JP4234760B2 - 余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法に関するものであり、主に余長付自己支持型ケーブルの一括被覆の冷却を効率良く行う製造方法に関するものである。

図７は余長付自己支持型ケーブルの概略を示す斜視図である。余長付自己支持型ケーブル１３は、図７で示すように支持線２に対してケーブル１４が長く、即ち余長が入り、両者を首部１５と呼ぶ間欠的部分で接続するものである。

図８は自己支持型ケーブルの概略を示す斜視図である。余長付自己支持型ケーブルの製造方法としては、まず、支持線２とケーブル１４に被覆機で一括被覆１６が施されると、図８で示すような自己支持型ケーブル１７が形成され、押出される。

図９は余長付与シーブの概略を示す断面図である。図９で示す余長付与シーブの周面には、自己支持型ケーブル１７の支持線２とケーブル１４とが収容される溝１８及び１９が付いている。余長付与シーブ１１の周上に接触した自己支持型ケーブル１７の支持線２の中心を通る円の半径をＲとし、ケーブル１４の中心を通る円の半径を（Ｒ＋α）とすれば、幾何学的には、（Ｒ／（Ｒ＋α））×１００％が余長率となる。

図９で示す余長付与シーブ１１を用いて、自己支持型ケーブル１７の支持線側よりケーブル側を大きい速度で引張り、余長付与シーブ１１のＲと（Ｒ＋α）との周長差によって支持線２に対してケーブル１４に余長を入れるという方法が知られている。

この方法は例えば、特開平７−２３００２８号公報（特許文献１）、特開平８−７５９６９号公報（特許文献２）に開示されるように、余長付与機能のあるキャプスタンにケーブルを巻き付けて引取り、該キャプスタンを内蔵する水槽によってケーブルを冷却する方法である。

また、特許文献１や特許文献２とは別の例で、例えば３個の余長付与シーブ１１を用いて、各余長付与シーブ１１にケーブル１４を略９０度ずつ接触させて引取り、該余長付与シーブ１１を内臓する水槽によってケーブル１４を冷却する方法がある。ケーブル１４と余長付与シーブ１１（或いはキャプスタン）の接点以降では、余長付与シーブ１１（或いはキャプスタン）でケーブル１４と支持線２との被覆である一括被覆が未硬化状態である場合、余長付与シーブ１１との接触による圧迫によって潰れてしまう。このため、水槽などの冷却装置が必要となる。冷却能力を高める手段は水槽の長さや水温の調整などが知られている。

その他の冷却手段として、特開２００１−２６６６７８号公報（特許文献４）は、冷却水槽内においてケーブルに対して垂直方向にノズルで噴水流を噴出し、冷却を妨げ、外観不良を起こす気泡を吹き飛ばす手段を開示している。また、この特許文献４では、気泡を飛ばす手段として交互に片面ずつ水冷ノズルから水流を当てる手段を開示している。

水槽内の流量と長手方向の距離は水槽の冷却効果に大きく関係する。特開２００２−２０７１４６号公報（特許文献５）は、入れ子になった可動水槽を伸縮することによって冷却区間の長さを調整することを開示している。また、特開平１１−３０５０９３号公報（特許文献３）は、水槽の前後のせき止め側面が長手方向へ平行移動して、断面積分布を一定に保つことを開示している。
特開平７−２３００２８号公報 特開平８−７５９６９号公報 特開平１１−３０５０９３号公報 特開２００１−２６６６７８号公報 特開２００２−２０７１４６号公報

しかしながら、上述の手法では以下のような問題点があった。
まず初めに、余長付与シーブを用いて余長を行う場合、余長付与シーブとの接点で一括被覆が潰れ或いは扁平しないためには、余長付与シーブとの接点の少し前で、一括被覆温度を硬化温度以下にしなければならない。

余長付与シーブとの接点以降では、余長付与シーブでケーブルと支持線との線速差をつけて引張り、余長をつけるためある程度一括被覆表面温度を上げ再度軟化しなくてはならない。

ところが、従来の水槽の長さや水温の調節による冷却装置では、冷却能力は長手方向に一定であるため、一括被覆表面温度は長手方向に対して減衰曲線分布となる。平均的冷却機能力は調整できても、余長付与シーブ接点とそれ以降の部分の温度設定は自由にできない。

