JP4699511B2 - 光ケーブルを製造する方法及び装置並びに製造されたケーブル - Google Patents

Description

本発明は、光ケーブルの製造方法、上記製造用の装置、少なくとも１本の光ファイバを収容する少なくとも１つの金属管を備える光ケーブルに関する。

金属管内に収容することにより光ファイバを保護することは、空中ケーブル、地中ケーブル及び水中ケーブルにて適用例が見られる。
典型的に、金属管は、単一のファイバ又は好ましくは、多数ファイバ束にまとめた数本の光ファイバを取り囲んでいる。スチール、アルミニウム、アルミニウム合金又は銅のような金属を使用して管を製造することができる。

１つ又はより多くの光ファイバの回りに金属管を提供する１つの方法は、長手方向スリットを有する金属管を成形し、該スリットは、光ファイバを管内に配置した後に密封されるステップを備えている。例えば、米国特許明細書６，５２２，８１５号（ネグザンスドイチェランドインダストリズ（Ｎｅｘａｎｓ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）ＡＧ＆Ｃｏ．ＫＧの名による）を参照。

米国特許明細書６，０４７，５８６号（アルキャテル（Ａｌｃａｔｅｌ）の名による）は、原材料を成形ノズルを通して押出し成形することにより金属管が製造される方法に関する。金属が押出し成形される間、光ファイバは、第二の開口部を通して成形ノズルの中心に移送される。この技術は、非鉄系金属からプロファイル及び管を製造するコンフォーム（Ｃｏｎｆｏｒｍ）（登録商標名）法である（例えば、米国特許明細書３，７６５，２１６号に記載されているように）。この技術によれば、ストランドの形態をした金属は、回転する摩擦ホイールの円周の回りに配設された溝内に導入される。ホイールは、溝内に係合し且つ溝を密封する保持ブロックの保持空間まで金属を移送する。摩擦ホイールが回転すると、保持空間内にて高温度及び高圧力が発生し、これらは、金属を塑性変形させることになる。次に、金属は、成形ノズルを通して押出し成形され且つ凝固してプロファイル又は管を形成する。

上述した型式のケーブルにおいて、特に、ファイバのガラス及び管の金属の異なる熱係数を考慮するため、金属管よりも長い長さを有するようにした、光ファイバが通常、提供される。

上記の余剰なファイバ長さ（ＥＦＬ）は、通常、ケーブルの製造、採用される材料、及び金属管の直径の関数として変化する。適したＥＦＬは、付設する間のようなその寿命の間にケーブルに生ずる応力又は作動中の温度変化、風、氷のような環境条件に起因する応力による減衰量の増加及び機械的障害から光ファイバを保護する。

米国特許明細書６，０４７，５８６号には、成形ノズルにて終わる通路を通してファイバを僅かにより速い供給速度にて動かすことにより金属管内にて余剰な長さを生じさせることが開示されている。

当該出願人は、この方法は実行することが難しく、余剰なファイバ長さの点にて結果は、高信頼性ではないことを知った。
米国特許明細書６，５２２，８１５号には、金属管と比べて余剰な長さの光ファイバを製造するため、連続的な工程にて管の壁に波形部をプレスする波形形成装置（ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）がキャプスタンの下流に配置されることが示されている。光ファイバの余剰な長さは、波形形成部の深さ及びピッチの関数である。

米国特許明細書２００４／０００８９５６号によれば、金属管内の光ファイバが余剰な長さにて提供されるようにするため、金属管は、締止めジョーのドローオフの間にて連続的に把持され、該ドローオフの締止めジョー対が金属管をしっかりと把持し且つ変形力を加える。金属管は、塑性変形を受ける、すなわち延伸される。このため、等しい長さの延伸した金属管及び光ファイバがドローオフディスクに巻かれる。弾性的な変形状態は、ドローオフディスク上にて「弛緩」し、金属管は通常の状態まで短縮化する。

本発明の範囲内にて、当該出願人は、金属管の荷重／延伸線図の塑性変形部分ではなくて、金属管の荷重／延伸線図の塑性変形部分を使用することにより、有利な効果を得ることができることを知見した。

しかし、当該出願人は、管を波形に形成することによって余剰なファイバを提供することにより、形成されるケーブルは、ケーブルの長手方向伸長部に沿って許容可能な限界を超えるＥＦＬを有することを経験した。

特に、本発明の範囲内において、当該出願人は、管の短縮化、特に、塑性変形による金属管の短縮化は、一定の結果を生じさせるため実行が困難な工程であるが、管の塑性延伸化は、工業的生産にて精密に制御することのできる再現可能な過程であることを知った。

当該出願人は、製造過程の少なくとも１つのステップの間、所望の値よりも大きいＥＦＬを付与し、その後、制御された態様にてファイバを収容する管を最終的なＥＦＬ値まで実質的に塑性的に延伸させることにより、その長手方向伸長部に沿って実質的に一定のＥＦＬを有する光ファイバを、製造することができることを知った。

