KR100687213B1

KR100687213B1 - 다른 길이방향 부분을 가지는 섬유 요소를 권선하는 방법

Info

Publication number: KR100687213B1
Application number: KR1019990060332A
Authority: KR
Inventors: 지아코모스테파노 로바
Original assignee: 피렐리 카비 에 시스테미 소시에떼 퍼 아찌오니
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2007-02-27
Also published as: CN1258010A; AU768294B2; NZ501485A; JP2000203870A; CA2292975C; CA2292975A1; AU6541099A; KR20000052550A; AR021979A1; BR9905963A

Abstract

다른 특징을 가지는 적어도 두 개의 길이방향 부분들을 포함하는 섬유 요소(2)를 지지대(16)에 권선하는 방법은, 상기 지지대에 섬유 요소를 공급하는 단계와, 상기 각각의 길이방향 부분들이 인접한 길이방향 부분들과는 권선 피치가 서로 다른 각각의 권선 피치(p_i)로 권선하는 단계를 포함하며, 상기 권선 피치는 주기함수에 따라 변조되며 각각의 길이방향 부분과 관련있다(도 4).

Description

다른 길이방향 부분을 가지는 섬유 요소를 권선하는 방법{method for winding a fiber element having different longitudinal portions}

본 발명의 더 자세한 내용은, 하기 열거된 첨부 도면을 참조하는 이후 설명으로부터 알 수 있다:

제 1도는 본 발명에 따라 형성된 광섬유를 드로잉하기 위한 타워를 도시하며;

제 2도는 본 발명의 방법에 따라 릴로부터 섬유를 풀기 위한 기구를 도시하며;

제 3도는 일부분이 명확성을 위해 삭제된 도 2 기구의 변형을 도시하며;

제 4도는, 대략적이고 단순화된 형태로, 본 발명의 방법에 따라 광섬유가 권선된 릴을 도시하며;

제 5도는 본 발명의 방법에 따른, 섬유의 권선 피치를 변조하기 위해 사용되는 두 주기 함수의 그래프를 도시하며;

제 6도는 본 발명에 따른 방법의 특정 단계에 관한 흐름도이며;

제 7도는 본 발명에 따른 또 다른 단계에 관한 흐름도이다.

본 발명은 다른 길이방향 부분을 가지는 섬유 요소를 권선하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 섬유를 드로잉하는 공정이 릴 선단에서는 다른 길이방향 부분을 가지는 섬유 요소를 릴에 권선하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적에 대하여, "섬유 요소"는 광섬유를 의미하는 것으로 이해되며, 여기서 상기 광섬유에는 표면 코팅 및 기타 코팅이 적절히 구비되어 있다.

종래 기술에서 잘 알려져 있듯이, 광섬유는 미리 준비된 예비성형물(preform)에서 나오는 특수한 드로잉 타워(drawing tower)에서 생산된다. 실제로, 예비성형물은 용융된 제재의 주형(casting)을 얻기 위하여 용광로에, 수직 방향으로, 공급된다. 용융된 제재는 그런 다음, 원하는 특성들을 가지는 광섬유를 얻기 위하여 드로잉되고 냉각된다. 이러한 특성들은 드로잉 공정의 파라미터, 즉 용광로 온도, 섬유 드로잉의 속도 및 모든 기타 파라미터(하기 자세히 설명되어 있음)를 적절히 맞춤으로써 얻어진다. 드로잉 공정의 마지막에 광섬유는 저장 릴에 권선되는데, 이후 상기 광섬유는 테스트 수행 시 또는 다른 릴로 다시 권선하기 위해 사용할 때 저장 릴로부터 풀리게 된다.

일반적으로, 드로잉 공정은 전 공정을 걸쳐 동일 공정 조건 하에서, 즉 공정 파라미터의 변화 없이 실행된다. 그러한 경우, 섬유는 단일 예비성형물로부터 드로잉되어 대체적으로 균질하며 전체 길이를 따라 일정하다. 생산 공정의 마지막에, 상기 섬유는 중단 없이 일정한 피치를 가지며 원통형 나선으로 저장 릴에 권선된다. 본 발명의 목적에 대하여, "권선 피치(winding pitch)"는 상기 나선이 놓여 있는 원통의 동일 모점(generatrix)을 가지는 2개의 연속한 나선 교차점 사이의 거리를 의미한다. 일정한 피치를 가지는 나선형 권선은, 릴을 축방향으로 이동시켜 릴이 일정한 속도로 교차 이동을 수행하도록 하거나, 섬유를 공급하는 부재를 이동시켜 유사한 이동을 수행하도록 함으로써 얻어진다.

공지된 타입의 드로잉 타워는, 최근의 기술 발달로 수백 킬로미터에 달하는 광섬유를 단일 예비성형물로부터 얻을 수 있도록 한다. 앞으로 기술이 발전하면, 더욱 긴 섬유도 단일 공정으로 얻어질 수 있을 것이다. 드로잉 공정에서 오늘날 이미 얻어질 수 있는 고수율의 측면에서, 다른 화학적/물리적 특성, 예를 들어 다른 코어 및/또는 클래딩 직경, 다른 내부 장력 등을 가지는 길이방향 부분들을 포함하는 섬유를 단일 예비성형물로부터 형성하는 것이 필요하거나 유리할 수 있다. 상기 물리적 변화들은 하나 이상의 특성 공정 파라미터를 섬유 드로잉 공정 중에 변화시킴으로써 얻어질 수 있다.

예를 들어, 대체적으로 동일한 기본 특성을 가지지만, 하나 이상의 광학적, 기하학적 또는 기계적 성질을 갖는 2 이상의 길이방향 부분들을 포함하는 섬유를 형성하는 것이 유익할 수 있다. 1990년 4월 IEICE 회보 E 73권 NO. 4의 일본 NTT "VAD 방법에 의한 분산 조정된 단일 모드 섬유"에서 엠. 오하시(M. Ohashi)에 의한 제 1 예가 제시된다. 상기 문서에서, 마이크로 벤딩(micro-bending)에 대하여 1.5 내지 1.6㎛의 낮은 분산을 가지는 단일 모드 광섬유의 감도를 연구하기 위해서 수 킬로미터의 섬유부가 사용되고, 상기 섬유는 단일 예비성형물로부터 만들어지며 단지 제로 색분산 파장(zero-chromatic-dispersion wavelength)의 측면에서만 서로 다르다.

다음의 예는 분극에 의한 모드 분산("분극 모드 분산" 또는 PMD) 현상의 연구에 관한 것이다. 공지되어 있듯이, 상기 현상은 섬유에서 발생하는 광탄성 효과(photoelastic effect)에 의해 영향을 받는데 상기 광탄성 효과는 상기 섬유가 드로잉 공정 중에 받는 장력과 연관된 구조적 특성에 따른다. 그러므로, 이러한 종류의 연구에 대하여 동일한 물리적/화학적 특성 및 다른 내부 장력을 갖는는 이용가능한 섬유 부분을 가지는 것이 유리하다.

미국 특허 번호 5,400,422는 광섬유에서 실제 섬유 드로잉 공정 중에 피치를 변화하는 일련의 브래그 격자(Bragg gratings)를 형성하기 위한 기술을 제시한다. 상기 격자들은, 간섭계 유형의 광학 기술을 사용하여 섬유를 자외선 복사 펄스(ultraviolet radiation pulses)에 노출시킴으로써 형성된다. 상기 격자들은 섬유를 따라 서로로부터 소정 거리를 두고 형성된다. 그러므로, 이러한 경우에도 역시 드로잉 공정 중에 공정의 동작 조건을 변화시킴으로써 다른 특성을 가진 섬유부들이 형성된다.

다른 예에서, 드로잉된 섬유의 특성에서의 국지적 변화, 즉 상기 섬유의 단지 작은 부분에만 영향을 미치는 변화를 생산하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 타입의 상황은 미국 특허 번호 4,163,370에 기술되어 있는데, 여기서 모드 분산(modal distribution)면에서 섬유의 성능을 향상시키기 위하여 직경이 큰 섬유의 단부가 형성된다.