従来装置では、冷却能力不足であると、余長付与シーブとの接点での接触で一括被覆が潰れる。逆に冷却長の増加や水温を下げることで、冷却能力が過剰であると、余長付与シーブ以降で余長を安定に制御することができない。

さらに、従来の水槽では断面積が均一なため、水流が規則正しく均一に流れ、ケーブル周囲の冷却水に一括被覆の熱がたまり冷却効率が悪い。

そして、従来の水槽の断面積が切替わる可動水槽と不可動水槽との組み合わせでは、水槽境界面での流量の変化や、両方の面から水を排出するために、長手方向の流量分布や水流方向が不安定になる。

最後に、従来の泡飛ばしノズルでは、片面ずつ水流を当てるため、気泡が反対側に逃れてしまう恐れがあった。

従来の問題点を解決するために発明者は鋭意研究を重ねた。この発明の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法の第１の態様は、被覆機により支持線とケーブルに一括被覆を施した後、前記被覆機出側に設けられた余長付与シーブに前記支持線とケーブルを接触させて引取速度に差を付けることにより、前記ケーブルに余長を付与する余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法であって、前記支持線とケーブルに一括被覆を施してから前記余長付与シーブに接触するまでの短い区間において前記一括被覆の表面を硬化温度以下に急冷して温度勾配を負とし、少なくとも前記余長付与シーブに接触する時点において前記一括被覆の表面温度が正の温度勾配を有しているようにすることを特徴とする。なお、ケーブルは光ファイバケーブル等であってもよい。

この発明の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法の第２の態様は、前記余長付与シーブに接触する直前に、前記一括被覆に対して、ノズルから冷媒を噴出して照射することにより、前記一括被覆の表面を急冷することを特徴とする。

この発明の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法の第３の態様は、前記一括被覆を施した前記支持線及びケーブルを冷媒槽中に挿入して冷却し、前記冷媒槽中に設けられた前記ノズルから前記冷媒を前記支持線及びケーブルの進行方向と逆方向の流れが生じるよう吹き付けることにより、前記一括被覆の表面を急冷することを特徴とする。

この発明の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法の第４の態様は、前記冷媒液槽内において、泡飛ばしノズルから前記一括被覆に対して表裏同時に冷媒流を当てることを特徴とする。

この発明の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法の第５の態様は、前記余長付与シーブ通過中における前記一括被覆の表面温度が、前記一括被覆の硬化温度以下で、かつ前記ケーブルと被覆のずれ変形可能限界温度以上となるように前記一括被覆表面の急冷温度を制御することを特徴とする。

本発明の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法によると、余長付与シーブに接触する直前に一括被覆の表面を急冷することにより、最初の余長付与シーブと接触する時点でケーブルの一括被覆が硬化するので潰れがなく、扁平が小さくなる。さらに、最初に接触する余長付与シーブ以降で余長を安定して与えることができる。

また、本発明のケーブル製造方法により、ケーブル断面の扁平率が従来の６％から３％未満に収めることができた。また、これらと面による水冷区間の調節によって余長を目標値に制御できた。さらに、上下に取り付けられたノズルの噴流によってケーブルに付着した泡を飛ばし、余長付自己支持型ケーブルの冷却の妨げがなくなることで外観不良を防止することができた。さらに、余長付自己支持型ケーブル製造の線速上昇が可能となった。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１はこの発明の余長付自己支持型ケーブル製造装置の要部を模式的に説明する縦断面図である。図１に示すように、この形態の余長付自己支持型ケーブル製造装置は、光ファイバケーブル１、支持線２、自己支持型光ファイバケーブル３、被覆機４、水槽５及び６、面７、仕切り８、泡飛ばしノズル９、水冷ノズル１０、余長付与シーブ１１１から１１３からなっている。

図８は自己支持型ケーブルの概略を示す斜視図である。被覆機４において、光ファイバケーブル１と支持線２は熱可塑性樹脂等による一括被覆１６が施され、光ファイバケーブル１と支持線２とを結合した部分の断面が瓢箪型である図８に示すような自己支持型光ファイバケーブル３が形成される。ただし、被覆機４を出た直後では一括被覆１６が未硬化の状態である。このため、自己支持型光ファイバケーブル３は水槽５及び水槽６内を通過することで冷却される。

