製造工場であり、別のファイバ保管スプール上に巻き直さずに直接接続する。こうして、ファイバが最初に光ファイバ状に線引きされた時から、ファイバが光ファイバケーブルに接続されるまで、ファイバを単一の保管スプール上に保管し、ファイバを製造する時点と、ファイバを顧客に出荷する時点との間で、ファイバを後続の保管スプールに移さずに、様々な試験手順を行うことができる。

本発明により使用される好ましい光ファイバ保管スプールを図６Ａおよび図６Ｂに示し、これらの図はそれぞれ、好ましい出荷スプール１５の側面図および底面図を示す。図６に示すように、スプール１５は主バレル部分６０と、リードメータバレル部分６２と、巻き付け過程でリードメータ部分６４から主バレル部分６２にファイバを供給するか、または所望の巻き付け技術によっては逆に供給することができる傾斜スロット６４とを備える。こうしたスプールは、たとえば、１９９９年１１月１０日に出願された米国特許出願第０９／４３８，１１２号「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｕｎｄｅｒ Ｗｒａｐ Ａｃｃｅｓｓ ｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｗｏｕｎｄ Ｏｎｔｏ Ｓｐｏｏｌｓ」（スプール上に巻かれた光ファイバにラップ下で触れるシステムおよび方法）に詳細に記載されており、この特許出願は、１９９８年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／１１４，５１６号、１９９９年１月１２日に出願された米国仮特許出願第６０／１１５５４０号の恩恵を主張しており、この特許出願の明細は本明細書に援用する。本発明の好ましい実施態様では、ファイバは、リードメータバレル部分６２に開始するスプール１５上に供給される。所望の量のファイバがリードメータ部分６２上に保管されると、ファイバは、スロットから主バレル部分６０上に供給され、所望の量のファイバが主バレル部分６０上に巻かれる。スプールがいっぱいになるか、および／または所望の量のファイバが主バレル部分６０内に含まれると、ファイバが、たとえばファイバ巻き付けシステムとファイバスクリーニングシステムとの間で切断され、回転タレット４０が１８０度間欠駆動して、別の空の保管スプールを供給し、このスプール上にファイバが再度巻かれる。前に充填されたスプールは取り外され、空のスプールが所定位置に装填され、新たに供給された空のスプールが充填されると、次のスプールが準備されるというように続く。出荷スプール１５が好ましい１つの理由は、ファイバの両端に触れることができるように、ファイバをスプール１５上に保管できることである。このスプールの場合、ファイバの両端に触れることができるので、ファイバ線引きおよび巻き付け過程後に、スプール１５上に保管されるファイバに関して、光学的およびその他の試験を行うことができ、ファイバ全体の長さをスプールから取り出すか、またはファイバを別のスプール上に再度挿通する必要がない。

このシステムは、図１および図２に示すアスピレータ１６をさらに備え、アスピレータ１６は、線引き作業の開始時に、またはファイバが破損するか、以下に説明するようにファイバを故意に切断した後に、スクラップファイバを過程から取り出し、ファイバをシステムの様々な構成要素上に自動的に挿通するのを促進するために使用される。図１および図２に示すように、アスピレータ１６は、基本的に真空ホースなどの円筒状管から構成され、垂直支持部材１７に移動可能に取り付けられ、この部材１７に沿って、アスピレータは上方または下方の経路内で移動することができる。こうしたアスピレータは、たとえば、ファイバをアスピレータ１６内に吸引するのに必要な吸引力を提供するために圧縮空気を使用する。好ましくは、圧縮空気は、ファイバを再挿通する時に、巻き付けシステム全体においてファイバを捕捉してファイバの移動を制御し、スクラップファイバを運び去るのに十分な張力を提供できる高度の速度を有する。したがって、垂直支持部材１７は、横方向支持部材１８上に移動可能に取り付けられ、その結果、横方向支持部材１８は主アスピレータ支持枠１９上に移動可能に取り付けられる。こうして、アスピレータは、３次元で移動することができ、たとえば、アスピレータは、横方向支持部材１８が主支持枠１９に沿って摺動することにより、スクリーナ部分１２に接近するか、またはスクリーナ部分１２から離れて移動することができる。アスピレータ１６は、垂直支持部材１７が横方向支持部材１８に沿って摺動することにより、主支持枠を横断して（機械システムの後部方向に、または機械システムの後部から離れて、つまり、間欠駆動スプール巻取りの軸４０に平行に）移動することもできる。

