JP2012058526A - ケーブル製造方法およびケーブル製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の線材相互間に対し、張力制御を行うことで適正な張力差を確保する。
【解決手段】１本の光ファイバ心線３と２本の抗張力体１３を、第１押出被覆機３３で押し出し被覆してファイバ側被覆線１９を製造する一方、１本の鋼線からなる支持線７を第２押出被覆機３５で押し出し被覆して支持側被覆線２１を製造する。ファイバ側被覆線１９と支持側被覆線２１とを第３押出被覆機５３で押し出し被覆して光ファイバケーブル１が完成する。支持側被覆線２１はファイバ側被覆線１９よりも張力を高くした状態で第３押出被覆機５３に送り込む。この張力差を一定に保つように第１、第２張力計４９、５９により張力を常時監視し、張力差が変動したら、第１引取キャプスタン３７によるファイバ側被覆線１９の送り速度を変化させて対応する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の線材を被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、被覆材により被覆して一体化する際の複数の線材の張力を互いに異なるものとするケーブル製造方法およびケーブル製造装置に関する。

従来から、光ファイバに鋼線からなる支持線を添えて被覆材により一体化した自己支持型の光ファイバケーブルが知られている。このような自己支持型の光ファイバケーブルは、架設時に付加される張力を主に支持線に負担させることで、光ファイバへの負担を軽減し、光ファイバケーブルとしてその伝送特性、長期信頼性を確保している。

その際、下記特許文献１に記載のものは、光ファイバと支持線とを被覆材により一体化するにあたり、光ファイバを押出被覆機に送り込む速度を、支持線を押出被覆機に送り込む速度およびこれらを押出被覆機から引き出す速度よりも速くしている。これにより、架設時に光ファイバに生じる伸び歪に大きさの等しい圧縮歪が生じるように光ファイバを圧縮している。

特開平８−７５９６８号公報

ところで、上記した従来の光ファイバケーブルの製造方法では、光ファイバを押出被覆機に送り込む速度が、支持線を押出被覆機に送り込む速度よりも速くなるように、コントローラによって制御しているが、単に送り込む速度を制御しているだけであって、送り込む前の光ファイバおよび支持線からなる各線材の張力を監視して張力制御を行っていない。このため、線材相互間に適正な張力差を持たせることは極めて困難となっている。

そこで、本発明は、複数の線材相互間に対し、張力制御を行うことで適正な張力差を確保することを目的としている。

請求項１の発明は、第１の線材および第２の線材を被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、前記被覆材により被覆して一体化する際の前記第１、第２の各線材の張力を互いに異なるものとするケーブル製造方法であって、前記第１、第２の各線材の張力をそれぞれ検出し、これら各線材の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、前記第１、第２の各線材のうち一方の前記被覆材を被覆する工程への送り速度を変化させて、前記張力差をあらかじめ設定した値とすることを特徴とする。

請求項２の発明は、第１の線材および第２の線材を、それぞれ個別に内層被覆材により被覆して第１の被覆線および第２の被覆線とし、これら第１、第２の各被覆線を、さらに外層被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、前記外層被覆材により被覆して一体化する際の前記第１、第２の各被覆線の張力を互いに異なるものとするケーブル製造方法であって、前記第１、第２の各被覆線の張力をそれぞれ検出し、この検出した各被覆線の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、前記第１、第２の各被覆線のうち一方の前記外層被覆材を被覆する工程への送り速度を変化させて、前記張力差をあらかじめ設定した値とすることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載のケーブル製造方法であって、前記第１、第２の各線材のうち一方は光ファイバを含み、他方は、製造後のケーブルを架設時に支持させるための支持線を含み、前記被覆材により被覆することで一体化する際の張力を、前記光ファイバ側よりも前記支持線側で高く設定することを特徴とする。