図４は泡飛ばしノズルを説明する概略図である。図４に示すように、自己支持型光ファイバケーブル３が水槽５に入る際に、自己支持型光ファイバケーブル３の表面に泡１２が付着している。この泡１２は冷却水による一括被覆の冷却に干渉して、外観不良の原因となることから、自己支持型光ファイバケーブル３に対して上下に取付けられた泡飛ばしノズル９の噴流によって除去される。泡飛ばしノズル９は自己支持型光ファイバケーブル３に対して上下に設けられ、表裏同時に水流を当てるので泡が反対側に逃げてしまうことを抑制して効果的に泡の除去ができる。なお、泡飛ばしノズル９は噴流により泡を除去し冷却特性を改善して外観不良を抑制するとともに後述する水冷ノズル１０とともに自己支持型光ファイバケーブル３がシーブ１１に接触する手前で自己支持型光ファイバケーブル３を硬化温度以下に局部的に冷却して温度勾配を負とし、一括被覆が余長付与シーブに接触するまでの区間において、一括被覆の表面温度に正の温度勾配を持たせることに寄与する。

図３は水槽５の長手方向に移動可能な面を説明する図である。Ｘは面の移動範囲を示している。この水槽５は側面壁と自己支持型光ファイバケーブル３の水槽５への導入口が設けられている被覆機側の面７とによって構成されるが、面７は図３に矢印で示すように長手方向に対してＸの範囲を平行移動することが可能である。即ち、面７は水槽５の断面積を長手方向に均一にしたまま、図１に示す水冷区間を調整することが可能である。

図５は水槽５の仕切り８と水槽内の水の流れに関する説明図である。図５に示すように、水槽５では１方向に規則正しい水流を発生させることができるが、その途中に幾つかの仕切り８を取り付けることによって断面積を急激に変化させることで水流を乱し、自己支持型光ファイバケーブル３の周囲の冷却水を攪拌させることで自己支持型光ファイバケーブル３から冷却水への熱交換を向上させる。

図６は水槽６内の水冷ノズル１０の説明図である。水冷ノズル１０は、自己支持型光ファイバケーブル３が余長付与シーブ１１に接触する手前で自己支持型光ファイバケーブル３を局部的に冷却し、前記一括被覆の表面温度を前記余長付与シーブと接触する手前で硬化温度以下にし、前記余長付与シーブと接触後は、前記支持線およびケーブルの長手方向において、正の温度勾配を持たせるものである。ところで、本実施形態において水槽６は余長付与シーブ１１を収容しているため水槽５に比べて底が深く、幅も広いため、断面積が非常に大きく、水槽内の冷却水はほとんど停止した状態となる。この状態では、自己支持型光ファイバケーブル３の周囲の冷却水に熱がたまり、冷却効果が落ちてしまう。そのため、図６に示すように、自己支持型光ファイバケーブル３全体に向けて、自己支持型光ファイバケーブル３の進行方向とは逆向きに、そして、余長付与シーブ１１より手前に水冷ノズル１０を設置し、水を噴出することで、その噴出が水槽壁や水面に反射・干渉して噴流の運動量が前方の遠距離まで保持されるため、冷却水は水槽の長手方向に渡って動き、余長付与シーブ１１に接触する手前の自己支持型光ファイバケーブル３への冷却効果を高め、効果的に前記一括被覆の表面温度を、前記余長付与シーブと接触する手前で硬化温度以下にし、前記余長付与シーブと接触後は、前記支持線およびケーブルの長手方向において、正の温度勾配を持たせることができるので好適である。また、水冷ノズル１０は複数配置しても効果がある。

図９は余長付与シーブの概略を示す断面図である。自己支持型光ファイバケーブル３の光ファイバケーブル１と支持線２を、溝１８及び１９からなる収容部分を備える周長差を持つ図９に示すような余長付与シーブ１１をかませることで、光ファイバケーブル１と支持線２との間に余長が発生する。図１に示すように余長付与シーブ１１１以降は、水冷ノズル１０がなく、自己支持型光ファイバケーブル３の周囲の冷却能力が比較的弱めで、一括被覆内部の持っている熱量が次第に表面に伝わっていくので、一括被覆表面温度が上がり、再度軟化する。