本発明によるファイバ巻き付けシステムの動作は、コンピュータ制御システムを介して制御することが好ましく、制御システムは、巻き付けシステムから自動的に送信されるか、または機械の操作者が手動で入力する様々な入力に応答するようにプログラミングされる。

ファイバ線引き作業時、光ファイバ線引き半加工品（光ファイバ母材としても周知されている）は、線引き炉（図示しない）内に取り付けられ、炉内の温度は、母材から光ファイバを線引きするのに適する温度まで上昇させる。図２に示すように、スクリーナ部分１２は、一対のキャプスタン組立体２０および２４を備え、各々のキャプスタン組立体は、大型のキャプスタンホイールと、大型のキャプスタンホイールの円周の一部に係合するベルトとから成る。ベルトは、３個のより小さいホイールによっても支持され、これらホイールは、ベルトが、より大きいキャプスタンホイールに対してしっかり保持されるように配置される。本明細書で一般的に使用する場合、キャプスタンは、図２に示すキャプスタン組立体を意味するが、本発明の精神を損なうことなく、別法によるキャプスタン組立体を使用することもできる。光ファイバ８は、ファイバ線引き作業時にベルト付きキャプスタン２０により、線引き半加工品から引き抜かれ、ベルト付きキャプスタン２０は、図２に示すトラクタキャプスタンとしても周知されており、本明細書ではトラクタキャプスタンとも記載する。ベルト付きキャプスタン２０の速度は、ファイバを線引きするための所望の速度を得るのに適する制御手段により制御することができる。

図２に示すように、図示の実施態様では、ファイバはトラクタキャプスタン２０を出て、転回プーリ２２の周囲に１８０度巻き付く。転回プーリ２２は、その外周部に凹んだ溝を有し、ファイバ８が溝の内部に保持される。転回プーリ２２は、通過するファイバによって転回プーリ上に加わる張力の量を監視し、その結果ファイバに加わる張力の量を監視するロードセルに接続される。転回プーリ２２から、ファイバはベルト付きスクリーナキャプスタン２４に入る。図示の実施態様では、スクリーナキャプスタン２４は、常にトラクタキャプスタン２０よりわずかに高速で回転するように、トラクタキャプスタン２０に電子的に「従属して動作する」。スクリーナキャプスタン２４とトラクタキャプスタン２０との間の速度差は、ファイバ内に所望の量の緊張が生じる大きさに維持される。ファイバに加わる緊張は、ファイバ内の引張応力に直接比例する。トラクタキャプスタン２０に入る前にファイバ内に存在する張力は、２個のキャプスタン２０および２４の速度差によって生じる張力に追加される。ファイバが線引きされる速度に応じて、通常の半加工品が移動する時に入って来る張力は、３０ｋｐｓｉほども変化する。したがって、好ましい実施態様では、転回プーリ２２のロードセルからのフィードバックを使用して、光ファイバ半加工品を光ファイバに線引きする間を通して十分なスクリーニング張力が維持されるように、スクリーナキャプスタン２４の速度差を調節する。

ファイバ線引き過程では、ファイバは、スクリーナ部分１２内のスクリーナキャプスタン２４を出て、図３に示す巻取り部分１４に進む。図示の実施態様では、ファイバは、製造工場の床に対して約３０度の角度で図２のスクリーナキャプスタン２４を出て行き、図３に示す巻取り部分１４に進む。巻取り部分１４では、ファイバ８は、４個のプロセスプーリ３０ａ〜３０ｄに巻かれてから、ファイバ保管スプール１５上に巻かれる。図示の実施態様では、最初の３個のプロセスプーリ３０ａ〜３０ｃは、入って来るファイバと実質的に同じ平面内、この場合は工場の床に対して３０度に配置される。ファイバは、第１プーリ３０ａの周囲に９０度巻き付き、次に、ダンサプーリである第２プーリ３０ｂの周囲に１８０度巻き付く。ダンサプーリ３０ｂは、枢動アーム３２に取り付けられる。こうしたダンサプーリ機構は、たとえば９月７日に出願された米国特許出願第０９／３９０８６６号「Ｐａｓｓｉｖｅ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ」（受動張力調整装置）に詳細に記載されており、この出願の明細は、本明細書に援用する。