第一の形態において、本発明は、少なくとも１本の光ファイバを収容する少なくとも１つの金属管を備え、所定の余剰なファイバ長さ（ＥＦＬ）を有する光ケーブルの製造方法において、
上記光ケーブルを前進させるステップと、
ある時間間隔にて前進した上記光ファイバの長さを測定するステップと、
金属管を上記光ファイバの回りにて形成するステップと、
金属管と上記光ファイバとの間の一体性を実現するステップと、
金属管を前進させつつ、金属管を塑性変形させて、金属管を上記所定のＥＦＬ以上の所定の量（Ｓ_ｔ）だけ短縮化するステップと、
金属管を前進させつつ、短縮化後、その延伸のため、金属管を塑性変形させるステップと、
上記延伸後、上記時間間隔にて前進した金属管の長さを測定するステップと、
上記測定した光ファイバの長さ及び上記測定した金属管の長さの関数として形成される余剰なファイバ長さを評価するステップと、
上記所定の余剰なファイバ長さに達するよう金属管の延伸を制御することにより、形成される余剰なファイバ長さを調節するステップとを備える、光ファイバの製造方法に関するものである。

本明細書及び特許請求の範囲の目的のため、別段の記載がない限り、量、数量、％等を表わす全ての数値は、全ての場合、「約」という語によって修正されるものであることを理解すべきである。また、全ての範囲は、開示された最大点及び最小点の任意の組み合わせを含み、また、本明細書にて特定的に数値化されているかどうかを問わず、その任意の中間の範囲を含むものである。

本明細書及び特許請求の範囲において、余剰なファイバ長さ（ＥＦＬ）とは、次の公式により与えられる値を意味するものである。

ここで、
Ｌ_ｆは、少なくとも１本の光ファイバの長さ、
Ｌ_ｔは、１本又は複数のファイバを収容する金属管の長さである。

本発明の方法により得られたＥＦＬは、製造すべき特定の光ケーブルの必要性に依存して、−１．５％ないし１．５％の範囲にあることが好ましい。典型的に、例えば、空中光ファイバの場合のように、ケーブルが引張り荷重又は延伸を受ける可能性のある全ての場合、正のＥＦＬであることが有益である。しかし、例えば、地中ケーブル、特に、凍結する地面に埋め込まれるような幾つかの場合、負のＥＦＬが有益であろう。

上記の定義に鑑みて、余剰なファイバ長さ（ＥＦＬ）は、完成したケーブルにて容易に測定することができる。
ケーブルの製造過程の間、制御する目的のため、所定の時間期間内にて前進した光ファイバの測定した長さ及び同一の時間期間内にて前進した金属管の測定した長さの関数として、ＥＦＬが決定される。製造ラインの端部にて（すなわち、管が何らかの更なる寸法上の変化を受けることが予想されないとき）、前進した金属管の測定した長さに基づいてかかる値が計算されるならば、得られた値は、最終的なケーブルのＥＦＬにも相応し、ファイバは、ケーブルの全製造ラインに沿って実質的に伸長不能である。

本明細書及び特許請求の範囲において、「時間間隔」とは、任意の時間期間を意味するものとする。好ましくは、本発明によるケーブルの製造方法における有用な時間間隔は、製造ラインの全長（典型的に、１０ないし５０ｍ）に沿って進むために、光ファイバが通常の製造速度にて製造ラインに沿って移動するのに必要な時間の倍数の程度であるものとする。

特定の製造上の必要性に鑑みて、異なる時間間隔を使用することができ、例えば、特定のケーブルの用途がそのように要求する場合、ケーブルに沿ってＥＦＬ値の特に大きい一定性を実現するため、より短い時間間隔が有用である。または、高速の製造速度にて、より長い時間間隔であれば、より簡単な測定装置及び制御装置を使用することが可能となり、又は、より低速の製造速度にて使用することが可能となる。

金属管を光ファイバの回りにて形成するステップは、例えば、少なくとも１本の光ファイバを挿入した後、密封される長手方向スリットを有する金属管を提供することにより、又は、塑性化した金属を押出し成形することにより現所にて金属管を形成することにより、当該技術にて既知の技術により形成することができる。しかし、後者の方法の方が好ましい。

望ましくは、金属管を少なくとも１本の光ファイバの回りにて形成するステップは、形成された金属管の速度を監視するステップを含むものとする。
望ましくは、本発明の方法は、フィラー材料を上記金属管内に供給するステップを更に備えるものとする。

好ましくは、フィラー材料は、金属管が光ファイバの回りにて形成される迄、前進して光ファイバから分離するものとする。
１つの好ましい実施の形態において、本発明の方法は、
塑性化した金属をノズルを通して供給し、金属管を形成するステップと、
一端がノズルの下流に配設された第一の供給通路を通して少なくとも１本の光ファイバを金属管内に移送するステップと、
一端がノズルの下流に配設された第二の供給通路を通してフィラー材料を金属管内に移送するステップとを更に備えている。

本明細書及び特許請求の範囲において、「一体性を実現する」という語は、光ファイバ及び金属管が共に長さ方向に連結されることを意味するものである。
光ファイバを保持する金属管をプーリー及び同様のものに巻くことにより一体性が得られるならば、ファイバは、管の軸線の巻き取り直径よりも小さい直径にて巻かれるから、光ファイバの長さは、金属管の長さよりも短くなる。かかる場合、最終的なＥＦＬに達するためには、金属管の短縮化は、このファイバの長さの減少も考慮しなければならない。

好ましくは、かかる場合、ファイバには、一体化プーリーにて管の内部にて巻いた後、引張り応力が加わるため、その後の管の短縮化は、ファイバ及び管が一体化プーリーから離れた直後に行われ、ファイバがかかる引張り応力に露呈される時間が短いようにしなければならない。

本明細書及び特許請求の範囲において、「塑性変形する」という語は、力を加えることにより金属管の長さを変化させ、該変化は、加えられた力が除去されるまで継続することを意味するものとする。例えば、上記変化は、応力が管材料の弾性限界を超えて加えられたことに起因する。