請求項４の発明は、第１の線材および第２の線材を被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、前記被覆材により被覆して一体化する際の前記第１、第２の各線材の張力を互いに異なるものとするケーブル製造装置であって、前記第１、第２の各線材のうち一方の前記被覆材を被覆する工程への送り速度を変化させる送り速度可変手段と、前記第１、第２の各線材の張力をそれぞれ検出する第１、第２張力検出手段と、この第１、第２張力検出手段が検出する各線材の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、このずれを補正するように、前記送り速度可変手段を、前記一方の線材の前記被覆材を被覆する工程への送り速度が変化するよう制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項５の発明は、第１の線材および第２の線材をそれぞれ個別に内層被覆材により被覆して形成した第１の被覆線および第２の被覆線を、さらに外層被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、前記外層被覆材により被覆して一体化する際の前記第１、第２の各被覆線相互間の張力を互いに異なるものとするケーブル製造装置であって、前記第１、第２の各被覆線のうち一方の前記外層被覆材を被覆する工程への送り速度を変化させる送り速度可変手段と、前記第１、第２の各被覆線の張力をそれぞれ検出する第１、第２張力検出手段と、この第１、第２張力検出手段が検出する各被覆線の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、このずれを補正するように、前記送り速度可変手段を、前記一方の被覆線の前記外層被覆材を被覆する工程への送り速度が変化するよう制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１、第２の各線材の張力をそれぞれ検出し、これら各線材の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、第１、第２の各線材のうち一方の被覆材を被覆する工程への送り速度を、設定した張力差となるよう変化させるようにしたので、線材相互間に対して適正な張力差を確保することができる。

本発明の一実施形態に係わるケーブル製造装置の全体構成図である。 図１のケーブル製造装置により製造する光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。 図１のケーブル製造装置における張力制御を行うための制御ブロック図である。 図３の制御ブロック図における制御回路の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示す本発明の一実施形態に係わるケーブル製造装置は、例えば、図２に示すような光ファイバケーブル１を製造する。この光ファイバケーブル１は、光ファイバ心線３を備える本体部５と、支持線７を備える支持部９とを備え、これら本体部５と支持部９とを、薄肉の首部１１によって互いに連結して一体化している。

光ファイバ心線３は、特に図示していないが、石英系ガラスファイバの外周を、紫外線硬化型樹脂により被覆して光ファイバ素線としている。光ファイバ心線３の図２中で左右両側には、繊維強化プラスチックからなる２本の抗張力体（テンションメンバ）１３をそれぞれ配置し、これら光ファイバ心線３および抗張力体１３を熱可塑性合成樹脂材料からなる内層被覆材１５により被覆している。

一方、支持線７は、鋼線などの金属線で構成しており、その外周を内層被覆材１５と同様の熱可塑性合成樹脂材料からなる内層被覆材１７により被覆している。

なお、上記した光ファイバ心線３および抗張力体１３が、第１、第２の各線材のうちの一方、例えば第１の線材を構成し、支持線７が第１、第２の各線材のうちの他方、例えば第２の線材を構成している。この際、光ファイバ心線３および抗張力体１３を内層被覆材１５で覆ったものが、第１の被覆線としてのファイバ側被覆線１９となり、支持線７を内層被覆材１７で覆ったものが第２の被覆線としての支持側被覆線２１となる。

そして、上記したファイバ側被覆線１９と支持側被覆線２１とを、被覆材としての外層被覆材２３により被覆して一体化することで、光ファイバケーブル１となる。外層被覆材２３は、内層被覆材１５、１７と同様に熱可塑性合成樹脂材料で構成しているが、内層被覆材１５、１７に比較して硬度を低くしてある。例えば、外層被覆材２３はベース材に低密度ポリエチレンを使用する一方、内層被覆材１５、１７はベース材に高密度ポリエチレンを使用することで、硬度を異ならせることができる。これら内層被覆材１５、１７と外層被覆材２３とで、光ファイバケーブル１における外被を構成している。

上記した外層被覆材２３は、本体部５に対応する本体側外層被覆部２３ａと、支持部７に対応する支持部側外層被覆部２３ｂと、これら本体側外層被覆部２３ａおよび支持部側外層被覆部２３ｂを互いに連結する首部１１に対応する首部被覆部２３ｃと、を備える。