본 출원인은, 서로 다른 길이방향 부분들을 포함하는 섬유를 형성하는 것이 필요할 경우, 중단 없이 일정한 피치로 릴(reel)에 섬유를 권선하는 것은 권선된 섬유의 다른 부분들이 이후 서로 구별되지 않기 때문에 별로 유익하지 못함을 알아냈다. 상기 문제를 해결하는 한 방법은, 상기 길이방향 부분의 말단에서 섬유를 자를 수 있도록 하고 상기 길이방향 부분이 권선된 릴을 빈 릴로 교체하기 위해서 주어진 섬유부가 완전히 권선되었을 때는 언제나 권선 공정 및 그에 따른 드로잉 공정을 중단시키는 것이다. 이 시점에서, 권선 공정(및 드로잉 공정)은 다시 시작될 수 있으며 다음 섬유부가 새로운 릴에 권선된다. 그러나, 매번 드로잉 공정을 중단시키는 필요성은 시간 손실, 예비성형물로부터의 용융 제재의 낭비 및 드로잉 조건에 있어서의 가능한 변화, 예를 들어 일시적 변화에 의한 공정의 특성 파라미터의 변화 등과 같은 소정의 장애를 유발시킨다.

대안으로, 섬유가 동일한 릴에 완전히 권선되어야 한다면, 각 권선된 부분의 말단에 있는 섬유를 자르는 대신에 각 부분상의 소정 지점에 마커(marker)를 적용할 수 있는데, 그럼으로써 이후 부분들 순차적으로 식별된다. 상기 동작은, 이미 인용된 미국 특허 번호 5,400,422에 기술된 바와 같이, 드로잉 공정의 중단 없이도 수행될 수 있다. 그러나, 다른 섬유 부분을 식별하기 위한 마커의 사용은 통상적인 섬유 풀기 속도에서는 하나 이상의 상기 마커들을 우연히 지나칠 수 있기 때문에 신뢰할 수 없다. 더우기, 이러한 기술은 일반적으로 섬유의 풀기 중에 마커를 식별해야 하는 작동기(operator)를 필요로 한다.

본 출원인은, 서로 다른 길이방향 부분을 포함하는 섬유의 경우, 상기 각각의 길이방향 부분들이 인접한 길이방향 부분들과는 권선 피치가 서로 다른 각각의 권선 피치(p_i)로 권선한다면, 상기 섬유를 푸는 동안 이러한 부분의 이후 구별이 빠르고 자동적으로 그리고 오류 가능성이 매우 적게 수행될 수 있다는 것을 발견했다. 출원인은 특히, 중단 없이 수행됨으로써 상기 언급한 장애를 피할 수 있는 권선 방법을 제안한다.

본 출원인은 또한, 상기 섬유를 푸는 중에 다양한 섬유 부분들을 구별하는 데 있어서 발생가능한 오류를 최소한 줄이기 위해서, 주기함수로 권선 피치를 변조하는 것이 바람직함을 알아냈다. 권선 피치의 상기 변화는, 동일한 법칙으로, 권선 도중에 릴의 축방향 이동 속도를 변조함으로써 바람직하게 수행된다. 만약 섬유가 이러한 방식으로 권선되었다면, 상기 릴로부터 섬유를 푸는 동안 다른 섬유부의 이후 구별이 본 발명에 따라 상기 권선 피치의 변화를 검출함으로써 수행될 수 있다.

삭제

제 1 태양에 따르면, 본 발명은 지지대상에 다른 특성을 가진 적어도 두 개의 길이방향 부분을 포함하는 섬유 요소를 권선하는 방법에 관한 것으로, 상기 지지대에 상기 섬유 요소를 공급하는 단계를 포함하며, 인접한 길이방향 부분들과는 권선되는 값이 서로 다른 각각의 권선 파라미터 값으로 상기 길이방향 부분들을 권선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 각 부분을 각각의 권선 파라미터 값으로 권선하는 단계는 상기 각 부분을 각각의 권선 피치로 권선하는 단계를 포함한다.
특히, 상기 각 부분을 각각의 권선 피치로 권선하는 단계는 상기 각 부분을 상기 권선 피치의 변조를 위한 각각의 함수로 권선하는 단계를 포함한다.
바람직하기로, 상기 권선 피치를 변조하기 위한 각각의 함수로 상기 각 부분을 권선하는 단계는 상기 권선 피치의 변조를 위한 각각의 주파수로 상기 각 부분을 권선하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 변조 주파수는 각각의 주기 변조 함수의 주 주파수를 정의한다.
특히, 상기 각 부분을 각각의 권선 피치로 권선하는 단계는, 상기 지지대에 상기 섬유 요소를 공급하는 단계와 동시에 수행되는, 상기 권선 피치와 상호 관련된 속도에서 소정 방향으로 상기 지지대를 이동시키는 단계를 포함한다.
상기 지지대에 상기 섬유 요소를 공급하는 단계는 공급 부재에 의해 상기 섬유 요소가 상기 지지대를 향하도록 안내하는 단계를 포함하며, 상기 기술된 방법의 대안으로써, 상기 각 부분을 각각의 권선 피치로 권선하는 단계는, 상기 안내 단계와 동시에 수행되며, 상기 권선 피치와 상호 관련된 속도에서 소정 방향으로 상기 공급 부재를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
바람직하기로, 상기 지지대에 상기 섬유 요소를 공급하는 단계는 시작 시점(starting instant) 및 종료 시점(end instant)과 연관되어 있으며, 상기 시작 시점 및 말단 시점 사이의 시간 및, 상기 각 부분들을 권선하기 위한, 상기 시작 시점 및 말단 시점 사이의 개별 시간 간격을 측정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
바람직하기로, 상기 섬유 요소는 광섬유이고, 상기 섬유 요소를 상기 지지대에 공급하는 단계는, 상기 광섬유를 생산하는 단계와 동시에 수행되며, 상기 생산 단계는 상기 광섬유를 예비성형물로부터 드로잉하는 단계를 포함한다. 상기 생산단계는 상기 섬유요소가 소정의 특징을 획득하도록 공정 파라미터를 설정하는 예비단계를 포함하며, 상기 각각의 길이방향 부분들은 상기 파라미터 값의 각 세트로 권선된다.
더욱 바람직하기로 상기 생산 단계는, 상기 드로잉 단계 중에 수행되는, 공정 변수를 측정하고, 만약 상기 변수 중 하나가 소정 임계를 초과하면 섬유부가 결함이 있음을 알리는 각각의 경고 상태를 신호하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 각 부분들을 각각의 권선 파라미터의 값으로 권선하는 단계는, 결함이 있는 상기 섬유 부분을 상기 각각의 권선 파라미터의 값으로 권선하는 단계를 포함하여 이루어진다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 각각의 길이방향 부분들을 각각의 권선 피치로 권선하는, 상기 언급된 방법에 따라, 지지대에 권선된 섬유 요소의 다른 길이방향 부분들을 구별하는 방법에 관한 것으로,
상기 지지대로부터 상기 섬유 요소를 푸는 단계; 및
상기 풀기 단계 중에, 권선 피치의 변화를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 권선 피치의 변화를 검출하는 단계는
상기 파라미터의 연속값을 구하기 위하여 상기 권선 피치와 상호 관련된 파라미터를, 상기 풀기 단계 중에, 반복적으로 측정하는 단계; 및
상기 파라미터값의 변화를 검출하는 단계를 포함한다.
바람직하기로, 다른 길이방향 부분을 구별하기 위한 방법은 또한,
상기 파라미터의 구해진 값들 각각을 한 세트의 저장값들과 비교하는 단계; 및
상기 비교를 토대로, 상기 구해진 값들로 권선되는 길이방향 부분들을 구별하는 단계를 포함한다.
바람직하기로, 상기 파라미터 값의 변화를 검출하는 단계는
구해진 값을 저장하는 단계;
상기 파라미터의 연속값을 상기 저장된 값과 비교하는 단계; 및
상기 비교 단계 중, 상기 연속값이 상기 저장값과 다를 경우 상기 풀기 단계를 중단하는 단계를 포함한다.
바람직하기로, 상기 파라미터를 측정하는 단계는 상기 섬유 요소와 소정 영역이 교차하는 실제 지점과 상기 영역의 소정 교차점 사이의 거리를 검출하는 단계를 포함한다.
대안으로, 상기 파리미터를 측정하는 단계는 지지대로부터 상기 섬유 요소를 푸는 방향과 소정 방향 사이의 각을 검출하는 단계를 포함한다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 다른 특성을 가지는 적어도 두 개의 길이방향 부분을 포함하는 섬유 요소를 지지대(16)상에 권선하기 위한 기구에 관한 것으로, 상기 기구는
상기 지지대에 상기 섬유 요소를 공급하기 위한 공급 부재; 및
상기 지지대 또는 상기 공급 부재 중 어느 하나를 소정 축을 따라 소정의 이동 속도로 이동시켜, 소정의 권선 피치를 얻기 위한 이동장치를 포함하고,
상기 각각의 길이방향 부분들이 인접한 길이방향 부분들과는 권선 피치가 서로 다른 각각의 권선 피치로 권선되도록 상기 이동 속도를 제어하기 위해 설계된, 상기 이동장치를 제어하기 위한 유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 적어도 하나의 상기 권선 피치는 주기함수로 변조된다.
바람직하기로, 상기 섬유 요소는 광섬유이다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 각각의 길이방향 부분들을 각각의 권선 피치로 권선하는, 지지대에 권선된 섬유 요소의 서로 다른 길이방향 부분들을 구별하기 위한 기구에 관한 것으로,
상기 지지대로부터 상기 섬유 요소를 풀기 위한 장치;
상기 권선 피치와 상호 관련된 파라미터를 반복적으로 측정하고, 상기 파라미터를 나타내는 신호를 발생하도록 설계된 센서 장치; 및
상기 신호를 수신하고, 상기 신호를 토대로, 상기 파라미터의 변화를 검출하도록 설계된 처리 유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 공정 유니트는
상기 파라미터의 연속값을 비교하기 위한 비교 서브 유니트(sub-unit); 및
상기 연속값들이 서로 다르면 새로운 부분의 존재를 알리기 위한 신호 서브 유니트를 포함한다.
바람직하기로, 상기 센서 장치는 감지 영역(sensitive area) 및, 상기 감지 영역상의 기준점(reference point)을 가지며 상기 섬유 요소와 상기 감지 영역이 교차하는 지점과 상기 기준점 사이의 거리를 검출하도록 설계된 광학 장치이다.
대안으로, 상기 센서 장치는 지지대로부터 섬유 요소를 푸는 방향과 소정의 방향 사이의 각을 검출하도록 설계되었다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 섬유 요소를 생산하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 섬유 요소를 예비성형물로부터 드로잉하는 단계와, 상기 섬유 요소의 서로 다른 특성을 가지는 두 개의 길이방향 부분을 형성하는 단계를 포함하고, 지지대 상에 상기 두 개의 길이방향 부분 각각을 개개의 권선 피치로 권선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
마지막 태양에 따르면, 본 발명은 섬유 요소의 생산을 위한 어셈블리에 관한 것으로, 상기 어셈블리는 서로 다른 특성을 가지는 적어도 두 개의 길이방향 부분을 가지는 섬유 요소를 생산하도록 설계된 생산 기구를 포함하고, 상기 생산 기구로부터 상기 섬유 요소를 수용하며, 상기 섬유 요소를 지지대상에 권선하는데, 개개의 권선 피치로 상기 길이방향 부분들을 권선하도록 설계된 권선 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 권선 기구는
상기 지지대에 상기 섬유 요소를 소정 공급 방향으로 공급하기 위한 공급 부재; 및
상기 지지대 및 상기 공급 부재 중 하나를, 상기 부분들 각각에 대하여, 상기 부분을 권선하는 권선 피치와 상호 관련된 소정 방향으로 축방향 속도로 이동시키기 위한 축방향 이동 장치를 포함한다.
바람직하기로, 상기 권선 기구는 상기 축방향 속도를 제어하기 위해 상기 축방향 이동 장치에 연결된 제어 유니트를 포함한다.
바람직하기로, 상기 생산 기구는 상기 제어 유니트에 연결된 센서 장치를 포함하며, 상기 센서 장치 각각은 각각의 공정 변수를 검출하도록 설계되어 있다.
바람직하기로, 상기 어셈블리는 또한 상기 지지대에 권선된 상기 섬유 요소의 다른 길이방향 부분들을 구별하는 기구를 포함하며, 상기 구별 기구는:
상기 지지대로부터 상기 섬유 요소를 풀도록 설계된 풀기 장치; 및
상기 섬유 요소를 푸는 중에 상기 권선 피치의 변화를 검출하기 위한 검출 장치를 포함한다.
특히, 상기 검출 장치는:
상기 권선 피치와 상호 관련된 신호를 발생하도록 설계된 센서 장치; 및
상기 신호를 수신하고, 상기 신호로부터 상기 권선 피치를 나타내는 값을 얻도록 설계된 처리 유니트를 포함한다.
특히, 상기 센서 장치는 상기 광섬유가 교차하도록 설계된 광학 센서이다.
바람직하기로, 상기 섬유 요소는 광섬유이며 상기 생산 기구는 드로잉 타워이다.
도 1은 미리 준비된 예비성형물(3)로부터 광섬유(2)의 드로잉을 수행하도록 설계된 드로잉 타워(1)를 도시한 것이다. 드로잉 타워(1)는, 수직 드로잉 방향으로 대체적으로 정렬된 복수 개의 부분들을 포함한다(이로부터 '타워'라는 말이 나온다). 드로잉 공정의 주요 단계들을 수행하기 위한 수직 방향의 선택은, 예비성형물(3)로부터, 섬유(2)가 드로잉될 수 있는 용융 물질의 주형을 얻기 위해 중력을 활용해야 하는 필요성에 기인한다.

