JP3822128B2 - 光ファイバ・ケーブル製造工程中の逆振動撚り（ｒｏｌ）のコンシステンシを高めるためのシステム、方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に光ファイバ・ケーブルの製造に関し、より詳細には、製造工程中のケーブルの逆振動撚りのコンシステンシを高めることで、ケーブルの品質を高め、使用中のケーブルの損傷を防止することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ・ケーブル制御産業の分野では、特に超多心（ＨＦＣ）ケーブルに関連して、ケーブルの製造工程中の逆振動撚り（ＲＯＬ）のむらの結果、ケーブルにかかる機械的な負荷と応力がケーブルの全長にわたって不均一に配分されることが知られている。製造工程中にケーブルにかかるこのような不均一な機械的負荷／応力によって、機械的検査、および環境適正検査中にケーブルが大きな光学損を呈する結果になり、これはケーブルの欠陥であるとみなされる。
【０００３】
図１は製造中にケーブルに加わる機械的負荷／応力（以下では単に「応力」と呼ぶ）の不均一な配分を解消するために、ＨＦＣケーブル製造工程で一般的に使用されているＲＯＬ機を示している。ＨＦＣケーブルとは、各々が複数の被覆光ケーブル（図示せず）を含む、標準的には３本ないし１２本の複数のサブユニット１から構成されたケーブルである。ＨＦＣケーブルの製造工程中、ＨＦＣケーブルのサブユニット１は隣接する逆振動板が同じ方向で、しかし漸増する回転角で回転されると、一連の逆振動板３内に形成された穴２を引き通される。任意の２つの隣接する板３の回転中の特定の時点で、ＨＦＣケーブルのコアに所定量の撚りが加えられる。この時点で、各々の板の回転方向が逆転し、板はＨＦＣケーブルのコアに同じ量の撚りが逆方向に加えられるまで逆回転する。ケーブルが引っ張られている間にこのような方法でＨＦＣケーブルを撚るのは、ケーブルの全長での応力の配分を均一化することを意図したものである。
【０００４】
現在の慣習では、ＨＦＣケーブルがＲＯＬ機を出た後、ＨＦＣケーブルは一般に（ある種のケーブル用の）パウダ・マシン、サブユニット１を纏める役割を果たす１組の捩じりロール、押出し機、ウォーター・スルー、および主キャプスタンへと引き通される。押出し機はケーブルの外装を形成することになる材料をケーブル上に押出す。ウォーター・スルーは、ＨＦＣケーブルのサブユニット１を互いに束ね、保持する外装を形成するために押出された材料を冷却し、かつ凝固させる。次にケーブルは主キャプスタンへと引き通される。主キャプスタンはケーブルが製造ラインに沿って引っ張られる速度を制御するために主キャプスタンの速度を制御するフィードバック・システムによって監視される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このＨＦＣ製造技術に関連する問題点の１つは、ＲＯＬが堅固に保持されることが保証されないことにある。ケーブルが押出し機を通過してしまうと、ＲＯＬを保持するものは何もなく、それによって検査または使用中にケーブルが故障してしまう場合がよくある。
【０００６】
したがって、製造工程中にＲＯＬが堅固に保持されていることを確実にすることによって、ＲＯＬのむらによる欠陥があるケーブルの量を低減し、またはなくすための方法、装置、およびシステムが必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によって、ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルの製造工程中にＲＯＬの均一性を高めるための方法、装置、およびシステムが提供される。本発明による装置は、ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルのコアに逆振動縒りを施すが、ＨＦＣ光ケーブルの製造中にＨＦＣ光ファイバ・ケーブルが引っ張られる方向とは逆方向に、ある程度の変動する不都合な逆張力をも発生するＲＯＬ機から、ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルを受けるトルク・キャプスタンを備えている。ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルは複数のサブユニット・ケーブルから構成されている。この装置の駆動システムはトルク・キャプスタンに連結され、トルク・キャプスタンを制御する。