好ましくは、短縮化ステップは、上記少なくとも１つの金属管を波形に形成し、折目を付け又は押込み加工することによって実行されるものとする。本明細書及び特許請求の範囲において、「押込み加工する」という語は、別段の記載がない限り、「折目を付ける」及び「波形に形成する」という語も包含するものとする。

例えば、短縮化は、所定の値のピッチ及び深さを有するヘリカル変形状態にて、金属管を押込み加工することにより実現される。好ましくは、５ないし１５ｍｍのピッチが設定されるものとする。

好ましくは、短縮化量Ｓ_ｔは、所定のＥＦＬに相応する値よりも０．２％ないし０．４％大きいものとする。
形成されるＥＦＬを評価するステップは、延伸した後の金属管の長さを一体化部分の上流にて測定した光ファイバの長さと比較することにより実行される。

好ましくは、金属管の延伸量を制御することにより形成されるＥＦＬを調節するステップは、管を引抜く装置における速度を調節することにより実行されるものとする。より特定的に、管の延伸化は、形成されるＥＦＬが所定の値以上であるとき、管の引抜き速度を増すことにより又は形成されるＥＦＬが所定の値以下であるとき、管の引抜き速度を遅くすることにより、実行される。

別の形態において、本発明は、少なくとも１つの金属管と、該金属管の内部に収容された少なくとも１本の光ファイバとを備える光ケーブルであって、ケーブルの平均ＥＦＬに対して、ケーブルの長手方向伸長部に沿って０．２％以下にて変化する局所的な余剰なファイバ長さ（ＥＦＬ）を有する上記光ケーブルに関するものである。

本明細書及び特許請求の範囲において、「平均ＥＦＬ」という語は、少なくとも１ｋｍの長さの光ケーブルにて測定した光ファイバ及び管の長さの測定値により得られる平均ＥＦＬの値である。

本明細書及び特許請求の範囲において、「局所的ＥＦＬ」とは、長さ１０ｍないし５０ｍのケーブル部分にて測定したファイバ及び管の長さの測定値により得られる平均ＥＦＬ値を意味する。

好ましくは、本発明に従ったケーブルにおいて、少なくとも１ｋｍのケーブル長さにて互いに少なくとも１００ｍ離れたケーブル部分にて測定した局所的ＥＦＬは、上記ケーブル長さの平均ＥＦＬに対してケーブルの長手方向伸長部に沿って０．２％以下だけ変化するものとする。

本発明に従った光ファイバの実施例は、光ファイバ地線（ＯＰＧＷ）のような架空ケーブル、光フェーズ導体（ＯＰＰＣ）及び苛酷な環境にて又は全体として、金属の保護が望ましい場合に使用される陸上ケーブルである。

本発明に従って好ましい１つの実施の形態において、本発明のケーブルは、０．２％ないし１．５％、より好ましくは、０．２％ないし０．９％の範囲の平均ＥＦＬを有する。別の実施の形態において、平均ＥＦＬは、例えば、−０．５％のような負の値を有することができる。

好ましくは、局所的ＥＦＬは、平均ＥＦＬから０．１％以下だけ相違するものとする。
好ましくは、本発明の光ケーブルは、１２ないし９６本、より好ましくは、２４ないし４８本の光ケーブルを収容する少なくとも１つの金属管を備えるものとする。

金属管は、塑性変形可能な金属材料にて出来たものである。かかる金属材料の例は、スチール、アルミニウム、アルミニウム合金及び銅である。
本発明の１つの好ましい実施の形態において、金属管は、その内部に収容された少なくとも１本の光ファイバに対して長手方向に短縮化される。より特定的には、金属管は、折目付け、押込み加工又は波形に形成することにより長手方向に短縮化される。より好ましくは、金属管は押込み加工されるものとする。

１つの好ましい実施の形態において、金属管の折目付け、押込み加工又は波形に形成する部分は、管の外側包被面から０．０５ｍｍないし２ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍないし１ｍｍの深さを有する。

１つの好ましい実施の形態において、上記折目付け、押込み加工又は波形に形成する部分は、５ｍｍないし１５ｍｍのピッチを有するヘリックスである。
好ましくは、金属管は、２ないし１１ｍｍ、より好ましくは、２ｍｍないし４ｍｍの内径を有するものとする。

好ましくは、金属管は、３ないし１５ｍｍ、より好ましくは、３ｍｍないし６ｍｍの外径を有するものとする。
本明細書及び特許請求の範囲の目的のため、管の内径及び外径は、管の円筒状内面及び外面を意味し、管の折目付け、押込み加工又は波形に形成することを考慮しないものとする。

１つの好ましい実施の形態において、金属管内に収容された光ファイバは、フィラー材料中に埋め込まれる。フィラー材料の例は、ゲル、ゼリー又はグリースである。好ましくは、上記フィラー材料は、疎水性、水素吸収性、チキソトロピーから選ばれた少なくとも１つの特徴を有するものとする。より好ましくは、上記フィラー材料は、疎水性で且つチキソトロピーであるものとする。より好ましくは、フィラー材料は、疎水性、チキソトロピーで且つ水素を吸収することができるものとする。