더 자세하게, 타워(1)는 예비성형물을 지지 및 공급하는 장치(4), 예비성형물(3)의 제어된 용융을 수행하기 위한 용광로(5), 예비성형물(3)로부터 섬유(2)를 드로잉하기 위한 드로잉 장치(6) 및 섬유(2)를 권선하기 위한 장치(7)을 포함한다.

예비성형물의 제어된 용융을 위해 설계된 용광로(5)는 임의의 타입이 될 수 있다. 타워(1)에서 사용될 수 있는 용광로의 예는 미국 특허 번호 4,969,941 및 5,114,338에 설명되어 있다. 용광로(5)는, 용광로 내의 온도를 나타내는 신호를 발생하도록 설계된 신호 센서(미도시)를 구비할 수 있다. 용광로 온도는, 섬유(2)의 특성을 변화시키기 위해, 예를 들어 섬유(2)의 장력을 바꾸기 위해, 드로잉 공정 중에 변화될 수 있는 공정 파라미터이다.

바람직하기로, 용광로(5)의 배출구에는 제 1 직경 센서(8), 예를 들어 간섭계(interferometric) 타입의 광센서가 있으며, 상기 센서는 코팅이 없는 섬유(2)의 직경을 나타내는 신호를 발생하도록 설계되어 있다. 바람직하기로, 제 1 직경 센서(8)는 섬유 입자 내의 결합, 예를 들어 거품 또는 함유물 등과 같은 결함을 검출하는 표면 결함 검출기의 기능 또한 수행한다. 제 1 직경 센서(8)는 예를 들어, 프랑스, 세덱스, 카브리에, 에프13825, 플랑 드 캉파뉴, 파크 엑스포바트 53의 세르사 사(社)(CERSA, Park Expobat 53, Plan de Campagne, F13825, Cabries, Cedex, France)에서 제조된 LIS-G 타입의 센서일 수 있다. 이러한 타입의 센서는 특히, 검출된 직경값과 소정의 직경값 사이의 차이에 비례하는 제 1 신호 및, 어떤 표면 결함의 존재를 나타내는 제 2 신호를 발생하도록 설계되어 있다.

냉각 장치(9)는 용광로(5) 및 직경 센서(8) 아래에 위치하고 있으며, 예를 들어 냉각 기체류가 통과하는 냉각 공동(cooling cavity)을 가지는 타입일 수 있다. 냉각 장치는 드로잉 방향에 대하여 동축방향으로 배열되어, 섬유(2)가 용광로(5)를 출발하여 통과할 수 있도록 한다. 상기 장치(9)는 예를 들어, 미국 특허 번호 5,314,515 및 미국 특허 번호 4,514,205에 설명된 타입일 수 있다. 냉각 장치(9)는 냉각 공동 내의 온도를 표시하도록 설계된 온도 센서(미도시)를 구비할 수 있다. 광섬유가 드로잉되는 속도가 보통 상대적으로 높으므로, 냉각 장치(9)는 후속 처리 단계, 특히 하기 설명된 표면 코팅에 적당한 온도로 섬유(2)의 빠른 냉각을 허용해야 한다. 냉각 공동 내의 온도는, 섬유(2)의 특성을 변경하기 위해, 예를 들어 냉각 기류를 변화함으로써 적절히 변화할 수 있는 공정 파라미터이다.