ここで、本体部５における光ファイバ心線３および抗張力体１３と、支持部９における支持線７とは、首部１１を間に挟んで同一直線上に位置している。

また、支持部９は断面形状が円形であり、本体部５の断面形状は、光ファイバ心線３および抗張力体１３の配列方向（図２中で左右方向）に長いほぼ長方形状となっている。この際、この本体部５における長方形状の図２中で上下方向の幅寸法は、支持部９の直径より小さくしている。

そして、上記した本体部５の図２中で上下両側の光ファイバ心線３に対応する位置には、光ファイバケーブル１の長さ方向（図２中で紙面に直交する方向）に沿って、断面三角形状の切欠となるノッチ２５を形成している。さらに、このノッチ２５に対応してその内側の内層被覆材１５にもノッチ２７を形成している。

これらノッチ２５、２７を形成することで、光ファイバケーブル１の端末部の外被（内層被覆材１５および外層被覆材２３）を引き裂いて光ファイバ心線３の端末部を外部に引き出す、いわゆる口出し作業を容易に行うことができる。また、外被として、内層被覆材１５と外層被覆材２３との二層構造とすることで、例えばクマゼミが外被に産卵管を刺そうとする際に、上記引き裂きの容易な軟質の外層被覆材２３には刺さりやすいが、その奥の硬質の内層被覆材１５には刺さらないようにして光ファイバ心線３を保護することができる。

次に、上記した光ファイバケーブル１を製造するケーブル製造装置について、図１を用いて説明する。なお、図１中の矢印Ａで示す方向が線材の進行方向である。

前記図２に示した光ファイバケーブル１における本体部５の光ファイバ心線３および抗張力体１３は、図１中で上部に示してあるファイバ用ドラム２７および抗張力体ドラム２９にそれぞれ巻き付けられている。一方、光ファイバケーブル１における支持部９の支持線７は、図１中で下部に示してある支持線用ドラム３１に巻き付けられている。

ファイバ用ドラム２７および抗張力体ドラム２９にそれぞれ巻き付けた光ファイバ心線３および抗張力体１３は、第１押出被覆機３３に送られる一方、支持線用ドラム３１に巻き付けた支持線７は、第２押出被覆機３５に送られる。第１押出被覆機３３は、図２に示した内層被覆材１５を光ファイバ心線３および抗張力体１３に対して被覆するものであり、第２押出被覆機３５は、図２に示した内層被覆材１７を支持線７に対して被覆するものである。

なお、図示していないが、第１押出被覆機３３の上流側には、第１押出被覆機３３で被覆作業を実施する際に、抗張力体１３の張力を光ファイバ心線３の張力よりも高くする、例えばダンサロールを用いた張力付与機構を設置している。抗張力体１３の張力を光ファイバ心線３の張力よりも高くした状態で内層被覆材１５を被覆することで、被覆後の張力付与を解除した状態では、抗張力体１３が縮む際に光ファイバ心線３に圧縮歪が生じ、架設時に光ファイバケーブル１が引っ張られたときの張力が抗張力体１３に主として作用するようになる。

第１押出被覆機３３からは、光ファイバ心線３および抗張力体１３がその周囲を内層被覆材１５で被覆されたファイバ側被覆線１９となって送り出され、その下流側には送り速度可変手段としての第１引取キャプスタン３７を設置している。第１引取キャプスタン３７は、駆動源となる固定ロール３９と、その下部に位置する上下動可能な可動ロール４１と、固定ロール３９の線材進行方向両側に位置する一対のガイドロール４３，４５と、これら各ロールに対し図１に示す正面視でほぼＶ字形状となるよう巻き付けられる送りベルト４７とを備えている。

このような第１引取キャプスタン３７において、ファイバ側被覆線１９は、送りベルト４７の上部、すなわち固定ロール３９の下部とガイドロール４３，４５の上部との間を、ほぼＶ字形状となった状態で移動する。