好ましくは、本発明に適したフィラー材料は、０．１ｃｍ^３ＳＴＰ／ｇ以上、より好ましくは、０．５ｃｍ^３ＳＴＰ／ｇ以上の水素吸収率を有するものとする。
好ましくは、本発明に適したフィラー材料は、４０ないし３００Ｐａ・ｓ（１．５６／秒のせん断率）、より好ましくは、５０ないし１２０Ｐａ・ｓの室温粘度を有するものとする。粘度値は、一定の温度にて円錐平板（ｃｏｎｅ−ａｎｄｐｌａｔｅ）２°／４０ｍｍ測定システムを有する応力制御レオメータボーリン（ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ Ｂｏｈｌｉｎ）ＣＶＯ１２０によってレオロジー的測定値から得たものである。

別の更なる形態において、本発明は、少なくとも１本の光ファイバを収容する少なくとも１つの金属管を備え、所定の余剰なファイバ長さ（ＥＦＬ）を有する光ケーブルを製造する装置において、
金属管を連続的に形成する装置と、
少なくとも１本の光ファイバを上記金属管内に移送する第一の供給通路と、
金属管及び少なくとも１本の光ファイバを一体化する第一の引張り装置と、
上記金属管を短縮化するコルゲータと、
上記金属管を延伸させる第二の引張り装置とを備える、上記光ファイバを製造する装置に関するものである。

本発明に従って金属管を形成する装置の一例は、連続的な金属押出し成形機である。
望ましくは、上記装置は、フィラー材料を上記金属管内に移送する第二の供給通路を備えるものとする。

望ましくは、第二の供給通路は、第一の供給通路に対して同軸状であり且つ半径方向外方の位置にあるものとする。
本発明の装置は、上記第一の共通通路を取り囲む第一の冷却装置を備えることが望ましい。

好ましくは、上記第一の冷却装置は、第一の供給通路に対して半同軸状であり且つ径方向外方の位置にある冷却管を備え、該冷却管は、流れる冷却流体を収容するものとする。
より好ましくは、上記冷却管は、第二の供給通路に対して同軸状であり且つ半径方向外方にあるものとする。

第二の冷却装置、例えば、水噴霧により作動する冷却樋状部は、金属管を形成する装置の下流に設けられることが好ましい。
選択随意的に、第一の引張り装置の上流にて、金属管の寸法又は表面を均等にするダイを設けることができる。上記ダイはまた、金属管の直径を減少させることもできる。

第一の引張り装置は、例えば、キャプスタン又はキャタピラであるが、キャプスタンであることの方が好ましい。
本明細書及び特許請求の範囲において、キャプスタンによって、ケーブル又は管が少なくとも１回巻きだけその回りに巻かれるモータ駆動型プーリーを意味する。必要であれば、かかるキャプスタンは、ドラム又はプーリーの直ぐ下流にてケーブル又は管に作用して、ドラム又はプーリーの表面におけるケーブル又は管の滑りを防止する摩擦を発生させるのに十分に大きい力にてケーブル又は管を引っ張るキャタピラを有する。

本明細書及び特許請求の範囲において、キャタピラとは、関連するプーリーにより保持されて、その間にてケーブル又は管が締止めされる２つのモータ駆動型無端の金属ベルトを意味する。キャタピラが引張り装置として使用されるとき、ベルトの締止め力は、ケーブルが滑ることなく引抜き力をケーブルに伝達するのを許容するのに十分に大きい。

本明細書及び特許請求の範囲において、「コルゲータ」とは、例えば、金属管の壁を押込み加工し、波形に形成し又は折目を付ける等の塑性変形により金属管を短縮化することができる装置を意味するものとする。

第二の引張り装置は、キャタピラ又はキャプスタンから選ぶことができ、キャプスタンであることの方が好ましい。
望ましくは、本発明の装置は、製造過程の経過を点検する少なくとも１つの長さ測定装置を更に備えるものとする。好ましくは、長さ測定装置は、例えば、第一の供給通路の上流に、第一の引張り装置の上流及び下流に、第二の引張り装置の下流に設けられるものとする。望ましくは、上記長さ測定装置は、装置に沿って前進する間、光ファイバ、金属管又はその双方の長さを測定する。上記長さ測定装置の各々は、カウンタと接続されることが望ましい。

当該製造装置にて使用される、長さ測定装置の例は、エンコーダ及びドップラー効果を使用するレーザ利用の無接点測定計器である。
好ましくは、上記長さ測定装置の少なくとも１つは、エンコーダであるものとする。

本発明は、以下の実施例及び添付図面を参照して更に説明する。

図１には、本発明に従ったＯＰＧＷケーブル１００の一例が示されている。
ケーブル１００は、フィラー材料１０２中に埋め込んだ光ファイバ１０１の束を備えており、全体は、アルミニウム管１０３内に収容されている。外装要素１０４、１０５は、アルミニウム管１０３に対して半径方向外方の位置に設けられている。

好ましくは、外装要素は、管１０３に対して同軸状に単一層にて管１０３の回りでヘリカル状に巻かれるものとする。
１つの好ましい実施の形態において、特に、ＯＰＧＷ（光地線）として使用する場合、外装要素は、アルミニウムクラッドスチールワイヤー１０４と、アルミニウムワイヤー１０５とを有している。アルミニウムクラッドスチールワイヤー１０４及びアルミニウムワイヤー１０５の数及び直径は、ケーブルの必要とされる引張り強度及びケーブルの必要とされる電気抵抗に鑑みて事例毎に決定される（特に、高電圧の電気架空線にて地線として使用される場合）。

異なる用途用のケーブルの場合、外装要素は、存在する必要はなく、また、金属又は誘電性の何れかの異なる材料にて形成する必要はない。
用途に依存して、１つ又はより多くのシース又は重合系材料がアルミニウム管１０３（図示せず）の外側に存在するようにすることができる。