수직 드로잉 방향으로 냉각 장치(9) 아래에 위치한 제 1 및 제 2 코팅 장치(10, 11)는 섬유(2)가 통과할 때, 섬유상에 제 1 보호 코팅 및, 제 1 보호 코팅을 오버랩하는 제 2 보호 코팅을 각각 증착하도록 설계되어 있다. 각각의 코팅 장치(10, 11)는 특히, 섬유상에 소정량의 수지를 도포하도록 설계된 각각의 도포 유니트(10a, 11a) 및, 예를 들어 UV-램프 오븐과 같이, 수지를 경화하여 견고한 코팅을 제공하는 각각의 경화 유니트(10b, 11b)를 포함한다. 각각의 코팅 유니트(10a, 11a)에 도포된 수지의 양 및 각각의 경화 유니트(10b, 11b)의 온도는, 다른 코팅을 가지는 섬유 부분을 생산하기 위하여 드로잉 공정 중에 변화할 수 있는 파리미터들이다. 코팅 장치(10, 11)는 예를 들어, 미국 특허 번호 5,366,527에 설명된 타입일 수 있으며, 섬유(2) 상에 형성될 보호 코팅의 수에 따라, 지시된 것과는 다른 수로 구성될 수 있다.

제 1 및 제 2 코팅 장치(10, 11)의 배출구에는 각각, 예를 들어 미국 특허 번호 4,280,827에 설명된 타입이며 각각 제 1 및 제 2 보호 코팅의 도포 후에 섬유(2)의 직경을 나타내는 신호를 발생하도록 설계된 제 2 및 제 3 직경 센서(12, 13)가 구비되어 있을 수 있다. 상기 신호들은 예를 들어, 측정된 직경값과 소정의 직경값 사이의 차이에 비례할 수 있다.

바람직하게 타워(1)는, 제 3 직경 센서(13)의 아래에 위치해 있고, 표면 코팅의 거품, 잘록한 부분 또는 덩어리 등과 같은 결함의 존재를 검출하고 어떤 표면 결함의 존재를 나타내는 신호를 발생하도록 설계된 결함 검출기(18)를 포함한다. 검출기(18)는 예를 들어, 미국 오하이오 45424, 데이튼, 테크놀로지 블루바드 8001의 베타 레이저마이크사(社)(BETA LASERMIKE, 8001 Technology Blvd. Dayton, Ohio, 45424, USA)에서 제조된 360 플로우디텍터 타입일 수 있다.

드로잉 장치(6)는 코팅 장치(10, 11)의 아래에 위치하고 있으며, 바람직하게 단일 풀리(single pulley) 또는 이중 풀리(double pulley) 타입이다. 이러한 특수한 경우에, 드로잉 장치(6)는 섬유(2)를 수직 방향으로 드로잉하도록 설계된 단일 모터 구동 풀리(single motor-driven pulley)(14)를 포함한다. 드로잉 장치(6)는, 동작 중에 풀리(14)의 각속도를 나타내는 신호를 발생하도록 설계된 각속도 센서를 구비할 수 있다. 풀리(14)의 회전 속도 및, 그에 따른 드로잉 공정 중의 섬유(2)의 드로잉 속도는, 다른 특성을 가지는 섬유 부분을 형성하기 위하여 드로잉 공정 중에 변화할 수 있는 공정 파라미터이다. 예를 들어 섬유(2)의 드로잉 속도는, 그 스스로 또는 용광로(5) 내의 온도와 함께, 섬유(2)의 내부 장력의 변화를 생산하기 위하여 및/또는 상기 섬유의 직경 변화를 생산하기 위하여 변화할 수 있다. 이러한 드로잉 속도는 바람직하게 5m/s보다 크고, 더욱 바람직하게는 10m/s보다 크다.

드로잉 공정 중에 섬유(2)의 장력을 검출하는 것이 필요하면, 타워(1)는 바람직하게는 용광로(5)와 드로잉 장치(6) 사이에 위치하며, 섬유(2)의 장력을 나타내는 신호를 발생하도록 설계된 장력 모니터 장치(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 모니터 장치는 예를 들어, 미국 특허 5,316,562에 설명된 타입일 수 있다.

드로잉 과정 중에, 섬유(2)의 직경에 바람직하지 못한 변화가 일어나는 경우, 직경 센서(8, 12, 13)의 신호는 소정의 직경값을 다시 얻기 위하여 섬유(2)의 드로잉 속도를 자동적으로 변화시키는 데 사용될 수 있다. 실제로, 만약 직경이 소정의 임계 이하로 줄어든다면, 드로잉 속도는 직경의 감소에 비례한 양만큼 줄어드는 반면, 직경이 소정 임계 이상으로 증가한다면, 드로잉 속도는 직경의 증가에 비례한 양만큼 늘어난다. 직경 센서 신호 및 표면 결함 센서의 사용예는 미국 특허 5,551,967, 5,449,393 및 5,073,179에 제시되어 있다. 직경 센서 및 표면 결함 센서의 수 및 배열은 제시된 것과는 달라질 수 있다.

바람직하기로, 타워(1)는 섬유(2)의 장력을 조절하기 위한 장치(15)를 포함하며, 상기 장치는 드로잉 장치(6)와 권선 장치(7) 사이에 위치하고 섬유(2)의 장력의 임의의 변화를 균형잡도록 설계되어 있다. 상기 장치(15)는 바람직하게, 고정된 위치에서 공전하도록 장착된 제 1 및 제 2 풀리(15a, 15b)와, 그 자신의 무게의 동작과 섬유(2)의 장력 하에서, 도 1에서 지시된 수직 방향으로 자유로운 이동이 가능한 제 3 풀리(15c)를 포함한다. 실제로, 풀리(15c)는 섬유(2)의 장력이 바람직하지 못하게 증가하면 위로 올려지고, 섬유의 장력이 바람직하지 못하게 감소하면 아래로 내려져서, 상기 장력을 일정하게 유지한다. 풀리(15c)는, 상기 풀리(15c)의 수직 방향 위치를 지시하고, 그럼으로써 섬유(2)의 장력을 나타내는 신호를 발생하도록 설계된 축방향 위치 센서를 구비할 수 있다. 섬유의 장력을 조절하기 위한 유사 장치가, 미국 특허 번호 4,163,370에 설명된 것처럼 드로잉 장치(6)의 상류 부분에 위치할 수 있다.

권선 장치(7)는 릴(16) 및, 릴(16)을 지지 및 이동시키는 부재(17)를 포함한다. 릴(16)은 축(16a)을 가지며, 섬유(2)에 대하여 원통형 지지 표면을 정의한다. 부재(17)는 제어된 방식으로, 릴(16)을 축(16a) 근처 및 축(16a)을 따라 지지 및 이동하도록 설계되어 있다.

권선 장치(7)는 또한 섬유를 공급하기 위한 장치(19)를 포함하며, 상기 장치는 대체적으로 축에 수직인 방향으로 릴(16)에 섬유(2)를 공급하도록 설계되어 있다. 도 1에 도시된 특정 실시예에서, 상기 장치(19)는 릴(16)에 대향하여 위치하며 장력 조절 장치(15)로부터 섬유(2)를 수용하고 릴(16)에 섬유를 공급하도록 설계된 풀리(19a)를 포함한다. 또 다른 풀리(20)는 풀리(19a)를 향한 장력 조절 장치(15)로부터 섬유(2)를 안내할 수 있다. 어떤 다른 풀리(또는 다른 타입의 가이드 요소)가, 필요하다면, 사용될 수 있다. 권선 장치(7)는 선형 속도 센서 및, 예를 들어 인코더(encoders)와 같은 각속도 센서(미도시)를 더 포함하며, 상기 센서들은 축(16a)을 따른 릴(16)의 이동 속도 및, 축(16a) 근처의 릴(16)의 회전 속도를 나타내는 신호를 발생하도록 설계되어 있다.

드로잉 타워(1)는 또한, 타워(1)를 따라 존재하는 상기 센서들 및 검출기들에, 그리고 타워(1)의 모든 부분들에 전기적으로 연결되어 있으며, 그 동작이 외부로부터 제어될 수 있는 처리 및 제어 유니트(21)를 포함한다. 상기 유니트(21)는 미리 정해진 공정 파라미터 값 및, 타워(1)를 따라 위치하는 센서 및 검출기에 의해 발생되는 신호를 토대로, 드로잉 공정의 다양한 단계를 제어하도록 설계되어 있다. 상기 유니트(21)와, 타워(1)가 결합되어 있는 타워의 다양한 부분들 사이의 정보 교환은 전자 인터페이스(electrical interface)(명확히 하기 위해, 그 중 세 개-22, 23, 24-만이 도시되었다)에 의하여 발생하며, 상기 인터페이스는 상기 유니트(21)에 의해 발생된 디지털 신호들을 개별 부분들의 작동에 적합한 아날로그 신호(예를 들어, 전기 전압)로 변환할 수 있으며, 또한 센서 및 검출기로부터 수신한 아날로그 신호들을, 상기 유니트(21)에서 판독될 디지털 신호로 변환할 수 있다. 상기 유니트(21)는 또한, 타워(1)를 따라 위치한 센서 및 검출기에 의해 측정된 파리미터 값을 소정의 임계값과 비교하며, 상기 임계값 중 하나가 초과될 경우, j-th 경고 상태를 나타내는 경고 코드(A_j)를 발생한다.