第１引取キャプスタン３７のさらに下流側には、ファイバ側被覆線１９の張力を計測する第１張力検出手段としての第１張力計４９を設置している。

一方、第２押出被覆機３５からは、支持線７がその周囲を内層被覆材１７で被覆された支持側被覆線２１となって送り出され、その下流側には、支持側被覆線２１の張力を計測する第２張力検出手段としての第２張力計５１を設置している。

そして、上記した第１、第２各張力計４９、５１からそれぞれ送り出されたファイバ側被覆線１９、支持側被覆線２１は、これら第１、第２各張力計４９、５１の下流側に設置してある第３押出被覆機５３に送り込まれる。第３押出被覆機５３では、ファイバ側被覆線１９、支持側被覆線２１を前記図２に示した外層被覆材２３で被覆することで、これら被覆線１９、２１を一体化して光ファイバケーブル１が完成する。

第３押出被覆機５３の下流側には、前記した第１引取キャプスタン３７と同様な構成の第２引取キャプスタン５５を設置している。なお、第２引取キャプスタン５５においては、第１引取キャプスタン３７と同一構成要素に同一符号を付してある。

第２引取キャプスタン５５から送り出された光ファイバケーブル１は、ローラ５７を介してアキュームレータ５９に送られた後、巻取機６１に送られて巻き取られる。アキュームレータでは、固定ローラ６３と可動ローラ６５とを、それぞれ図１中で紙面に直交する方向に複数個別に回転可能に配列してある。これら複数の固定ローラ６３および可動ローラ６５に光ファイバケーブル１を順次巻きまわし、最後に可動ローラ６５の下部から固定ローラ６３の上部を経て巻取機６１に送り込む。

図３は、上記した第１、第２各張力計４９、５１が計測するファイバ側被覆線１９、支持側被覆線２１の張力制御を行う制御ブロック図で、第１、第２各張力計４９、５１の計測信号は、制御手段としての制御回路６７が取り込み、制御回路６７は、第１、第２各引取キャプスタン３７、５５を駆動制御する。

次に、上記したケーブル製造装置を用いたケーブル製造方法について、制御回路６７の制御動作を示す図４のフローチャートも参照して説明する。

第１押出被覆機３３で押し出し被覆されたファイバ側被覆線１９は、第１引取キャプスタン３７によって規定の張力が付与されて第１張力計４９に向けて送出される。一方、第２押出被覆機３５で押し出し被覆された支持側被覆線２１は、そのまま第１張力計４９に向けて送出される。

その際、支持側被覆線２１の張力Ｔ２が、ファイバ側被覆線１９の張力Ｔ１よりも規定値だけ高くなるようにあらかじめ設定しておく。この張力差の設定は、第１引取キャプスタン３７によるファイバ側被覆線１９の送り速度（引き取り速度）によって決定される。

支持側被覆線２１の張力Ｔ２を、ファイバ側被覆線１９の張力Ｔ１よりも高くすることで、第３押出被覆機５３で外層被覆材２３を被覆した後の張力付与が解除された状態では、支持側被覆線２１が縮む際にファイバ側被覆線１９に圧縮歪が生じる。このため、架設時になどに光ファイバケーブル１全体が引っ張られたときに、その張力が支持側被覆線２１に主として作用するようになって、ファイバ側被覆線１９（光ファイバ心線３）を保護することができる。

ここで、例えば第２押出被覆機３５での押出樹脂圧が何らかの理由で変化したときに、支持側被覆線２１の張力が変化することになり、これに伴ないファイバ側被覆線１９と支持側被覆線２１との間の前記したあらかじめ設定してある規定の張力差も変化してしまうことになる。

例えば、第２押出被覆機３５での押出樹脂圧が高くなると、支持側被覆線２１に対する被覆用樹脂の押し付け力が強くなることから、支持側被覆線２１の張力は高くなる。逆に押出樹脂圧が低くなると、支持側被覆線２１に対する被覆用樹脂の押し付け力が弱くなることから、支持側被覆線２１の張力は低くなる。