駆動システムは本装置の制御システムによって制御されて、トルク・キャプスタンがＨＦＣ光ファイバ・ケーブルに対して、ＨＦＣ光ファイバの製造工程中にＨＦＣ光ファイバ・ケーブルが引っ張られる方向とほぼ平行な方向の力を加えるようにする。トルク・キャプスタンによってＨＦＣ光ファイバ・ケーブルに加えられる平行な方向の力が、ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルの製造工程中にＲＯＬの均一性を維持できるように、ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルへの逆張力を低減する。
【０００８】
本発明のシステムは、本発明の好適な実施形態によって、ＲＯＬの均一性を維持するためにＨＦＣ光ファイバ・ケーブルにかかる逆張力を低減するための本発明の方法と組み合わせて本発明の装置を利用することを含む。
【０００９】
本発明の方法は、逆振動撚り（ＲＯＬ）機からトルク・キャプスタンへとＨＦＣ光ファイバ・ケーブルを給送し、かつ制御システムを利用して、制御システムがトルク・キャプスタンに連結された駆動システムを制御して、トルク・キャプスタンがＨＦＣ光ファイバ・ケーブルに対して、ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルが引っ張られる方向とほぼ平行な方向に一定量の力を加えるようにすることによって、ＲＯＬの均一性を維持するために、ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルに加わる逆張力を低減することを含んでいる。
【００１０】
本発明の上記の、およびその他の特徴と利点は以下の説明、図面および特許請求の範囲から明らかにされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、経験と分析からＨＦＣケーブルの過剰な逆張力と張力の振幅の相当の周期的変動によってＲＯＬのむらが生じ、かつ撚りの取り込みが効果的になされないことが判明している。本発明によって、ケーブルの機械的強度が最大限になり、ケーブルの均一性が達成されるようにＲＯＬ工程全体が精密に制御可能である。
【００１２】
図２は、本発明が実施されない場合にケーブルに対して加えられるトルク／力の％（縦軸９）、およびＲＯＬ板３の回転数（横軸８）に関して示された逆張力の量の関係を示したグラフ５である。逆張力は上のピークで最大であり、これは数字６で示されている。図３は本発明のシステム、方法、および装置を使用した結果を示したグラフ７である。すなわちＲＯＬのコンシステンシを高めるために逆張力が相当に低減され、その結果ケーブルの品質が高くなる。図２と図３とを比較すると、（横軸８で示した）板の回転数が同じである場合は、（トルク／力のパーセンテージで縦軸９に示した）逆張力が全体的に相当低く、張力の振幅の周期的な変動が相当に低減されることが分かる。逆張力の全体的な低減は、最大逆張力がトルク／力の％で表すと４０であることから明らかである。張力の振幅の周期的な変動が低減することは、任意の所定の時点での最大トルク／力の％が１５であること、および上下のピーク１０、１２のそれぞれが多数の回転数にわたって一定であり、フラットであることから明らかである。これらの結果が達成される態様をここで図４を参照して説明する。
【００１３】
図４は本発明のシステム２０のブロック図である。本発明によって、押出し機２６と主キャプスタン４２との間でのＨＦＣケーブルの区間の不都合に過剰な逆張力を最小限にし、または除去する（以下では「押込み力」と呼ぶ）押込み力／トルクが製造中のＨＦＣケーブル２１に対して発生される。ケーブル２１にかかる逆張力の量は、ＲＯＬ機２２の各回転板の相対的な向きにより周期的に変動する。さらに、ケーブルが押出し機２６に入る際には、ある最適な最低量の張力が維持されなければならない。したがって、本発明の目的の１つは、残りの張力の量がある最小の望ましい、または必要なレベルに一定に保たれるように、発生される押込み力の量を精密に制御することにある。
【００１４】