図２には、本発明に従ったケーブルの製造装置が図示されている。
図２の装置２００において、光ファイバ及びフィラー材料をそれぞれ供給するため、繰り出しスタンド２０１ａ及び供給システム２０１ｂが設けられている。

典型的に、ファイバの繰り出しスタンド２０１ａは、１つ又はより多くのファイバ保持ドラムを備えており、該ドラムから、ファイバは、制御された摩擦にて巻き戻され且つ、後続の装置の要素に供給すべきファイバ束を形成し得るように搬送される。

ファイバ繰り出しスタンド２０１ａの排出部には、所定の時間にて前進させた光ファイバの長さを測定するのに適した第一のエンコーダ２０２が設けられている。
エンコーダは、商業的装置であり、全体として、滑らずに、動くファイバにより回転状態にて摩擦駆動されるローラを有している。ローラの回転は監視され、前進した長さを検出されたローラの回転の関数として測定するため電子回路が設けられている。

第一のエンコーダ２０２の後、光ファイバは、射出システム２０３内に搬送される。
射出システム２０３は、金属管が押出し成形される、金属押出成形機２０４と作用可能に接続されている。金属押出成形機２０４の一例は、コンフォーム（登録商標名）機械である。

金属押出成形機２０４の排出端にて、冷却流体、好ましくは、水噴霧により押出し成形した金属管を冷却する冷却樋状部２０５が設けられている。
冷却樋状部２０５の排出端にて、光ファイバを収容する金属管の前進を監視する第二のエンコーダ２０６が設けられている。

第二のエンコーダ２０６の後に、キャプスタン２０７が設けられており、そのドラムの回りには、１つ又は複数のファイバを収容する管が１回転にて巻かれる。
管をキャプスタン２０７のドラムの回りにて巻くことは、光ファイバと金属管との間の一体性を実現する。

管及びファイバをキャプスタン２０７のドラムの回りに巻くことにより、既に上述したように、管内の光ファイバの長さが金属管の長さよりも短くなる。
後続の金属管の短縮化の量は、この事実をも考慮に入れることができるよう選ばれる。

キャプスタン２０７から、金属管は、第一のキャタピラ２０９により引っ張られ且つ、コルゲータ２１０に導かれる。
キャプスタン２０７と第一のキャタピラ２０９との間にて、管の長さを測定する第三のエンコーダ２０８が設けられている。これと代替的に、上記エンコーダ２０８は、キャプスタン２０７自体に配置してもよい。

第一のキャタピラ２０９は、コルゲータ２１０の近くに配置されることが好ましい。
コルゲータ２１０は、波形形成部、押込み加工又は折目付きの形態にて管の塑性変形を生じさせる機械である。好ましくは、かかる波形形成部又は押込み加工部は、偏心リングを有する押込み加工ヘッドにより得られ、この偏心リングを通して管は引抜かれ、管の回りにて回転され且つ、その回転の一部分にてその外径と干渉される。

管に対するリングの作用によって管自体は、押込み加工したヘリックスに従って塑性変形し、そのヘリックスのピッチ、幅及び深さは、コルゲータの幾何学的パラメータ及び管の前進速度により決定される。かかるピッチ、幅及び深さは、組み合わさって管の相応する短縮化の量を決定するパラメータである。

かかる短縮化パラメータは、コルゲータ２１０にて設定され且つ、作動中、変更することができる。特に、押し込み加工ヘッドは、管の長さに沿って一定のピッチを維持するため第三のエンコーダ２０８により測定された管の速度の変化に従ってその回転速度を変化させる。

コルゲータ２１０の後、第二のキャタピラ２１１は、波形管を引っ張り且つ、その波形管を収集ドラム２１３に供給する。
金属管は、所定の速度に従って第二のキャタピラ２１１により引っ張られ、金属管を延伸させ且つ所望のＥＦＬを実現する。

得られた金属管の短縮化は、第一のキャタピラ２０９とコルゲータ２１０との間に設けられた第三のエンコーダ２０８により測定された管の長さと、コルゲータ２１０と第二のキャタピラ２１１との下流に配置された第四のエンコーダ２１２により測定された管の長さとを比較することにより、測定される。

第四のエンコーダ２１２は、短縮化及び延伸後の長さの値、すなわちケーブル内の管の最終長さを測定する。
作動時、第四のエンコーダ２１２は、第三のエンコーダ２０８が所定の長さの通過を測定したときの時間期間の長さを測定する。好ましくは、第三のエンコーダ２０８により測定された、かかる所定の長さは、製造ライン（例えば、１０ないし５０ｍ）の程度であるものとする。

形成される余剰なファイバ長さは、光ファイバの供給装置２０１から来る光ファイバの長さを測定する第一のエンコーダ２０２の測定値を第二のキャタピラ２１１の後、管の長さを測定する第四のエンコーダ２１２の測定値と比較することにより、測定される。

最後に、その内部に光ファイバが収容された管は、ドラム２１３に巻かれる。管は、その後、更なる段階に供給され、そこで、必要に応じて外装及びシースが施される。かかる段階において、ＥＦＬ値は、全体として変更されず、そのラインにて測定したＥＦＬは、実質的に、完成ケーブルにおけるものと同一である。しかし、これらの段階にて行われる特殊な処理がかかる値を修正することで予想される場合、上述したラインのパラメータは、かかる修正を考慮に入れることができるよう選ぶことができる。