ファイバは、ダンサプーリ３０ｂから、第３プーリ３０ｃの周囲に９０度巻き付き、次に、回転軸が最初の３個のプーリ３０ａ〜３０ｃの回転軸に対して垂直な第４プーリ３０ｄの周囲に巻き付く。ファイバは、第４プーリの周囲に約４５度巻き付き、次に、巻取りスプール１５に続く。プーリ３０ｄは、ファイバ８を巻取りスプール１５上に向け直して案内するように方向付けられる。第３および第４プーリ３０ｃおよび３０ｄは共に、ファイバをスプール１５上に均一に巻き付けるために、ファイバ巻き付け作業時に巻取りスプール１５の軸に平行に前後に横断する横断キャリッジ３４上に取り付けられる。キャリッジ３４は、スプール１５の軸に平行に往復運動する支持バー（図示しない）に沿って前後に移動する。キャリッジ３４の運動は、コンピュータにより制御することが好ましい。

ファイバをスプール１５上に巻き付ける時、第１プーリ３０ａの反対方向、つまり第１プーリ３０ａから離れる方向に、一定のトルクがダンサ枢動アーム３２に加わる。こうしたトルクは、たとえば、ダンサ枢動アーム３２に取り付けられた油圧空気シリンダを介して提供される。ダンサ枢動アーム３２に加わるトルク、およびスプールが回転する速度は、均一な巻き付け張力がファイバに加わる状態でスプール上にファイバを巻き付けるように制御される。

ダンサアーム３２の角度位置は、スプール１５の回転巻取り速度を制御す制御コンピュータに関連して監視および使用される。センサは、第２プーリ３０ｂの角度位置を感知する。好ましい実施態様では、センサはＲＶＤＴである。第２つまりダンサプーリ３０ｂの位置は、光ファイバがスクリーナ部分１２から供給される速度と、光ファイバがスプール上に巻き付けられる速度との間の差を決定するために使用される。スプール１５が回転する速度は、ファイバが均一な量の張力でスプール１５に巻き付くように、スクリーナ部分１２から供給される光ファイバの速度に従って調節することができる。第２プーリ３０ｂの垂直位置も、光ファイバ内の破損を検出するために使用され、第２プーリ３０ｂに取り付けられたロードセルは、光ファイバが破損した時にゼロ荷重を記録する。

図１に示すように、巻取り部分１４は、各々が巻取りスプール１５を保持する２個の独立するスピンドルを備える。これらスピンドルは、間欠駆動タレット４０上に１８０度離して取り付けられる。ファイバは、上の位置にあるスピンドルにのみ巻き付く。下の位置は、ファイバが破損した時に準備が整っている空のスプールを保持するために使用される。

ファイバ線引き作業時に生じる破損は、基本的に２種類のカテゴリに分類することができ、ファイバがスクリーナキャプスタン２４に達した時にファイバに生じる破損であるスクリーナ前の破損と、ファイバがスクリーナキャプスタン２４を通過した後にファイバに生じる破損であるスクリーナ後の破損とがある。転回プーリ２０に取り付けられたロードセル、およびダンサアーム３２の位置を監視することにより、制御コンピュータは、巻き付けシステムの動作を制御し、巻き付け作業の様々な時点で生じる破損に反応することができる。たとえば、スクリーナ前の破損が生じた場合、転回プーリ２２上のロードセルは、ほぼ直前にゼロ荷重を記録するであろう。したがって、コンピュータが、転回プーリにおける荷重がゼロであることを感知すると、コンピュータは、ファイバをスクリーナキャプスタンおよび巻き付けシステムの他の部分に再度挿通する制御シーケンスを開始する。