도 1에 도시된 세 개의 전자 인터페이스(22 내지 24)는 상기 유니트(21)와, 드로잉 장치(6)와 권선 장치(7) 사이의 정보 교환을 허용하도록 설계되어 있다. 더 자세하게, 제 1 인터페이스(24)는 상기 유니트(21)가 풀리(14)의 각속도를 제어하도록 드로잉 장치(6)의 모터 구동 부재에 제어 신호를 보내도록 하며, 또한 상기 드로잉 장치(6)와 결합된 각속도 센서로부터 정보를 수신하도록 한다. 참조번호 22으로 지시된 제 2 제어 인터페이스는, 상기 유니트(21)가 릴(16)의 회전 속도를 제어하도록 상기 부재(17)에 제어 신호를 보내도록 하며, 또한 상기 권선 장치(7)와 결합된 각속도 센서로부터 신호를 수신하도록 한다. 제 3 제어 인터페이스(23)는, 상기 유니트(21)가 축(16a)을 따른 릴(16)의 이동 속도를 제어하도록 부재(17)에 제어 신호를 보내도록 하며, 권선 장치(7)와 결합된 선형 속도 센서로부터 신호를 수신하도록 한다.

섬유(2)의 권선 공정 중에, 릴(16)의 병진 이동(translatory movement)은 섬유가 나선형으로 권선되는 것을 허용한다. 대안으로, 릴(16)에 섬유(2)를 나선형으로 권선하는 것은, 릴(16)을 축방향으로 고정되게 유지하고, 상기 릴(16)의 축에 평행한 방향(19b)으로 풀리(19a)를 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 이러한 병진 이동은, 상기 유니트(21)에 의해 제어되는 이동 부재(19c)(파선에 의해 대략적으로만 도시되었음)에 의해 수행되며, 풀리(19a)의 축방향 위치는 축방향 위치 센서(미도시)에 의해 검출된다. 풀리(19a)가 고정되고 릴(16)이 이동 가능한 경우와, 풀리(19a)가 이동 가능하고 릴(16)이 고정된 경우 모두, 릴(16)로의 섬유(2) 공급 방향이, 그와 평행하게, 릴(16)의 길이와 동일한 폭을 가지는 공간적 간격 내에서 바뀌었다. 제어되는 방식으로 섬유(2)를 릴(16)에 권선하는 방법은 도 6의 흐름도를 참조하여 하기 설명될 것이다.

섬유가 완전히 드로잉되고 권선된 후에, 사용되기 위해서 섬유는 릴(16)으로부터 풀려야 한다. 도 2에서, 참조 번호 30은 릴(16)로부터 섬유(2)를 풀고, 섬유(2)의 다른 부분들을 구별하며, 이러한 부분들을 각각의 릴(31)상에 다시 권선하도록 하는 장치를 지시한다.

상기 장치(30)는 릴(16)을 지지하고 이동시키기 위한 부재(25), 릴(31)을 지지하고 각지게 이동시키기 위한 부재(미도시), 처리 및 제어 유니트(26), 광센서(33) 및, 바람직하게 섬유의 장력을 조절하기 위한 장치(34), 예를 들어 도 1에 따른 장치(15)와 동일한 타입의 장치를 포함한다. 필요하다면, 상기 장치(30)는 또한 릴(31)의 자동 변위를 위한 장치, 예를 들어 미국 특허 번호 4,138,069에 설명된 타입의 장치 역시 포함할 수 있다.

제 1 부재(25)는, 제어된 방식으로 릴(16)을 축 주위에서 및 축을 따라 이동시키도록 설계되어 있으며, 예를 들어 이미 권선용으로 사용된 부재(17)로 구성될 수 있다. 상기 유니트(26)는 전자 인터페이스(27, 28)(도 1의 인터페이스 22 및 23에 해당함)에 의해 이동 부재(25)를 작동시키도록 설계되었으며, 예를 들어 권선용으로 사용된 유니트(21)로 구성될 수 있다. 상기 유니트(26)가 유니트(21)와 다르면, 상기 유니트는 드로잉 및 권선 공정 이전 또는 도중에 유니트(21)에 저장된 모든 정보를 입수했음이 추정된다.

광센서(33)는 적어도 한 방향으로, 감지 영역에서 섬유(2)의 횡방향 부피와 동일한 부피를 가지는 몸체의 위치를 검출하는 데 적당한 평행광 타입, 매트릭스 타입(CCD 광사진기를 포함하는) 또는 임의의 다른 타입의 위치 검출기로 구성될 수 있다.

광센서(33)는 릴(16)에 대향한 위치에 배열되어, 섬유(2)의 풀기 중에 섬유가 광센서의 감지 영역을 교차하게 된다. 광센서(33)는 처리 유니트(21)에 전기적으로 연결되어 있으며, 섬유(2)의 풀기 중에 섬유(2)가 감지 영역을 교차하는 실제점과 소정의 교차점, 예를 들어 감지 영역의 중심점과의 사이의 거리를 나타내는 신호 S를 유니트(26)에 전송하도록 설계되어 있다.

처리 유니트(26)는, 릴(16)의 이동 속도를 조절하기 위하여 신호 S에 포함된 정보를 사용하도록 설계되어 있다. 사실, 모든 경우에 이동 속도는 절대값 및 신호 S의 부호에 비례한 양만큼 변화하여, 섬유(2)가 소정의 교차점에서 광센서(33)의 감지 영역을 통과하도록 하여, 신호 S를 최소화한다.

각각의 경우, 실제 교차점과 소정 교차점 사이의 거리는, 고려된 부분의 권선 피치로 권선되는 공간 규칙에 따른다. 신호 S 및, 결과적으로 릴(16)의 이동 속도는, 권선 피치를 지배하는 공간 규칙과 상호 관련된 시간 규칙에 따라 변조된다.

도 3은, 대략적이고 부분적인 방식으로 풀기 장치(30)의 가능한 변형을 도시한다. 참조 번호 30'로 표시된 도 3의 장치는, 광센서(33)가 선회 풀리(37)(예를 들어, 장력 조절 장치(34)의 제 1 풀리가 될 수 있는) 및 각위치 센서(38)(예를 들어, 인코더)로 교체되었다는 점에서 장치(30)와는 다르다. 상기 풀리(37)는 풀기 중에 섬유(2)를 수용하도록 릴(16)의 정면에 위치하며, 물체의 평면에 수직인 축(39) 주위를 선회하도록 설계되어 있다. 각위치 센서(38)는 풀리(37) 및 릴(16) 사이에 위치하며, 섬유(2)가 풀리(37)에 도달하는, 축(16a)에 수직한 방향(파선으로 도시됨)으로 측정된 각 α를 검출하도록 설계되어 있다. 풀기 중에, 릴(16)은 축방향으로 고정되도록 유지되어, 각 α가 각 시점에서 해당 부분의 권선 피치와 상호 관련되도록 한다. 그러므로, 선행하는 경우와 유사한 방식으로, 센서(38)는 신호 S'_e를 발생하도록 설계되어 있으며, 상기 신호의 시간적 진행은 권선 피치의 공간적 진행과 상호 관련되게 된다.

도 1에 도시된 드로잉 타워(1)와 도 2에 도시된 풀기 장치(30)(또는, 도 3에 도시된 장치(30'))는, 다른 길이방향 부분을 가진 섬유의 생산 및 권선, 그리고 상기 섬유를 푸는 도중에 상기 부분들의 후속 정의를 위한 자동화된 방법을 실행하도록 한다.

드로잉 공정 중에, 다른 특성을 가진 섬유 부분들은 하나 이상의 공정 파라미터(예를 들어, 용광로(5) 내의 온도와 같은)를 변화시킴으로써 임의로 형성되거나, 공정 파라미터 자체의 의도하지 않은 변화 또는 드로잉 중에 섬유(2)의 결함의 존재로 인하여 비자발적으로 형성될 수 있다. 예를 들어 섬유(2)는, 결함 또는 바람직한 조정이 존재하는 하나 이상의 단부를 제외하면 전체에 걸쳐 균질하고 균일하다. 이의 전형적인 예는 이미 인용된 미국 특허 번호 4,163,370에 설명된 것이며, 여기서 모드 확산의 측면에서 섬유의 성능을 향상시키기 위해 더 큰 직경을 가진 짧은 섬유부가 형성된다. 본 특허의 도입부에서 설명된 것과 같은 실제적 관심사의 다른 예에서, 섬유는 서로 다른 복수 개의 인접한 부분을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 설명에 대하여, 다른 특성을 가지는 N개의 길이방향 부분(P₁, P₂...P_N)(여기서, N≥2)을 포함하는 섬유(2)의 일반적 예가 고려된다.