図２は本発明及び比較例１の水槽直前から余長付与シーブ１１３以降までの一括被覆１６の表面温度の変化を表すグラフである。図２（ａ）に示すように、本発明では長手方向に凹型の温度分布を示すグラフである。即ち、前記一括被覆の表面温度を、前記余長付与シーブと接触する手前で硬化温度以下にし、正の温度勾配を持つようになっている。なお、図２に記載されたピッチ線で囲まれた範囲は、余長付与シーブ１１１から余長付与シーブ１１３までの接触区間を表している。

次に、本発明の実施形態を、以下の表１及び表２に記載された比較例を参照しながら詳細に説明する。

比較例１は、本発明の実施形態から仕切り８及び水冷ノズル１０を取り外し、さらに水槽５及び水槽６で水温を本発明と同じく１０℃としたものである。押出し時点での自己支持型光ファイバケーブル３の一括被覆の表面温度が１８０℃であるとすると、水槽直前までの空冷区間ではほとんど自己支持型光ファイバケーブル３の一括被覆１６の表面温度が下がらない。

しかし、自己支持型光ファイバケーブル３の一括被覆１６の表面温度は水槽５に入ると、図２（ｂ）のグラフが示すように、減衰曲線的に下がる。余長付与シーブ１１１の位置で、自己支持型光ファイバケーブル３の一括被覆１６の表面温度が３０℃未満でないと、一括被覆表面の硬化が不十分なため、余長付与シーブ１１１との接触で自己支持型光ファイバケーブル３が扁平する。

比較例２は、本発明の実施形態において水槽５及び水槽６で水温を２℃としたものである。比較例１と同様に、押出し時点での自己支持型光ファイバケーブル３の一括被覆１６の表面温度が１８０℃であるとすると、水槽直前までの空冷区間ではほとんど自己支持型光ファイバケーブル３の一括被覆１６の表面温度が下がらない。しかし、自己支持型光ファイバケーブル３の一括被覆１６の表面温度は水槽５に入ると、減衰曲線的に下がる。

これは、水槽５及び水槽６で水温を２℃としたことにより、冷却能力が平均的に上がっている。したがって、自己支持型光ファイバケーブル３の一括被覆１６の表面の硬化は十分であり、余長付与シーブ１１１との接触による自己支持型光ファイバケーブル３の扁平は防止できる。

しかし、一括被覆内部は材料（一般的にはポリエチレンである。）の熱伝導性が小さいので、ほとんど一括被覆１６の内部温度降下に違いはない。余長付与シーブ１１１の位置では、一括被覆の内部温度は１６０℃であり、余長付与シーブ１１３の位置では１４０℃程度である。このように、一括被覆１６の内部温度と表面温度との温度差が大きすぎると、一括被覆１６の内部の固さと表面部分の固さの差が大きくなる。余長付与シーブ１１で余長付自己支持型光ファイバケーブル３を引張ってる区間では、一括被覆１６の未硬化部分にズレ変形が起こるが、一括被覆１６の硬化した部分にはひずみが溜まる。

余長付与シーブ１１３を出てから張力が解放されると、一括被覆１６の硬化部分は復元力で縮み、結果的に余長率が小さくなる。さらに一括被覆１６の内部の固さと表面部分の固さの差が大きくなると、一括被覆１６の表面だけの縮みで一括被覆１６にしわやへこみが入る外観不良となる。

本発明は、一括被覆１６の表面温度を２０℃から３０℃に制御し、一括被覆１６の表面と内部との温度差を適正に保つので、扁平もなく、かつ、余長も十分に入る。

なお、本実施形態のように奇数個（例えば３個）の余長付与シーブを千鳥状に配置した場合は用いたが、ケーブル導入口と導出口を一直線上に配置できるため好ましいが余長付与シーブの数は３個以外であっても良い。シーブに溝を形成する場合は、ケーブルがシーブに接触する位置が安定して好ましいが必ずしも必要でない。また、図１０に示すように１つの余長付与キャプスタン１１５を用い、自己支持型光ファイバケーブル３を余長付与キャプスタン１１５に巻き付けて引取るものであってもよい。さらに、冷媒は水の他に各種気体、液体が適用可能であるが、冷却効率、経済性、安全性を考慮して水を適用することが好適である。