本発明の好ましい実施態様では、スクリーナ前の破損が検出されると、いくつかのファイバ挿通動作が同時に機械のスクリーナ部分および巻取り部分で発生する。最初にスクリーナ部分における動作について説明し、次に巻取り部分について説明する。

スクリーナ部分の挿通
通常の動作モードでは、ファイバが線引きされてスプール１５上に巻かれる時、アスピレータ１６のノズルは、ファイバが巻取り部分１４方向に移動するトラクタキャプスタン２０を出て行くファイバの経路に隣接して位置する。ファイバの破損がトラクタキャプスタンとスクリーナキャプスタンとの間で生じると、破損部分の下流にあるファイバは、下流の他の４個のプロセスプーリから巻取りスプール上を通過する。コンピュータは、転回プーリのロードセルを介してファイバの破損を直ちに検出し、ゼロ荷重を登録する。ファイバを案内する物がない場合、トラクタキャプスタンを出て行くファイバは、一直線にキャプスタンから押し出される。アスピレータ１６は、トラクタキャプスタンから流れるファイバが、図４Ａに示すようにアスピレータ１６のノズル内に吸収されるように配置する。別法によると、アスピレータ１６は、ファイバの経路から離れた位置に配置することができ、ファイバが破損した後、アスピレータは、アスピレータがファイバを収集する位置に移動する。

高圧空気は、電子制御された比例空気弁からアスピレータ１６に供給され、アスピレータ１６に対する圧力は、アスピレータのノズルに真空を生じ、真空はファイバをアスピレータ１６内に引き入れる。ファイバは、アスピレータを出てファイバ収集缶内に入る。スクリーナ前の破損と、アスピレータによるファイバの取得との間の時間量は、わずか２秒たらずであり、これは、アスピレータが、通常の巻取り動作時にファイバの経路とほぼ一致して近くに配置されるという事実による。当然、アスピレータは、入って来るファイバの経路から遠く離して配置することもでき、アスピレータの真空は、ファイバがアスピレータによって捕獲される時まで増加する。

したがって、スクリーナ前の破損が生じたほぼ直後に、ファイバはアスピレータ１６内に吸収される。次に、アスピレータは、本発明に従って移動し、ファイバをスクリーナキャプスタンに容易に再度挿通する。図１に示すように、アスピレータは、３本の電動線形軸１７、１８および１９に沿って移動可能であり（その結果、３次元に移動可能であり）、機械全体の挿通を促進する。

スクリーナキャプスタンの再挿通シーケンスを図１および図４Ａ〜図４Ｅに示す。図４Ａ〜図４Ｅは単なる略図であり、実際の相対的寸法は、本発明を容易に図示するために変更した。ファイバ８がアスピレータ１６に捕獲されると、再挿通シーケンスが開始し、転回プーリ２２およびスクリーナキャプスタン２４に再挿通する。これを行うために、アスピレータは、図４Ａに示すように、トラクタキャプスタンを出るファイバと本質的に一致して位置するか、またはこうして位置するように移動し、キャプスタン２４を出るファイバの収集を開始する。次に、アスピレータは、横方向支持部材１８に沿って移動し、ファイバを転回プーリ２２の溝上に案内し、図４Ｂに示すように転回プーリ２２の周囲９０度にファイバを巻き付ける。転回プーリ２２およびスクリーナキャプスタンの最後の９０度への挿通は、図２に示す案内フィンガーシステム４４を使って行うことが好ましい。案内フィンガーシステム４４は、少なくとも１個、好ましくは一対の案内フィンガー４５ａおよび４５ｂから成る。これら指状の案内フィンガーは、ファイバを把持するのではなく、ファイバが案内フィンガーの外周部を摺動してアスピレータ内に入り、そこで連続して廃棄されることを可能にする。この過程は、ファイバ線引き作業時にファイバの線引きを続けながら、ファイバを容易に再挿通することができる。案内フィンガーは、たとえば一対の円筒状金属管であり、軸の周囲で回転するかまたは回転せずに、案内フィンガーの表面上にファイバを搬送することを促進する。案内フィンガーは、Ｚ軸支持バー４６によって上下に移動し、空気圧スライドによりＸ軸支持部材４７に沿って前後（左右）に移動する。第２案内フィンガー４５ｂは、内外（Ｙ軸）の移動を可能にする空気圧スライド４８も有する。案内フィンガー４５ａおよび４５ｂは、再挿通シーケンスの開始前には、図２に示すようにＺ−上、Ｘ−前方（巻取り部分方向）およびＹ−内側位置に存在する。アスピレータが、転回プーリ２２の９０度に挿通すると、案内フィンガーはＺ下位置に移動し、両方の案内フィンガーは、図４Ｂに示すように転回プーリからアスピレータに入るファイバの線の後になる。