これらの機能を実行するため、本発明のシステムは、変動する逆張力の量を低減し、かつ均一なものにすることによって、ケーブルにかかる全体的な張力をある最低の、最適な一定レベルに保つようにキャプスタン３０を制御するキャプスタン・フィードバック制御システム４０と連係して、「スマート」キャプスタン３０を使用している。スマート・キャプスタン３０は電気的プログラム可能な駆動装置３１と、上部駆動ベルト３２Ａと、下部駆動ベルト３２Ｂと、上部プーリ・アセンブリ３３Ａと下部プーリ・アセンブリ３３Ｂを含む。電気的プログラム可能な駆動装置３１はキャプスタン・フィードバック制御システム４０によって制御される。さらにスマート・キャプスタン３０は好ましくはキャプスタン・フィードバック制御システム４０によって、または選択肢として制御パネル（図示せず）から開始されるライン・オペレータの介入によって制御される単数または複数の空気圧シリンダ（図５）をも含んでいる。空気圧シリンダは例えばベルトの伸張、垂直のベルト運動、およびケーブルのコアの締めつけのような、上部駆動ベルトと下部駆動ベルト３２Ａ、３２Ｂの全ての直線運動を発生する。駆動装置３１のサーボモータ３９は一定量のトルクを発生し、キャプスタン３０の下部駆動ベルト３２Ｂの回転を制御することによってこのトルクを前述の押込み力へと変換する。押出し機２６に向けられるこの追加の力はＲＯＬ機２２およびサブユニット・ペイオフ５１によって発生される変動する逆張力を補償する。キャプスタン・フィードバック制御システム４０から電気的プログラム可能な駆動装置３１へと出力されるフィードバック信号によって、駆動機構３１はサーボモータ３９によって発生されるトルクの量を変更するようにされる。一方、このようなトルクの変化によってベルト３２Ａ、３２Ｂによって供給され、かつケーブルのコアに直に加えられる付加的な押込み力の値が変化し、ひいては逆張力が均等化される。
【００１５】
スマート・キャプスタン３０の動作を制御して、これが変動する逆張力を均等化するために必要な追加された量のトルク／力を発生するようにするには多くの方法があることに留意されたい。本発明は決していずれかの特定の構造に限定されるものではない。当業者には、ここに記載した説明にかんがみ、本発明の目的を達成するためにキャプスタンおよび駆動装置を構成する多くの方法があることが理解されよう。
【００１６】
キャプスタン・フィードバック制御システム４０は、好ましくはキャプスタン３０から見てウォーター・スルー４３の反対側に配置されたセンサ４１を含んでいる。センサ４１はケーブル内の張力を検出して信号を発生し、この信号は駆動装置３１を制御するためにキャプスタン・フィードバック制御システム４０によって使用され、それによって一方では、逆張力を図４のＦ_残留で表される一定の、またはほぼ一定のレベルに保つために、キャプスタン３０が適宜の量の付加的なトルク／力を矢印４４で示した方向に発生するようにされる。さらに、キャプスタン３０のフィードバック制御システム４０は好ましくは主キャプスタン４２におけるベルトの移動速度を常時モニタする。フィードバック制御システム４０は、キャプスタン３０の速度が好ましくは常に主キャプスタン４２の速度に関連し、また理想的にはこれと一致するようにキャプスタン３０のベルトを制御する。
【００１７】
図５は本発明の一実施形態によるキャプスタンの構成を示す等角投影図である。部品４５および４６は前述の空気圧シリンダと駆動プーリをそれぞれ表している。好ましくは、上下の駆動ベルト３２Ａおよび３２Ｂの内部には半円形の溝４７Ａと４７Ｂがそれぞれ形成されている。駆動ベルト３２Ａおよび３２Ｂは好ましくは、精密に計算され加工された半円形の溝を設けた摩擦が大きいネオプレン材料からなっている。溝４７Ａ、４７Ｂは、ケーブルのコア（図示せず）が溝４７Ａ、４７Ｂ内にぴったり適合するように設計されている。しかし、駆動ベルト３２Ａおよび３２Ｂはトルク・キャプスタンに通常使用されている種類のものでもよく、その場合は駆動ベルト３２Ａおよび３２Ｂに図５に示した溝４７Ａ、４７Ｂは設けられないであろう。溝４７Ａ、４７Ｂが好ましい理由は、変動する逆張力を相殺するために加えられるトルクの量を精密に制御し易くし、しかもケーブル・コアの丸い形状を保つからである。
【００１８】
製造工程中、ケーブルのコアがＲＯＬ機２２の最後の板の回転を繰り返す従動板（図示せず）から離れると直ちに、ケーブルは型閉ダイ（図示せず）を通過し、次にキャプスタン３０に入る。ベルト３２Ａ、３２Ｂは互いに押圧され、ケーブルは、これがキャプスタンの後端部４８に入り、キャプスタン３０を通って前端部４９の方向に引っ張られる際に、ベルト３２Ａ、３２Ｂによって摩擦嵌めで「把持」される。サーボモータ３９によって発生されるトルクは水平の押込み力を生成し、これがケーブルのコアに加えられ、押出し機２６およびウォーター・スルー５２の方向に向けられる。この押込み力が、ＲＯＬ機４２およびサブユニット・ペイオフ・システム５１によって生成される不都合な逆張力を補償し、または中和する。