その際、本実施形態では、第１、第２各張力計４９、５１によってファイバ側被覆線１９、支持側被覆線２１の各張力を計測し、その計測値Ｔ１、Ｔ２を図３に示す制御回路６７が読み込む（ステップＳ１）、制御回路６７は、Ｔ２がＴ１より高く、かつ、その差Ｔ（＝Ｔ２−Ｔ１）が規定範囲内にあるかどうかを判断する（ステップＳ２）。

ここで、支持側被覆線２１の張力Ｔ２がファイバ側被覆線１９の張力Ｔ１より高く、かつ、その差Ｔ（＝Ｔ２−Ｔ１）が規定範囲内の場合には、第１引取キャプスタン３７の速度はそのままとして光ファイバケーブル１の製造を継続する。なお、第２引取キャプスタン５５の速度については、あらかじめ設定した状態とする。

一方、上記以外の場合、例えば支持側被覆線２１の張力Ｔ２がファイバ側被覆線１９の張力Ｔ１より低い場合や、支持側被覆線２１の張力Ｔ２がファイバ側被覆線１９の張力Ｔ１より高くても、その差Ｔ（＝Ｔ２−Ｔ１）が規定範囲外の場合には、張力Ｔ２が当初設定した張力に対して上昇したかどうかを判断する（ステップＳ３）。

ここで、例えば第２押出被覆機３５での押出樹脂圧が高くなって、支持側被覆線２１の張力Ｔ２が上昇するよう変動したときには、上記した張力差Ｔが規定値より大きくなってしまうので、第１引取キャプスタン３７の送り速度（引き取り速度）を遅くして、第１引取キャプスタン３７と第３押出被覆機５３との間のファイバ側被覆線１９の張力Ｔ１を高める（ステップＳ４）。

これにより、張力Ｔ２が上昇した支持側被覆線２１と、これに対応して張力Ｔ１を高めたファイバ側被覆線１９との間の張力差Ｔを、あらかじめ設定してある規定値とし（ステップＳ４）、その設定張力差Ｔの状態でファイバ側被覆線１９および支持側被覆線２１を第３押出被覆機５３に送り込む。

逆に、第２押出被覆機３５での押出樹脂圧が低くなって、支持側被覆線２１の張力が低くなるよう変動したときには（ステップＳ５）、上記した張力差Ｔが規定値より小さくなってしまうので、第１引取キャプスタン３７の送り速度（引き取り速度）を速くして、第１引取キャプスタン３７と第３押出被覆機５３との間のファイバ側被覆線１９の張力Ｔ１を低くする（ステップＳ６）。

これにより、張力Ｔ２が低下した支持側被覆線２１と、これに対応して張力Ｔ１を低くしたファイバ側被覆線１９との間の張力差Ｔを、あらかじめ設定してある規定値とし（ステップＳ６）、その設定張力差Ｔの状態でファイバ側被覆線１９および支持側被覆線２１を第３押出被覆機５３に送り込む。

このように、本実施形態では、ケーブル製造装置を運転中に第２押出被覆機３５の押出樹脂圧の変動によって支持側被覆線２１の張力Ｔ２が変動した場合であっても、ファイバ側被覆線１９および支持側被覆線２１の張力Ｔ１、Ｔ２を常時監視し、それら相互の張力差Ｔが規定範囲からずれたときには、設定張力差となるように第１引取キャプスタン３７の送り速度を変更する。これにより、運転中であっても各被覆線１９、２１相互の張力差を常に一定に確保することができ、安定かつ高信頼性の光ファイバケーブル１の製造が可能となる。

また、本実施形態では、第１、第２の各線材のうち一方は光ファイバ心線３を含み、他方は、製造後のケーブルを架設時に支持させるための支持線７を含み、外層被覆材２３により被覆することで一体化する際の張力を、光ファイバ側よりも支持線側で高く設定している。

このため、第３押出被覆機５３で外層被覆材２３を被覆した後の光ファイバケーブル１は、張力が開放されたときに光ファイバ側のファイバ側被覆線１９で圧縮歪が発生することになる。その結果、架設時になどに光ファイバケーブル１全体が引っ張られたときに、その張力が支持側被覆線２１に主として作用するようになって、ファイバ側被覆線１９を保護することができる。