次に、案内フィンガー４５ａおよび４５ｂは、Ｘ−後（巻取り部分から離れる）位置に移動し、スクリーナキャプスタンへの挿通が行われる。案内フィンガー４５ａおよび４５ｂがこのように移動すると、案内フィンガー４５ａはファイバ８に係合し、ファイバ８をスクリーナキャプスタン２４方向に移動させる。同時に、案内フィンガー４５ａおよび４５ｂはスクリーナキャプスタン２４に再挿通するように移動し、アスピレータ１６は巻取り部分１４方向に移動を開始して、図４Ｃに示すように巻取り部分１４への再挿通を開始する。この動作によって、機械の２つの部分、スクリーナ部分１２および巻取り部分１４が同時に挿通されるため、システム全体により迅速に再挿通することができる。案内フィンガー４５ａおよび４５ｂは、案内フィンガー４５ａがスクリーナキャプスタン２４に隣接するまで継続し、この時点で、ファイバの経路は転回プーリ２２の周囲にほぼ１８０度になり、第１案内フィンガー４５ａの周囲に１８０度なり、図４Ｄに示すように、まだファイバ巻取りスプール１５の後の位置に移動しているアスピレータ内に入る。この時点で、第２案内フィンガー４５ｂは、図４Ｅに示すようにＹ−外側位置、つまりスクリーナキャプスタン方向に移動する。案内フィンガー４５ｂは、ベルトとキャプスタンが会合するスクリーナキャプスタンの領域にファイバを送り込む。スクリーナキャプスタンには、キャプスタンの外径上に位置する１個または複数のナブまたはスナッガーフックを設けても良い。キャプスタンが回転すると、ナブは、ベルトとキャプスタンが会合する領域にファイバを送り込むのを促進することができる。ファイバは、ベルトとキャプスタンとの間に捕捉されると、キャプスタンの周囲に運ばれ、スクリーナキャプスタンの周囲に運ばれながら、第１案内フィンガー４５ａの下で係合しなくなる。この時点では、案内フィンガー４５ｂが引っ込み、スクリーナ部分１２への挿通が完了し、ファイバは転回プーリ２２およびスクリーナキャプスタン２４の周囲を移動する。その結果、ファイバの線が破損せずに、転回プーリ２２およびスクリーナキャプスタン２４に挿通される。次に、案内フィンガー４５ａおよび４５ｂは、Ｙ−内側、Ｚ−上方およびＸ−前方位置に戻る。