본 발명에 따르면, 권선 공정 중에, 권선 피치는 섬유의 부분을 인접 부분들과 구별하기 위하여 다른 섬유 부분 각각에 대하여 변화된다. 이러한 방식으로, 섬유(2)의 후속 풀기 공정 중에, 다른 부분 각각은 자신의 권선 피치에 근거하여 구별될 수 있다. 실제로, 본 발명에 따르면, 각각의 권선 피치(p₁, p₂...p_N)는 N개의 부분(P₁, P₂...P_N)과 연관되어 있으며, 상기 피치들은 권선 피치들이 다르게 인접 부분들을 권선하도록 선택된다. 권선 피치(p₁, p₂...p_N)는 소정의 공간 법칙에 따라 선택된다. 더 자세하게, 일반적인 부분(P_i)의 권선 피치(p_i)는 릴(16)의 축(16a)을 따라 측정된 가로축 X의 함수이며, 그러므로 함수(p_i(X))에 의해 표현될 수 있다. 권선 피치의 최소값은 권선된 섬유(2)의 직경에 의해 규정된다. 너무 큰 권선 피치값은, 릴(16)의 과다한 공간 낭비를 초래하므로 회피된다. 그러므로, 권선 피치의 바람직한 값 범위를 정의할 수 있다. 예를 들어, 약 0.25mm의 직경을 가지는 섬유에 대하여, 바람직한 권선 피치 범위는 0.3mm(작업 공차에 따라 선택됨)와 3mm 사이이다.

가장 간단한 경우, 권선 피치(p₁, p₂...p_N)는 서로 다른 상수값을 가질 수 있다. 예를 들어, 섬유(2)가 네 개의 다른 부분(P₁, P₂, P₃, P₄)을 포함하여 이루어진다면, 권선 피치는 다음과 같은 값을 가질 수 있다: p₁=0.3mm, p₂=1.2mm, p₃=2.1mm, p₄=3mm. 그러나 일정한 권선 피치의 측정은, 예를 들면 섬유(2)의 권선 단계 또는 풀기 단계 동안의 변화로 인하여 예측할 수 없는 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 섬유(2)가 여러개의 다른 부분들을 포함하여 이루어지고, 그리하여 바람직한 간격 내에서 선택된 피치값이 서로 근접하다면, 섬유의 풀기 공정 중에 다른 부분의 구별이 어려워질 수 있다.

바람직하기로, 존재하는 부분들의 수와는 별도로, 가장 정확하게 다른 섬유 부분을 인식하기 위해서, 권선 피치는 주기 타입의 공간 함수에 따라 변조된다. 권선 피치의 변조는, 상기 언급된 공간 함수에 해당하는 시간 함수에 따라, 권선 중에 축(16a)을 따른 릴(16)의 이동 속도를 변조함으로써 획득된다. 대안으로, 릴(16)이 축방향으로 고정되어 있고 풀리(19a)가 상기 방향(19b)으로 이동 가능하다면, 변조는 축방향(19b)을 따라 풀리(19a)의 이동 속도에 적용된다.

주기 T를 가지는 일반적 주기 시간함수 (s(t))는 기본 주파수 f₀=1/T를 가지며, 퓨리에 급수로 표시될 수 있다.

여기서 k는 모든 값을 취하며:

바람직하기로, 권선 피치를 변조하기 위해 선택된 함수는 기본 주파수(f₀)가 쉽게 추출될 수 있도록 하는 낮은 고조파(harmonics)수(즉, 기본수의 배수 주파수를 가지는 사인 성분)를 포함한다. 더 바람직하게, 이 주기 함수는 사인 함수이며 그러므로 단일 주파수의 특징을 가진다.

따라서, 선택된 특정 주기함수의 기본 주파수와 일치하는 변조 주파수(f_mod)는 권선 피치와 연관된다.

다른 섬유 부분을 구별하기 위해서, 여러 고조파를 가지는 상수함수, 사인 함수, 또는 주기함수 중에서 선택된 다른 타입의 함수로 권선 피치를 변조시키는 것 또한 가능하다. 예를 들어, 제 1 부분은 상수 피치로, 두 번째 부분은 삼각 타입의 함수로 변조된 피치로, 세 번째 부분은 사인함수로 변조된 피치로, 등등으로 권선될 수 있다. 반대로 섬유가, 예를 들어 브래그 격자가 섬유를 따라 형성된 경우처럼 소정 수의 부분을 제외하고는 대체로 전체에 걸쳐 균질이고 균일하다면, 섬유에 일정 권선 피치를 할당하고, 예를 들어 다른 특성을 가진 부분을 따라 주기함수로 권선 피치를 변조하여 권선 피치를 변화시키는 것이 바람직하다. 도 4는, 순전히 예로써 본 발명의 기술에 따라 형성된 권선을 도시하며, 여기서 상기 권선의 제 1층은 상수 권선 피치로 권선된 제 1 섬유 부분(P₁)에 관한 것인 반면에, 제 2층은 주기 함수로 변조된 피치로 권선된 제 2 섬유 부분(P₂)에 관한 것이다.

소정 주기 함수에 따른 권선 피치의 변조를 얻기 위하여, 유니트(21)는 부재(17)(또는, 만약 풀리(19a)가 이동 가능하다면, 풀리를 이동시키는 부재)로, 바람직한 규칙에 따라 변조된 제어 신호를 보내야 한다. 이 신호는 권선된 섬유(2)가 릴(16) 상에 층을 완성할 때마다 매번 다른 부호를 가져야 한다.

가장 일반적인 경우, 부분(P_i)을 권선시키기 위해 릴(16)(또는 풀리(19a))에 부여된 이동 속도 v_i(t)는 상수항 및 변조된 항의 합이 될 것이다:

v_i(t)=v₀(1+F_i(t))

여기서, F_i(t)는 상기 부분(P_i)의 권선 피치를 변조하기 위해 선택된 특정 함수이다. 상기 함수 F_i(t)는, 상기 설명되었듯이 상수함수 또는 더 복잡한 함수, 바람직하게는 상기 정의되었듯이 주기함수 s(t)일 수 있다.

사인함수 타입의 함수 F_i(t)를 변조하는 가장 간단한 경우, 릴(16)에 부여된 이동 속도 v_i(t)는 상수항 및 사인항의 합이 될 것이다:

v_i(t)=v₀(1+Asin2πf_it)

여기서, f_i는 부분(P_i)의 권선을 위해 선택된 변조 주파수(f_mod)의 값이다.

권선 피치(p)는 그 결과, 유사한 시간 규칙에 따라 변조된다:

p_i(t)=p₀(1+Bsin2πf_it)

여기서, p₀=v₀T₀ 이다.

만약 릴(16)의 회전 속도가 일정하면, 이 시간 규칙은 대등한 공간 규칙으로 변환될 수 있으며, 여기서 시간 t는 릴(16)의 축을 따라 측정된 가로축 x로 대체된다. 더 복잡한 주기함수의 경우, 이러한 시간 및 공간 규칙은 일련의 고조파를 포함할 것이다.

도 5는, 순전히 예로써, 각각 제 1 및 제 2부분(P₁, P₂)에 관한 권선 피치(p₁(t), p₂(t))의 시간 진행을 도시한 것이다. 피치(p₁(t), p₂(t))는, 각각 주기(T₁, T₂) 및 기본 주파수(f₁=1/t1, f₂=1/t2)를 가지는 삼각 타입의 함수(s₁(t), s₂(t))로 변조된다. 가능한 주파수값은 예를 들어 f₁=20Hz 와 f₂=8Hz이다. 도시된 예에서, 권선 피치는 0.3mm과 같은 동일한 최소값 p_min과, 3mm과 같은 동일한 최대값 p_max사이에서 움직인다.

필요하다면, 한 부분을 권선하는 권선 피치값의 진폭은, 다른 부분들의 권선 피치값의 진폭과는 다를 수 있다.