【００１９】
センサ４１は好ましくはロード・セルおよび支持構造から構成されている。センサ４１はケーブル内の残留張力（すなわち相殺後に残る張力）の量を常時監視する。逆張力の主要な成分はＲＯＬ機４２に誘発されるものであり、ＲＯＬ板５８の関連する向きの結果として周期的に変化する。センサ４１は張力の振幅が目標値から外れるとそれを検出する。前述したように、センサ４１はキャプスタン・フィードバック制御システムに対応する信号を送信し、必要ならばこの信号がサーボモータ３９によって発生されるトルクの量を変更し、ひいてはケーブル内の張力が一定に、またはほぼ一定に、また必要なレベルに保たれるようにする。
【００２０】
本発明を特定の実施形態に関連して説明してきたが、本発明は本明細書に記載した実施形態に限定されるものではないことに留意されたい。上記の説明にかんがみ、当業者は説明された実施形態に本発明の範囲内で修正を加えることができることが理解されよう。例えば、スマート・キャプスタン３０を制御するための適切なフィードバック・システムを作成するには多くの方途がある。同様に、図４を参照して上述した用途に適したキャプスタンを構成する方法は多数ある。同様に、センサ４１によって実行される機能を実行するのに適した多くの異なる種類のセンサがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ケーブルが適正検査中、または据付け中にリールに巻き取られ、または曲げたり／捩ったりする際にケーブル全体にかかる機械的負荷／応力を均等化するために、ＨＦＣケーブル製造工程でケーブルの製造中にそのコアに逆振動撚りを施すために一般的に使用される種類のＲＯＬ機の写真である。
【図２】本発明が実施されない場合に、ケーブルに加えられるトルク／力のパーセント（縦軸）と、回転回数（横軸）に関して示された、逆張力の量の関係を示すグラフである。
【図３】本発明のシステム、方法、および装置を使用した結果、すなわち、逆張力を相当に低減し、ＲＯＬのコンシステンシが高まることで、ケーブルの品質が高まることを示したグラフである。
【図４】ケーブル製造工程中にケーブル内の不都合な過剰な逆張力を最小限にし、または除去するための、本発明のシステムの一実施形態のブロック図である。
【図５】本発明のキャプスタンの一実施形態の構造を示した等角投影図である。

Claims (13)

1. 超多心（ＨＦＣ）光ケーブルの製造工程中の逆振動縒り（ＲＯＬ）の均一性を高めるための装置であって、
   逆振動縒り（ＲＯＬ）機からＨＦＣ光ケーブルを受けるトルク・キャプスタンを備えてなり、前記ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルは複数のサブユニット・ケーブルから構成され、前記ＲＯＬ機はＨＦＣ光ケーブルのコアに逆振動縒りを施すが、ＨＦＣ光ケーブルの製造中にＨＦＣ光ケーブルが引っ張られる方向とは逆方向に、変動する不都合な逆張力をも発生しており、
   さらに装置は、前記トルク・キャプスタンに連結された駆動システムと、該駆動システムと連絡する制御システムとを備えてなり、該制御システムは前記駆動システムを制御して、前記駆動装置が前記トルク・キャプスタンをしてＨＦＣ光ファイバの製造工程中にＨＦＣ光ケーブルが引っ張られる方向と平行な方向の力をＨＦＣ光ケーブルに加えるようにし、該ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルに加えられる平行な方向の力がＨＦＣ光ケーブルへの前記変動する不都合な逆張力を低減する装置。
2. 制御システムは該制御システムに送信されるライン・オペレータ干渉信号に従って駆動システムを制御する、請求項１に記載の装置。
3. 制御システムは、ＨＦＣ光ケーブルが引っ張られる方向から見てトルク・キャプスタンの下流側に位置するセンサを備えた自動フィードバック制御システムであり、前記センサは該センサの位置でＨＦＣ光ケーブルにかかる逆張力の量を検出し、かつ検出された逆張力の量に関する単数または複数の信号を発生し、自動フィードバック制御システムはセンサによって発生された前記単数または複数の信号に従って駆動システムを制御する、請求項１に記載の装置。
4. ＨＦＣ光ケーブルにかかる変動する不都合な逆張力の一部はＲＯＬ機によって生成され、また一部はサブユニットがＲＯＬ機へと引き込まれる前にＨＦＣ光ケーブルで構成されるサブユニットを巻き戻すサブユニット・ペイオフ・システムによって生成される、請求項１に記載の装置。