作動時、コルゲータ２１０により引き起こされた短縮化は、ケーブルの最終的なＥＦＬに相応する値を超える値となるように選ばれる。
キャタピラ２１１は、エンコーダ２１２にて最終的な所望のＥＦＬに達するよう決定された量だけ波形に形成し又は押込み加工した管を延伸させる。

かかる仕方にて、コルゲータにより得られる短縮化の制御し得ない変化及び許容公差の全てが考慮され、これにより、最終的なＥＦＬ値における所望の精密さを実現する。
一例として、０．５％のＥＦＬの光ケーブルが望まれるならば、例えば、０．７％といった、かかる値よりも大きい金属管の短縮化（Ｓ_ｔ）が実現される。このようにして、当初の長さ１０ｍの金属管は、短縮化後、９．９９３ｍの寸法となる。

第二のキャタピラ２１１の速度がキャプスタン２０７の速度よりも０．７％遅いならば、金属管は、短縮化の一定の比率Ｓ_ｔを維持する。０．５％という望ましいＥＦＬに達するためには、第二のキャタピラ２１１の相対速度は、キャプスタン２０７の相対速度よりも５％遅く設定する、すなわち０．２％の延伸（Ｓ_ｔ−ＥＦＬ）が管にて実行され、最終製品は、０．５％の短縮化、すなわち９．９９５ｍの長さを有するようにする。

第二のキャタピラ２１１の速度は、相対的に高精度（例えば、±０．０００２５ｍ／秒又は±０．１５ｍ／分）にて測定した最終的なＥＦＬに基づいて調節することができるから、短縮化の値Ｓ_ｔについての全ての誤差を補償することができる。

本発明の方法は、先行技術の過程のものよりも遥かに低い、光ケーブルの長手方向に沿った変化率にて所定のＥＦＬを提供することを許容する。
実時間測定、及びこの場合、形成されるＥＦＬの調節は、第二のキャタピラ２１１の相対速度をキャプスタン２０７の速度に対して制御することにより実行される。

形成されるＥＦＬは、公式（１）に従って計算され、ここで、Ｌ_ｆは、第一のエンコーダ２０２により測定された光ファイバの長さ、Ｌ_ｔは、第四のエンコーダ２１２により測定された管の長さであり、その双方の長さは、同一の時間間隔にて測定される。

形成されるＥＦＬが望まれる値よりも大きいならば、すなわち、管内の光ファイバが予想されるよりも「長い」ならば、キャプスタンの速度２０７に対する第二のキャタピラ２１１の相対速度は、相応する量だけ増し、管の大きい延伸を提供し、従って、形成されるＥＦＬを減少させる。

形成されるＥＦＬが望まれる値よりも小さい、すなわち光ファイバが予想されるよりも「短い」場合、キャプスタンの速度２０７に対する第二のキャタピラ２１１の相対速度は、相応する量だけ減少し、管の低い延伸を提供し、従って、形成されるＥＦＬを増大させる。

図３には、本発明の装置、特に、コンフォーム（登録商標名）機３０１の一部分３００と、部分的に、フィラー材料の射出システム３０２とが示されている。本発明の光ファイバ用の管を製造するのに適した金属ロッド３０３は、回転する摩擦ホイール３０４から室３０６まで開口部３０５により搬送される。摩擦ホイール３０５の表面温度及び連続的に搬送される材料により発生された圧力の上昇により、金属ロッド３０３は塑性化される。塑性化された金属３０９は、次に、ノズル３０７の出口開口部を通して押し出され金属管３０８を形成する。

１本の光ファイバ３０９（又は光ファイバの束）がノズル３０７の下流にて終わる第一の供給通路３１０を通して搬送される。フィラー材料（矢印Ｆ）は、第一の供給通路３１０に対して半径方向の外方位置に設けられ且つ、ノズル３０７の下流にて終わる第二の供給通路３１１を通って搬送される。冷却流体の冷凍回路３１２が第一及び第二の供給通路３１０、３１１に対して同軸状に且つ半径方向外方の位置に設けられる。冷却流体の供給口及び排出口は、矢印ＣＦ_１、ＣＦ_２により示されている。

図４において、１本の光ファイバ４０２を収容する金属管４０１は、一例としての押込み加工のプロファイルを示すため、軸方向平面内の部分断面図にて示されている。
金属管４０１は、ピッチＡ及び深さＢ（管の押込み加工しない外面から）にてヘリカル状に押込み加工してある。

へこみ部の幅Ｃ（押込み加工工具により決定）は、ピッチＡに対して相対的に小さいことが好ましい。例えば、幅Ｃは、ピッチＡの１０ないし５０％の範囲、好ましくは、ピッチＡの２０ないし３０％の範囲にて変化するようにすることができる。

好ましくは、押込み加工深さＢは、幅Ｃの２％ないし１５％の範囲にあるものとする。
好ましくは、押込み加工深さＢは、管の内径を当初の押込み加工しない管の内径の１０％以上、減少しないものとする。

好ましい押込み加工は、特に、製造上の理由のため、ヘリカル状押込み加工であるが、例えば、管に沿った規則的又は不規則的な距離にて、例えば、環状の押込み加工部のような、その他の型式の押込み加工部を本発明の目的のため、使用することができる。

実施例１（比較用）
６本の光ファイバを収容する、４．６ｍｍの外径及び１．７ｍｍの肉厚を有するアルミニウム管を製造した。

管は、コンフォーム（登録商標名）機にて製造し且つ、波形形成法により短縮化した。
キャタピラによりコルゲータの下流にて４０ｋｇｆの一定の引張り力を加えた。
長さ１０ｋｍの光ファイバを収容する管を製造した。