주기함수를 이용한 권선 피치의 변조 기술은, 권선 피치가 상수값으로 선택되는 경우와 비교할 때 아주 중요한 이점을 가진다. 사실, 권선 피치값의 진폭이, 보통 권선 및 풀기 중에 모두 발생하는 기계적 진동의 영향을 무시해도 좋은 수준으로까지 감소시킬 만큼 충분히 넓다면, 권선 피치의 측정(하기 설명되는 기술에 따른)은 매우 확실해질 것이다.

본 발명에 따른 방법이 도 6 및 도 7의 흐름도를 참조하여 하기 설명될 것이다. 상기 방법은, N개의 연속 길이방향 부분(P₁, P₂...P_N)을 포함하여 이루어지며, 부분들 각각은 인접 부분들과는 다른 적어도 하나의 검출 가능한 특성을 가지는 섬유(2)를 권선하기 위한 공정을 참조하여 설명된다.

상기 방법의 준비 단계(블록 100)에서, 공정 파라미터들이 유니트(21)에 입력된다. 특히, 형성될 부분(P_i) 각각에 대하여, 상기 공정 파라미터의 값의 그룹(G₁)이 입력되며, 여기서 상기 값들은 섬유(2)의 바람직한 특성을 얻기 위하여 선택된다. 형성될 부분(P_i) 각각에 대하여, 이 부분의 권선 피치와 연관되는 각각의 공간 규칙 또한 입력된다. 이하, 이러한 공간 규칙은 기본 변조 주파수(f_mod)에 의해 구별될 수 있는 주기 함수에 해당하는 바람직한 경우만이 고려된다. 따라서, 인접 부분들을 권선한 값과는 다른, 권선 피치의 변조 주파수(f_mod)의 각각의 값(f_i)은 각각의 다른 부분(P_i)과 연관된다.

다른 부분들이 취한 길이 및 취해진 권선 속도에 근거하여, 부분들(P₁, P₂...P_N) 공정 및 권선을 위한 시간 간격(T₁, T₂...T_N)도 역시 결정된다. 일반적인 시간 간격(T_i)은 부분(P_i)의 처리 종료에 대한 시점(t_i)에 의해 범위가 정해진다. 유니트(21)는 드로잉 공정의 시작 시점에서부터 시간을 측정하기 위한 내부 시계를 구비하고 있다. 또는, 시간 간격(T₁, T₂...T_N)을 사전 정의하는 대신에, 부분들(P₁, P₂...P_N)을 형성하도록 의도된 예비형성물(3)의 길이방향 부분들을 정의하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 부분(P_i)의 처리 종료에 대한 일반적 시점(t_i)은 드로잉 공정 중에 검출되며, 이 시점은 광섬유의 부분(P_i)이 드로잉된 예비형성물 부분의 종결 시점과 일치한다.

파라미터 설정 단계는, 타워(1)를 따라 위치한 센서 및 검출기로부터의 신호에 근거하여 검출할 수 있는 가능한 공정 경고상태 각각에 대하여, 릴(16)의 이동속도 변조를 위한 주파수(f_mod)의 각각의 값(f_Aj)을 유니트(21)에 입력하는 단계를 고려하며, 여기서 주파수의 각각의 값은 부분들(P₁, P₂...P_N)을 구별하기 위해 사용되었던 것과는 다르다. 실제로, 변조 주파수(f_mod)의 개별값(f_Aj)은 각각의 경고 코드(A_j)에 할당되어 있다. 주파수(f_Aj)에서의 변조 시간은 경고 상황의 시간과 일치하며, 또는 만약 경고 상황의 시간이 특히 짧다면(표면 결함 검출의 경우와 같이), 변조 시간은 소정의 시간(T_Aj)과 일치한다.

일단 파라미터의 입력이 완료되면, 유니트(21)는 드로잉 공정을 시작하기 위해 각각의 제어신호를 연결된 타워의 여러 부분에 전송한다. 특히, 유니트(21)는 상기 다양한 부분들을 활성화하며, 공정 파라미터 그룹(G₁)에 근거하여, 제 1부분(P₁)을 드로잉하기 위해 취해진 작동 상황을 확립한다(블록 110). 동시에, 유니트(21)는 시계를 활성화하며 값 1을 변수 i에 할당하며, 여기서 변수 i는 현재 처리되고 있는 섬유부를 나타낸다.

소정의 각회전 속도(ω_a,1) 및 이동 속도(v₁)가 릴(16)에 부여되며, 이동 속도(v₁)는 다음과 같다:

v₁(t)=v₀(1+Asin2πf₁t)

풀리(16)의 회전 주기(T0)가 일정하다고 가정하면, 제 1 부분(P1)이 권선되는 권선 피치는 다음과 같다:

p₁(t)=p₀(1+Bsin2πf₁t)

섬유(2)의 드로잉 공정 중에, 유니트(21)는 계속해서 센서 및 검출기로부터 신호를 수신하며, 공정 경고(블록 120)가 존재하는지를 점검한다.

만약 공정 경고가 존재하지 않는다면(블록 120의 옵션 N), 유니트(21)는 t < t_i (제 1 부분(P₁)의 경우, i는 1이다)인지, 즉 부분(P_i)의 공정 및 권선을 계속해야 하는지를 점검한다(블록 130). 만약 t < t_i (블록 130의 옵션 Y)라면, 즉 문제가 되는 부분의 공정이 아직 완료되지 않았다면, 이 부분의 공정 및 권선은 조정 없이 계속된다. 반면, 만약 문제가 되는 부분의 공정이 완료되었다면(블록 130의 옵션 N), 유니트(21)는 t < t_N인지, 즉 섬유(2)의 드로잉 공정이 지속되어야 하는지 또는 완료에 도달했는지(블록 140)를 점검한다. 만약 공정 완료 시점(t_N)에 아직 도달하지 않았다면(블록 140의 옵션 Y), 유니트(21)는 변수값(i)을 한 유니트씩 증가시키고, 값(f_i+1)을 변조 주파수(f_mod)에 할당하며, 이어지는 부분(P_i+1)과 연관된 공정 파라미터들(G_i+1)을 선택한다(블록 150). 그 결과, 공정 상황은 조정되어 부분(P_i+1)의 처리를 위해 취해진 상황을 얻게 된다. 동시에, 유니트(21)는 인터페이스(23)를 통하여 부재(17)에 주파수(f_i+1)로 변조된 릴(16)의 이동 속도 변조를 위한 신호를 보내게 된다. 릴(16)이 축방향으로 고정되고 풀리(19a)가 축방향으로 이동 가능하면, 이 변조 주파수는 풀리(19a)의 이동 속도를 변조하는 데 사용된다. 상기 두 경우 각각에서, 주파수(f_i+1)는 새로운 섬유 부분(P_i+1)의 권선 피치와 연관된다.

드로잉 공정 중에, 유니트(21)가 센서 및 검출기로부터 j-th 경고 상황을 식별하는 신호를 수신하면(블록 120의 옵션 Y), 유니트(21)는 그에 해당하는 경고 코드 A_j를 발생하고, 이 경고 코드와 연관된 값(f_Aj)을 변조 주파수(f_mod)에 할당한다(블록 170). 그런 다음, 주파수(f_Aj)로 변조된 제어 신호는 이동 부재(17)로 보내지며 권선 피치는 이 주파수에 따라 변조된다. 이러한 상황은 경고 신호가 멈출 때까지, 또는 경고 신호가 수신된 기간(T_aj) 이후까지 유지되며, 이 기간 이후 부분(P_i)과 관련된 사전에 존재한 상황이 복구된다(블록 120의 옵션 N).

권선 공정은, 공정의 종료를 나타내는 시점(t_N)에 도달했음이 검출되었을 때(블록 140의 옵션 N), 다시 말해서 섬유의 마지막 부분(P_N)이 처리 및 권선되었을 때 종결된다(블록 160).

드로잉 공정의 종료시에, 섬유(2)는 릴(16)에 완전히 권선된다. 섬유 부분들(P₁, P₂...P_N)은 주어진 수의 권선층을 형성하며, 부분 각각은 각각의 주파수로 변조된 권선 피치로 권선되어 있다.

릴(16)로부터의 섬유(2)의 풀기 공정은 제 1도 또는 제 2도에 도시된 장치 의 도움으로 수행되며, 이하 제 7도의 흐름도를 참조하여 설명된다.

섬유 풀기 공정은, 릴(16)로부터 섬유(2)를 푸는 속도가 릴(31)에 섬유(2)를 권선하는 속도와 같도록 선택된 소정의 각각의 회전 속도를 릴(16) 및 릴(31)에 부여함으로써 시작된다(블록 200). 풀기 중의 릴(16)의 회전 속도(ω_S)는 권선 중의 속도(ω_a)와는 다를 수 있으며, 일반적으로 ω_S=Kω_a이고 이때 K는 상수이다. 상기 속도(ω_S)는 짧은 시작 순간 이후 도달된다.