本発明の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法により、水冷ノズルや仕切りによる冷却効果の上昇によって、余長付与シーブと接触する時点でケーブルが硬化するので潰れがなく、扁平が小さくなる。かつ、余長付与シーブ以降で余長が安定して与えることができる。

また、本発明のケーブル製造方法により、光ファイバケーブル断面の扁平率が従来の６％から３％未満に収めることができた。また、これらと面による水冷区間の調節によって余長を目標値に制御できた。さらに、上下に取り付けられた泡飛ばしノズルの噴流によってケーブルに付着した泡を飛ばし、ケーブルの冷却の妨げがなくなることで外観不良を防止することができた。さらに、ケーブル製造の線速上昇が可能となった。上述により、産業上の利用価値が高い。

図１は、本発明における自己支持型ケーブル製造装置の要部を模式的に説明する縦断面図である。 図２中（ａ）は、本発明の製造方法による自己支持型光ファイバケーブルの一括被覆の表面温度を示すグラフである。図２中（ｂ）は、比較例１の自己支持型光ファイバケーブルの一括被覆の表面温度を示すグラフである。 図３は、前水槽の長手方向に移動可能な面の説明図である。Ｘは面の移動範囲を示している。 図４は、泡飛ばしノズルの説明図である。 図５は、水槽５の仕切り８と水槽５内の水の流れに関する説明図である。 図６は、水槽６内の水冷ノズル１０の説明図である。 図７は、余長付自己支持型ケーブルの概略を示す斜視図である。 図８は、自己支持型ケーブルの概略を示す斜視図である。 図９は、余長付与シーブの概略を示す断面図である。 図１０は、本発明における自己支持型ケーブル製造装置の要部を模式的に説明する他の形態の縦断面図である。

符号の説明

１ 光ファイバケーブル
２ 支持線
３ 自己支持型光ファイバケーブル
４ 被覆機
５、６ 水槽
７ 面
８ 仕切り
９ 泡飛ばしノズル
１０ 水冷ノズル
１１ １１１〜１１３ 余長付与シーブ
１１５ 余長付与キャプスタン
１２ 泡
１３ 余長付自己支持型ケーブル
１４ ケーブル
１５ 首部
１６ 一括被覆
１７ 自己支持型ケーブル
１８、１９ 溝

Claims (5)

1. 被覆機により支持線とケーブルに一括被覆を施した後、前記被覆機出側に設けられた余長付与シーブに前記支持線とケーブルを接触させて引取速度に差を付けることにより、前記ケーブルに余長を付与する余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法であって、
   前記支持線とケーブルに一括被覆を施してから前記余長付与シーブに接触するまでの短い区間において前記一括被覆の表面を硬化温度以下に急冷して温度勾配を負とし、少なくとも前記余長付与シーブに接触する時点において前記一括被覆の表面温度が正の温度勾配を有しているようにすることを特徴とする余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法。
2. 前記余長付与シーブに接触する直前に、前記一括被覆に対して、ノズルから冷媒を噴出して照射することにより、前記一括被覆の表面を急冷することを特徴とする請求項１に記載の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法。
3. 前記一括被覆を施した前記支持線及びケーブルを冷媒槽中に挿入して冷却し、前記冷媒槽中に設けられた前記ノズルから前記冷媒を前記支持線及びケーブルの進行方向と逆方向の流れが生じるよう吹き付けることにより、前記一括被覆の表面を急冷することを特徴とする請求項２に記載の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法。
4. 前記冷媒液槽内において、泡飛ばしノズルから前記一括被覆に対して表裏同時に冷媒流を当てることを特徴とする請求項３に記載の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法。
5. 前記余長付与シーブ通過中における前記一括被覆の表面温度が、前記一括被覆の硬化温度以下で、かつ前記ケーブルと被覆のずれ変形可能限界温度以上となるように前記一括被覆表面の急冷温度を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の余長付自己支持型光ファイバケーブルの製造方法。

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