巻取り部分の挿通
巻取り部分１４への挿通は、スクリーナ部分１２への挿通と同時に行われることが好ましい。したがって、図３を参照すると、スクリーナ前の破損が転回プーリ２２のロードセルによって検出されると、巻取り部分１４の第１の動作が同時に行われて、アスピレータにより巻取り部分への挿通を促進する。図３では、一対の回転可能なファイバ保管スプール１５が、タレット４０上に１８０度離れて取り付けられている。図示の実施態様では、スプール１５の１個のみが示され、ファイバ線引き過程で供給されるファイバを収集する。その他のファイバ保管スプール１５は、１８０度、つまり図示されているスプール１５の真下に位置する。その他のスプール１５は空であり、ファイバ線引き過程からファイバを収容する位置に移動できる状態である。また、図３には、ダンサプラットフォーム５６が示されており、この上にダンサプーリ３２が取り付けられている。ダンサプラットフォーム５６は、横方向スライド（図示しない）に沿って、図示の閉鎖位置から移動可能であり、ここで、ダンサプーリ３２はファイバ８に係合して、ファイバ８を蛇行経路に開放位置まで送り、ここで、ダンサプーリ３２はファイバ８の経路の他方の側に移動して配置される。図３では、ダンサプーリ３２は閉鎖位置に示されている。同様に、プーリ３０ｃは、プーリ３０ｃがファイバ８の経路と係合する位置になるか、または係合しない位置になるように移動することができる横移動部（図示しない）上に取り付けられる。上記のとおり、案内フィンガー４５ａおよび４５ｂがファイバ８をスクリーナキャプスタン２４方向に移動させてスクリーナ２４に挿通すると、アスピレータ１６、ひいてはファイバ８は同時に巻取り部分１４方向に移動する。その際に、３種類の動作が同時に行われることが好ましい：
（１）ワインダーのタレット４０は１８０度間欠駆動し、新しい空のファイバ保管スプール１５が巻取り位置になる。

（２）新しいスプール１５は、入って来るファイバの線速度よりわずかに速い速度で回転を開始する。

（３）プーリ３０ａ、ダンサプーリ３０ｂおよびプーリ３０ｃはそれぞれの横方向スライド上を移動して開放位置（図５ａに示す）なり、ファイバ８を巻取り部分１４に挿通することができる。この動作を行うため、プーリ３０ｃは、その空気圧スライドに沿ってファイバ経路の外側寄りの位置に向かって移動する。

ダンサストップ３３は共に、ダンサアーム３２を定位置に保持し、ダンサスライド（図示しない）は、ファイバがたどる経路の内側寄りの位置方向にダンサプラットフォーム３４を移動させる。プーリ３０ａは、空気圧スライド５７に沿って、ファイバがたどる経路の外側寄りの位置に移動する。

図３に示すように、巻取り部分は、アスピレータ１６がワインダーのすべての構成要素の上を自由に通過することができ、ファイバがアスピレータのノズル内に引き込まれるように設計されている。アスピレータ１６は、巻取りスプール１５の上および後の位置に移動する。次に、アスピレータ１５は下方に移動し、ファイバ８を第４のプロセスプーリ３０ｄ上に案内する。アスピレータは下方に移動し続け、４番プーリから来るファイバの線は巻取りスプールのバレルに接する。

アスピレータがファイバ８をプーリ３０ｄ上に挿通して、ファイバがスプール１５のバレルに接すると、プーリ３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは通常の動作位置に移動する。したがって、図５ｂに示すように、プーリ３０ａおよび３０ｂは、移動してファイバに接触する。次に、ダンサスライドは、ファイバの経路の外側寄りの位置に向かってダンサプーリ３０ｂを移動させる。この動作によって、ファイバの経路は、図５ｂに示す通常の走行位置、つまりプーリ３０ａの周囲約９０度、プーリ３０ｂの周囲１８０度、プーリ３０ｃの周囲９０度、プーリ３０ｄの周囲約１５度になる。ダンサストップは動作位置になり、ダンサは外側のストップに押しやられる。

次に、スプール１５は、スプール１５のフランジ上に存在するスナッガーの歯５８にファイバを接触させる。ファイバは、スナッガー内に押し込まれて切断され、アスピレータから分離して、スプール１５上への巻き付きが開始する。ダンサは、最初、巻取りスプールの過回転によってワインダーの内側寄りの位置に引っ張られる。巻取りスプール１５の回転速度はダンサの位置によって制御され、速度は、ダンサアームが通常の動作位置に引っ張られるように調節される。次に、アスピレータは、トラクタキャプスタンを出るファイバとほぼ一致する段階的位置に戻る。

破損する前にファイバを巻き取るスプールは、ワインダーのタレット４０の底部から自動的に降ろされ、新しい空のスプールがスピンドルに装填される。これで、機械は、ファイバが次に破損した場合に備えることができる。