5. 変動する不都合な逆張力を、ＨＦＣ光ケーブルへの逆張力の全体量をある一定レベルまで低減するよう計算された量だけ低減する、請求項１に記載の装置。
6. 超多心（ＨＦＣ）光ケーブルの製造工程中の逆振動縒り（ＲＯＬ）の均一性を高めるためのシステムであって、
   ＨＦＣ光ケーブルを構成している複数のサブユニット・ケーブルを巻き戻すサブユニット・ペイオフ・システムと、
   ＲＯＬ機から巻き戻されたサブユニット・ケーブルを受け、該サブユニット・ケーブルがＲＯＬ機へと引き通されるとき、ＨＦＣ光ケーブルのコアに逆振動縒りを施すＲＯＬ機と、
   ＲＯＬ機から、複数のサブユニット・ケーブルから構成されるＨＦＣ光ケーブルを受けるトルク・キャプスタンと、
   トルク・キャプスタンと連結された駆動システムと、
   駆動システムと連絡した自動フィードバック制御システムとを備えてなり、該自動フィードバック制御システムは、ＨＦＣ光ケーブルの製造中にＨＦＣ光ケーブルが引っ張られる方向に関しトルク・キャプスタンの下流側に位置するセンサを備え、該センサは該センサの位置でＨＦＣ光ケーブルにかかる逆張力の量を検出し、そして検出された逆張力の量に関する信号を発生し、前記自動フィードバック制御システムは前記センサによって発生された信号に従って駆動システムを制御して、トルク・キャプスタンがＨＦＣ光ケーブルの製造中に前記ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルが引っ張られる方向と平行な方向の力をＨＦＣ光ケーブルに加えるようにし、前記ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルに加えられる平行な方向の力が、前記ＲＯＬ機とサブユニット・ペイオフ・システムの少なくとも一方によって生じるＨＦＣ光ケーブルへの変動する不都合な逆張力を低減するシステム。
7. 変動する不都合な逆張力の成分はサブユニット・ペイオフ・システムおよび前記ＲＯＬ機によって生成される、請求項６に記載のシステム。
8. 変動する不都合な逆張力は、ＲＯＬの均一性を維持するよう逆張力の全体を一定のレベルまで低減するよう計算された量だけ低減する、請求項６に記載のシステム。
9. 超多心（ＨＦＣ）光ケーブルの製造工程中の逆振動縒り（ＲＯＬ）の均一性を高めるための方法であって、
   逆振動撚り（ＲＯＬ）機からトルク・キャプスタンへとＨＦＣ光ファイバ・ケーブルを給送し、該ＨＦＣ光ファイバ・ケーブルは複数のサブユニット・ケーブルから構成され、前記ＲＯＬ機はＨＦＣ光ファイバ・ケーブルのコアに逆振動縒りを施すが、ＨＦＣ光ケーブルの製造中にＨＦＣ光ケーブルが引っ張られる方向とは逆方向に、変動する不都合な逆張力をも発生しており、
   制御システムを利用して、該制御システムが前記トルク・キャプスタンに連結された駆動システムを制御して、前記駆動装置が前記トルク・キャプスタンをしてＨＦＣ光ケーブルに対して、該ＨＦＣ光ケーブルが引っ張られる方向とほぼ平行な方向の力を加えるようにし、かつ、前記ＨＦＣ光ケーブルに加えられる平行な方向の力が該ＨＦＣ光ケーブルに加わる変動する不都合な逆張力を低減することを含む方法。
10. 前記制御システムは該制御システムに送信されるライン・オペレータ介入信号に従って駆動システムを制御する、請求項９に記載の方法。
11. 前記制御システムは、ＨＦＣ光ケーブルが引っ張られる方向から見てトルク・キャプスタンの下流側に位置するセンサを備えた自動フィードバック制御システムであり、
    センサを利用して、該センサの位置でＨＦＣ光ケーブルに加わる逆張力の量を検出し、かつ検出された逆張力の量に関連する信号を発生させ、かつ、
    前記センサによって発生された信号に従って駆動システムを制御し、前記変動する不都合な逆張力を低減することを含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記ＨＦＣ光ケーブルにかかる変動する不都合な逆張力の成分は、サブユニット・ケーブルがＲＯＬ機へと引き込まれる前にＨＦＣ光ケーブルで構成されるサブユニットを巻き戻すサブユニット・ペイオフ・システムによって生成される、請求項９に記載の方法。
13. 前記変動する不都合な逆張力を、ＲＯＬの均一性を維持するために、ある一定のレベルまで低減するよう計算された量だけ低減する、請求項９に記載の方法。

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