望ましいＥＦＬは、０．７％とした。
形成される金属管は、平均ＥＦＬが０％であり、このことは、波形形成に起因する短縮化は、後続の引抜きにより完全に打ち消されたことを意味する。

製造中、頻繁な破断も観察された。
実施例（比較例）
６本の光ファイバを収容する、４．９５ｍｍの外径及び１．２５ｍｍの肉厚を有するアルミニウム管を製造した。

管は、コンフォーム（登録商標名）機にて製造した。
光ファイバがゲルセピイゲル（Ｓｅｐｐｉｇｅｌ）（登録商標名）Ｈ−ＬＡＶ（セピイゲル（登録商標名）は、セピック（Ｓｅｐｐｉｃ）の登録商標名である）にて共に形成される間、６本の光ファイバを管内に供給した。

管は、水噴霧により冷却した。
冷却後、管は、波形形成により０．９％だけ短縮化した。
波形形成は、次のパラメータにて実施した。

−ピッチ：１０ｍｍ
−幅：３ｍｍ
−深さ：０．２５ｍｍ
次に、コルゲータの下流にて２０ｋｇｆの引張り力を加えることにより、短縮化した管を０．２％延伸させた。

上記の引張り力は、引張り力を実質的に一定（±１０％）に維持し得るようにその作動を制御したモータ駆動のキャタピラにより加えた。
長さ６ｋｍの光ファイバを収容する管を製造した。

望ましいＥＦＬは、０．７％とした。
形成されるＥＦＬは、図５に示すように、−０．２２％ないし＋０．９％の範囲にて変化することが分かった。

実施例３（本発明）
２４本の光ファイバを収容する、５．６ｍｍの外径及び１．８ｍｍの肉厚を有するアルミニウム管を製造した。

ファイバは、ゲルスピイゲル（登録商標名）Ｈ−ＬＡＶにより共に提供した。
管は、水噴霧により冷却した。
冷却後、管は、波形形成により０．９％だけ短縮化した。

波形形成は、次のパラメータにて実施した。
−ピッチ：１１ｍｍ
−幅：３．５ｍｍ
−深さ：０．３ｍｍ
次に、コルゲータの下流にて引張り力を加えることにより、短縮化した管を０．２％延伸させた。

上記の引張り力は、モータ駆動のキャタピラにより加えた。上記のキャタピラの作動は、延伸位置から下流にて第四のエンコーダにより測定された管の長さの測定により得られるＥＦＬ、及び第一のエンコーダにより測定されたファイバ長さの関数として引張り速度を変化させるよう制御した。上記長さは、同一の時間期間（例えば、４０ｍ／分）にて通過するものとした。

長さ２．６ｋｍの光ファイバを収容する管を製造した。
望ましいＥＦＬは、０．７％であった。
ＥＦＬ％を横軸にて及び製造した管の長さ（ｍ）を縦軸にて示す図６及び図７に示すように、形成されるＥＦＬは、０．８％ないし０．６％の範囲にて変化することが分かった。特に、図６には、１５ｍ毎に行った測定によるＥＦＬの変化が示されており、図７には、４５ｍ毎に行った測定によるＥＦＬの変化が示されている。

上記の実施例１にて証明されるように、金属管を波形に形成した後、引張り力の制御が欠如する場合、管の波形形成に起因する管の短縮化が後続の工程にて実際的に解消され、これにより顕著なＥＦＬが得られるのを妨げることが分かった。

実施例２において、金属管を波形に形成した後、実質的に一定の引張り力を加えた。
引張り力を制御することは、実施された特定の管の短縮化の量を維持し、得られた管が望む値に最も近いＥＦＬの平均値を有するようにするのに効果的であることが判明した。しかし、波形状態の変動を回避することの困難性、及び波形形成機における管の不均一な動作に鑑みて、製造中の全体に亙って局所的なＥＦＬの一定の値を維持することは不可能であり、このため、局所的なＥＦＬは、ケーブルの長手方向伸長部に沿って平均ＥＦＬに対して許容可能な限界値を超えて変化することが観察された。

実施例３において、延伸は、コルゲータの下流にてキャタピラの速度を制御することにより制御した。速度の制御は、波形形成機及び延伸化キャタピラ内での管の動作が不均一となる可能性があるにも拘らず、狭い許容公差の制限の範囲内にて望まれる幾何学的状態（すなわち、ＥＦＬ）を維持するのに効果的であることが判明した。

本発明による光ケーブルの断面図である。 本発明による装置の概略側面図である。 本発明による金属管を形成する装置の断面図である。 光ファイバを収容する金属管の長手方向断面図である。 先行技術に従って製造されたケーブルにおけるＥＦＬの変化を示す図である。 本発明に従って製造されたケーブルにおけるＥＦＬの変化を示す図である。

Claims (28)