ファイバが、スクリーナキャプスタンと巻取りスプールの間のどこかで破損する場合もある。第１の場合は、巻取りスプールがいっぱいになった時である。第２の場合は、ファイバが仕様外である（たとえば、直径が大きすぎるか、または小さすぎる）ことが検出された場合に起こる。このどちらの場合にも、自動ファイバ切断機３６が故意にファイバを切断する。こうした機械的な切断装置は、たとえばファイバが第１プロセスプーリ３０ａに入る直前に配置される。スクリーナ後の破損が生じる第３の場合は、予想外の何かによって、スクリーナキャプスタン２４の後でファイバが破損する時に起こる（ファイバが経路から外れる、プロセスプーリに刻み目があるなど）。

スクリーナ後の破損とスクリーナ前の破損との間の挿通シーケンスの唯一の違いは、スクリーナ部分が引っ込む必要がないことである。スクリーナ後の破損の場合、ファイバは、スクリーナキャプスタンから一直線に運び去られる。アスピレータは、アスピレータの真空でファイバを捕捉できるように、スクリーナキャプスタンに隣接する位置に移動する。ファイバが捕捉されると、スクリーナのキャプスタンにまだファイバが挿通されているため、挿通するために動作を行う必要がない限り、機械は、スクリーナが故障したかのように上記のワインダー部分の挿通シーケンスを通過する。

上記の挿通および巻き付け作業を行う巻き付け装置１０を制御するための制御システムも、提供することが好ましい。この制御システムは、事象の様々なシーケンスの動作を制御し、すべてのセンサを監視するための（たとえば、転回プーリ２０上のロードセル、およびファイバによってダンサ３４に加わる荷重）プログラム可能な論理制御装置を備える。論理制御装置は、様々な構成要素（たとえば、プーリ３０ａ〜３０ｃ）を所定の位置に移動させ、動作制御コンピュータと通信するために使用されるエアシリンダを制御するために使用することもできる。動作制御コンピュータは、アスピレータ１６、案内フィンガー４５Ａおよび４５ｂなどの移動機構を制御および監視することが好ましい。

当業者には、本発明の精神および範囲を逸脱せずに、本発明に様々な変更および変化を加えることができることは明白である。したがって、本発明は、添付の請求の範囲およびそれらと等価なものに入る限り、本発明の変更および変形を含むことを意図する。

８ 光ファイバ
１０ 巻き付けシステム
１２ スクリーナ部
１４ 巻取り部分
１５ 保管スプール
１６ アスピレータ
３０ａ プーリ
３０ｂ プーリ
３０ｃ プーリ
３０ｄ プーリ

Claims (4)

1. ある長さの移動するファイバをファイバ線引き、ファイバ巻き付けまたはファイバ試験過程において少なくとも１つの構成要素に挿通する方法であって、
   アスピレータを作動させて前記ファイバを第１位置に獲得し、前記アスピレータを少なくとも２次元的に移動させて前記ファイバを第２位置に移動させ、前記ファイバ線引き過程において少なくとも１つの構成要素に前記ファイバを挿通する工程を含み、
   前記方法が、前記ファイバの供給源と前記アスピレータとの間にある前記ファイバの長さに沿ったある位置に前記ファイバを係合させ、前記ファイバを移動させて、前記ファイバ線引き過程の前記少なくとも１つの構成要素に前記ファイバを挿通することを促進する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
2. 前記ある長さの移動するファイバが、ファイバ線引き過程で移動するある長さのファイバであり、前記アスピレータが前記ファイバを前記第２位置に移動させた時に、第１、第２および第３プーリが前記長さのファイバに沿って、前記所望のファイバの交互の側に配置されるように前記第１、第２および第３プーリを方向付け、前記第２プーリを前記ファイバの経路を横断して移動させて、前記ファイバと前記第１、第２および第３プーリとの接触を維持し、その結果前記ファイバを蛇行経路に移動させることをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記第２位置がファイバ巻取りスプールに最も近いことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記ファイバをキャプスタンに挿通すると同時に、前記アスピレータを前記第２位置に移動し、前記第２位置が巻取りスプールに最も近いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の方法。

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