なお、上記した実施形態では、光ファイバ心線３を含むファイバ側被覆線１９と、支持線７を含む支持側被覆線２１との間の張力差を制御しているが、これら各被覆線１９、２１に限ることはない。例えば、光ファイバ心線３を第１の線材として、支持線７を第２の線材として、これら各線材を被覆材により一体化する際に、各線材の張力を互いに異なるものとする場合にも適用できる。

１ 光ファイバケーブル（ケーブル）
３ 光ファイバ心線（光ファイバ、第１の線材）
７ 支持線（第２の線材）
１３ 抗張力体（第１の線材）
１５，１７ 内層被覆材
１９ ファイバ側被覆線（第１の被覆線）
２１ 支持側被覆線（第２の被覆線）
２３ 外層被覆材（被覆材）
３７ 第１引取キャプスタン（送り速度可変手段）
４９ 第１張力計（第１張力検出手段）
５１ 第２張力計（第２張力検出手段）
６７ 制御回路（制御手段）

Claims (5)

1. 第１の線材および第２の線材を被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、前記被覆材により被覆して一体化する際の前記第１、第２の各線材の張力を互いに異なるものとするケーブル製造方法であって、前記第１、第２の各線材の張力をそれぞれ検出し、これら各線材の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、前記第１、第２の各線材のうち一方の前記被覆材を被覆する工程への送り速度を変化させて、前記張力差をあらかじめ設定した値とすることを特徴とするケーブル製造方法。
2. 第１の線材および第２の線材を、それぞれ個別に内層被覆材により被覆して第１の被覆線および第２の被覆線とし、これら第１、第２の各被覆線を、さらに外層被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、前記外層被覆材により被覆して一体化する際の前記第１、第２の各被覆線の張力を互いに異なるものとするケーブル製造方法であって、前記第１、第２の各被覆線の張力をそれぞれ検出し、この検出した各被覆線の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、前記第１、第２の各被覆線のうち一方の前記外層被覆材を被覆する工程への送り速度を変化させて、前記張力差をあらかじめ設定した値とすることを特徴とするケーブル製造方法。
3. 前記第１、第２の各線材のうち一方は光ファイバを含み、他方は、製造後のケーブルを架設時に支持させるための支持線を含み、前記被覆材により被覆することで一体化する際の張力を、前記光ファイバ側よりも前記支持線側で高く設定することを特徴とする請求項１または２に記載のケーブル製造方法。
4. 第１の線材および第２の線材を被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、前記被覆材により被覆して一体化する際の前記第１、第２の各線材の張力を互いに異なるものとするケーブル製造装置であって、前記第１、第２の各線材のうち一方の前記被覆材を被覆する工程への送り速度を変化させる送り速度可変手段と、前記第１、第２の各線材の張力をそれぞれ検出する第１、第２張力検出手段と、この第１、第２張力検出手段が検出する各線材の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、このずれを補正するように、前記送り速度可変手段を、前記一方の線材の前記被覆材を被覆する工程への送り速度が変化するよう制御する制御手段と、を有することを特徴とするケーブル製造装置。
5. 第１の線材および第２の線材をそれぞれ個別に内層被覆材により被覆して形成した第１の被覆線および第２の被覆線を、さらに外層被覆材により被覆することで一体化してケーブルを製造するにあたり、前記外層被覆材により被覆して一体化する際の前記第１、第２の各被覆線相互間の張力を互いに異なるものとするケーブル製造装置であって、前記第１、第２の各被覆線のうち一方の前記外層被覆材を被覆する工程への送り速度を変化させる送り速度可変手段と、前記第１、第２の各被覆線の張力をそれぞれ検出する第１、第２張力検出手段と、この第１、第２張力検出手段が検出する各被覆線の張力があらかじめ設定した張力差からずれたときに、このずれを補正するように、前記送り速度可変手段を、前記一方の被覆線の前記外層被覆材を被覆する工程への送り速度が変化するよう制御する制御手段と、を有することを特徴とするケーブル製造装置。

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