1. 少なくとも１本の光ファイバを収容する少なくとも１つの金属管を備える光ケーブルであって、所定の余剰なファイバ長さ（ＥＦＬ）を有する前記光ケーブルの製造方法において、
   前記光ケーブルを前進させるステップと、
   ある時間間隔にて前進した前記光ファイバの長さを測定するステップと、
   金属管を前記光ファイバの回りにて形成するステップと、
   金属管と前記光ファイバとの間の一体性を実現するステップと、
   金属管を前進させつつ、金属管を塑性変形させて、金属管を前記所定のＥＦＬ以上の所定の量（Ｓ_ｔ）だけ短縮化するステップと、
   金属管を前進させつつ、短縮化後、その延伸のため、金属管を塑性変形させるステップと、
   前記延伸後、前記時間間隔にて前進した金属管の長さを測定するステップと、
   前記測定した光ファイバの長さ及び前記測定した金属管の長さの関数として形成される余剰なファイバ長さを評価するステップと、
   前記所定の余剰なファイバ長さに達するよう金属管の延伸を制御することにより、形成される余剰なファイバ長さを調節するステップとを備える、光ケーブルの製造方法。
2. 請求項１に記載の方法において、少なくとも１本の光ファイバの回りにて金属管を形成するステップは、塑性化した金属を押出し成形することにより実行される、方法。
3. 請求項１に記載の方法において、金属管を少なくとも１本の光ファイバの回りにて形成するステップは、形成された金属管の速度を監視するステップを備える、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、フィラー材料を前記金属管内に供給するステップを備える、方法。
5. 請求項４に記載の方法において、フィラー材料は、金属管が光ファイバの回りにて形成される迄、前進して光ファイバから分離するものとする、方法。
6. 請求項１に記載の方法において、
   塑性化した金属をノズルを通して供給し、金属管を形成するステップと、
   一端がノズルの下流に配設された第一の供給通路を通して少なくとも１本の光ファイバを金属管内に移送するステップと、
   一端がノズルの下流に配設された第二の供給通路を通しフィラー材料を金属管内に移送するステップとを更に備える、方法。
7. 請求項１に記載の方法において、短縮化するステップは、前記少なくとも１つの金属管を波形に形成し、折目を付け又は押込み加工することによって実行される、方法。
8. 請求項１に記載の方法において、短縮化は、５ないし１５ｍｍのピッチにて実行される、方法。
9. 請求項１に記載の方法において、短縮化量Ｓ_ｔは、所定のＥＦＬに相応する値よりも０．２％ないし０．４％大きい、方法。
10. 請求項１に記載の方法において、形成されるＥＦＬを評価するステップは、延伸した後の金属管の長さを一体化部分の上流にて測定した光ファイバの長さと比較することにより実行される、方法。
11. 請求項１に記載の方法において、金属管の延伸量を制御することにより形成されるＥＦＬを調節するステップは、管を引抜く装置における速度を調節することにより実行される、方法。
12. 少なくとも１本の光ファイバを収容する少なくとも１つの金属管を備え、所定の余剰なファイバ長さ（ＥＦＬ）を有する光ケーブルを製造する装置において、
    前記光ケーブルを前進させる手段と、
    ある時間間隔にて前進した前記光ファイバの長さを測定する手段と、
    金属管を連続的に形成する装置と、
    少なくとも１本の光ファイバを前記金属管内に移送する第一の供給通路と、
    金属管及び少なくとも１本の光ファイバを一体性にする第一の引張り装置と、
    上記金属管を前記所定のＥＦＬ以上の所定の量（Ｓ_ｔ）だけ短縮化するコルゲータと、
    上記金属管を延伸させる第二の引張り装置と、
    前記延伸後、前記時間間隔にて前進した金属管の長さを測定する手段と、
    前記測定した光ファイバの長さ及び前記測定した金属管の長さの関数として形成される余剰なファイバ長さを評価する手段と、
    前記所定の余剰なファイバ長さに達するよう金属管の延伸を制御することにより、形成される余剰なファイバ長さを調節する手段とを備える、光ファイバを製造する装置。
13. 請求項１２に記載の装置において、金属管を形成する装置は、連続的な金属コンフォーミング機である、装置。
14. 請求項１２に記載の装置において、フィラー材料を前記金属管内に移送する第二の供給通路を備える、装置。
15. 請求項１４に記載の装置において、第二の供給通路は、第一の供給通路に対して半同軸状であり且つ、径方向外方の位置にある、装置。
16. 請求項１２に記載の装置において、前記第一の共通通路を取り囲む第一の冷却装置を備える、装置。
17. 請求項１６に記載の装置において、前記第一の冷却装置は、第一の供給通路に対して同軸状であり且つ、半径方向外方の位置にある冷却管を備える、装置。
18. 請求項１７に記載の装置において、前記冷却管は、第二の供給通路に対して同軸状であり且つ、半径方向外方にある、装置。
19. 請求項１２に記載の装置において、第二の冷却装置は、金属管を形成する装置の下流に設けられる、装置。
20. 請求項１２に記載の装置において、第一の引張り装置の上流にて、ダイが設けられる、装置。
21. 請求項１２に記載の装置において、第一の引張り装置は、キャプスタン又はキャタピラから選ばれる、装置。
22. 請求項２１に記載の装置において、第一の引張り装置はキャプスタンである、装置。
23. 請求項１２に記載の装置において、コルゲータは、０．１°ないし１５°の角度にて短縮化を実現する、装置。
24. 請求項２３に記載の装置において、コルゲータは、０．５°ないし８°の角度にて短縮化を実現する、装置。
25. 請求項１２に記載の装置において、第二の引張り装置は、キャタピラ又はキャプスタンから選ばれる、装置。
26. 請求項２５に記載の装置において、第二の引張り装置はキャプスタンである、装置。
27. 請求項１２に記載の装置において、少なくとも１つの長さ測定装置を備える、装置。
28. 請求項１２に記載の装置において、少なくとも４つの長さ測定装置を備える、装置。

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