릴(16)로부터의 풀기 공정 중에, 섬유(2)는 광센서(33)의 감지 영역을 통과하며 그 결과 광센서는 신호(S)를 발생한다(블록 210). 동일한 현상이 다른 센서(38)의 경우에도 발생하며, 신호(S)와 관련하여 이어지는 각각의 고려는 신호(S')에도 역시 적용 가능한 것으로 이해된다. 상기 설명한 바와 같이, 신호(S)는 문제가 되는 섬유 부분의 권선 피치가 변조되는 공간 규칙과 유사한 시간 규칙에 따라 변조된다. 특히, 신호(S)가 변조되는 주파수(f_S)는, 식f_S=Kf_mod 에 의하여 문제가 되는 섬유 부분의 권선 피치를 변조하기 위한 주파수(f_mod)와 연계되어 있다.

제 1 풀린 부분은 마지막 풀린 부분, 즉 P_N 부분 또는 경고 상황에서 권선된 부분과 일치한다.

유니트(26)는 신호(S)를 수신하고, 주파수값(f_mod)을 추출하며 상기 추출된 값과 드로잉 공정 전에 미리 설정된 주파수값의 그룹(f_i 와 f_Aj) 사이의 비교에 의하여 풀린 부분의 식별을 수행한다. 검출된 변조 주파수값(f_mod)은 변수(f)에 할당되고 저장된다(블록 230).

도 2의 장치(30)의 경우, 신호(S)를 받자마자 유니트(26)는 절대값 및 상기 신호(S)의 부호에 근거하여 릴(16)의 이동 속도를 조절한다. 특히, 이동 속도는 감지 영역의 실제적 교차점을 소정의 교차점에 가능한 한 가까이 이동시켜, S값을 최소한으로 줄이도록 조절된다. 이러한 방식으로, 릴(16)의 이동 속도는 주파수(f_S)로 변조된다. 릴(16)의 이동 속도를 주파수(f_S)로 변조하는 것이 짧은 시작 순간 이후 실질적으로 풀기 공정의 처음부터 발생할 수 있도록, 풀기 공정의 시작과, 신호(S)의 발생 및 릴(16)의 이동 속도의 조절을 포함하는 상기 단계의 실시 사이에는 아주 짧은 시간이 지나가게 된다. 릴(16)의 이동 속도 조절을 포함하는 이 단계는 도 3의 풀기 장치(30')의 경우에는 제시되지 않았다.

제 1 풀린 부분의 식별 및, 변수(f)에 제 1값을 할당하는 데 목표를 둔 제 1 단계 과정(블록 200-220) 후에는, 하기 설명된 이어지는 부분들을 결정하기 위한 순환 단계가 뒤따른다.

섬유(2)를 푸는 동안 유니트(26)는, 예를 들어 릴(16)에 섬유가 존재하는지를 검출하기 위한 장치의 신호(미도시)를 이용하여 섬유(2)의 풀기가 완료되었는지 계속적으로 점검한다(블록 230). 만약 풀기 공정이 완료되지 않았다면, 즉 릴(16)이 풀릴 섬유를 여전히 포함하고 있다면(블록 230의 옵션 N), 공정은 계속되며 처리 유니트는 주파수(f_mod)를 추출하기 위해 오류 신호(S)를 다시 처리하게 된다(블록 240). 주파수값(f_mod)은 그런 다음, 유니트(26)의 비교 하부 유니트(미도시)에 의하여 변수(f)와 연관된 값과 비교된다(블록 250). 만약 주파수값(f_mod)이 변수(f)값과 일치한다면(블록 250의 옵션 Y), 이것은 섬유의 새로운 부분이 아직 존재하지 않음을 의미하며, 그러므로 방금 상기 설명된 순환 단계(블록 230-250)가 변화 없이 반복될 수 있다.

반면, 만약 주파수값(f_mod)이 변수(f)와 연관된 값과 다르다면(블록 250의 출력 N), 이것은 다른 특성을 가진 섬유 부분의 풀기가 시작되었음을 의미한다. 이러한 경우, 섬유 풀기 공정은 차단되며(블록 260) 유니트(26)는 주파수값(f_mod)과 저장된 주파수값들과의 비교로부터, 새로운 섬유 부분 또는 이 주파수가 연관된 경고 상황의 특성의 식별을 진행한다(블록 270). 유니트(26)는 그런 다음, 그 자신의 신호 하부 유니트(예를 들어 디스플레이 하부 유니트)에 의하여 미도시된 작동기(operator)에, 선행 부분이 완전히 풀렸다는 사실 및, 새로운 섬유 부분에 관한 정보(즉, 이 부분의 특성에 관한 정보 또는, 만약 이 부분이 경고 상황에서 권선되었다면 권선 중에 발생한 경고 상황에 대한 정보, 또는 권선 중에 문제가 되는 부분에서 검출된 어떤 타입의 결함에 관한 정보)에 대한 지시를 보낸다(블록280). 이 시점에서, 작동기는 섬유(2)를 절단하고, 막 풀린 부분을 포함하는 릴(31)을 빈 릴로 대체하기 위하여 개입할 수 있다(블록 290). 풀기 공정은 그런 다음 다시 시작되고(블록 300), 상기 설명된 단계(블록 230-250 및, 필요하다면, 260-300)는 섬유가 완전히 풀렸음(블록 230의 옵션 Y)이 검출될 때까지 반복되는데, 만약 섬유가 완전히 풀렸음이 검출될 경우 공정은 종료된다(블록 310).

상기 설명한 본 발명에 따른 다른 길이방향 부분을 가지는 섬유 요소를 권선하는 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 의하면, 서로 다른 길이방향 부분을 포함하는 섬유의 경우, 상기 각각의 길이방향 부분들이 인접한 길이방향 부분들과는 권선 피치가 서로 다른 각각의 권선 피치(p_i)로 권선하면, 상기 섬유를 푸는 동안 이러한 부분의 이후 구별이 빠르고 자동적으로 그리고 오류 가능성이 매우 적게 수행될 수 있다는 이점이 있다.
둘째, 본 발명에 의하면, 상기 섬유를 푸는 중에 다양한 섬유 부분들을 구별하는 데 있어서 발생가능한 오류를 최소한 줄이기 위해서, 주기함수로 권선 피치를 변조하는 것이 이점적이다.

Claims

서로 다른 특성을 가지는 적어도 두 개의 길이방향 부분(P_i)을 가지는 섬유 요소(2)를 생산하도록 설계된 생산 기구(2-5, 8-15);

상기 생산 기구로부터 상기 섬유 요소를 수용하며, 상기 섬유 요소를 지지대(16) 상에 권선하는데, 개개의 권선 피치(p_i)로 상기 길이방향 부분들을 권선하도록 설계된 권선 기구(7, 21, 22, 23); 및

상기 지지대(16) 상에 권선된 상기 섬유 요소(2)의 다른 길이방향 부분들을 구별하기 위한 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 요소 생산을 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 권선 기구(7)는

상기 섬유 요소(2)를 상기 지지대(16)에 소정의 공급 방향으로 공급하기 위한 공급 부재(19a); 및

상기 지지대(16)와 상기 공급 부재(19a) 중 어느 하나를, 상기 부분들 각각에 대하여, 상기 부분과 연관되는 권선 피치와 상호 관련된 소정 방향(16a; 19b)으로 그리고 축방향 속도로 이동시키기 위한 축방향 이동 장치(17;19c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 요소 생산을 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 구별 기구는

상기 지지대(16)로부터 상기 섬유 요소(2)를 풀도록 설계된 풀기 장치(25, 31, 34); 및

상기 섬유 요소(2)를 푸는 중에 상기 권선 피치의 변화를 검출하기 위한 검출 장치(26, 33; 26, 38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 요소 생산을 위한 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 검출 장치는

상기 섬유 요소가 교차하는 감지 영역 지점을 토대로, 상기 권선 피치와 상호 관련된 신호(S;S')를 발생하도록 설계된 센서 장치(33;38); 및

상기 신호를 수신하고, 상기 신호로부터 상기 권선 피치를 나타내는 값을 얻도록 설계된 처리 유니트(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 요소 생산을 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 섬유 요소(2)는 광섬유이며 상기 생산 기구(1)는 드로잉 타워(drawing tower)임을 특징으로 하는 섬유 요소 생산을 위한 시스템.
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