JP2001272551A - 光ファイバ引張装置及び光ファイバの付与張力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光ファイバの牽引装置による牽引速度を光フ
ァイバの集積装置に給送される速度に一致しない問題点
を解決する手段を提供する。 【解決手段】牽引装置３７から光ファイバ３５を受け入
れて、ファイバを集積する装置４０へ光ファイバを送出
供給できる光ファイバ引張装置である。引張装置１は、
光ファイバ３５が少なくとも或る長さ巻回される少なく
とも一つの固定プーリ３２と、光ファイバ３５が少なく
とも或る長さ巻回される少なくとも一つの可動プーリ９
とを備える。ファイバに付与される張力の計測装置と可
動プーリ９を動かすモータ駆動の装置２４，２６，５，
７とが相互作用し、ファイバに付与される張力が自動的
にほぼ一定に保たれるようプーリ３２，９の軸３３，２
０間の距離を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、光ファイバ引張装置と、光ファ
イバへの付与張力を特にファイバ巻回中に制御する方法
とに関する。

【０００２】一般に、光ファイバは引抜塔内でガラス材
料の予成型品から形成される。引抜塔は一般に、牽引装
置（「キャプスタン」）、例えば光ファイバを下方に引
っ張って集積装置へ供給できるモータ駆動のプーリを備
える。集積装置は、通常、光ファイバが巻かれるモータ
駆動のリールから成る。

【０００３】操業状況の多くは、光ファイバが牽引装置
により牽引される速度（引抜速度）が、光ファイバが集
積装置に給送される速度に一致せず、これは例えば牽引
装置と集積装置を駆動するモータ速度の変動に起因す
る。これらの速度間の相違は、目標張力に関してファイ
バ張力の変動を引き起こす。特に、目標張力よりも大き
なファイバ張力はファイバを損傷し、一方また目標張力
よりも低い張力が集積工程を非効率なものとする。

【０００４】この課題を解決するため、牽引装置と集積
装置の間に介挿されて光ファイバの張力を制御できる引
張装置を用いる公知例がある。特に、少なくとも一つの
固定プーリと光ファイバを案内できる一つの可動プーリ
とを備えた公知の引張装置がある。可動プーリを動かす
ことにより、光ファイバの張力を可変することができ
る。以下の説明では、「固定プーリ」なる用語は、軸周
りに自由回転するプーリで軸位置が固定されているプー
リを指し、「可動プーリ」なる用語は、軸周りに自由回
転するプーリで軸位置が可変であるプーリを指す。

【０００５】米国特許第４，７１２，８６６号には、引
抜塔の牽引装置と巻取リール付き集積装置との間に配置
された引張装置が記載されている。この引張装置は、一
対の固定プーリと、錘を搭載した「ダンサーアーム（ｄ
ａｎｃｅｒ ａｒｍ）」とも呼ぶ往復動アーム上に配置
された可動プーリとを備えるものである。ダンサーアー
ムは、従来からある速度制御を働かせるので、ファイバ
は前述の錘によって決まる張力でもって巻取リール上に
巻き付けられる。

【０００６】米国特許第５，７９０，２９２号は、光フ
ァイバの移送工程に関するものであり、とりわけ２つの
プーリを備えた引張装置を牽引装置と巻取リールの間に
介在させた引抜塔が記述されている（図７）。

【０００７】米国特許第４，１３８，０６９号は、光学
ガラス・フィラメントの巻取装置に関するものであり、
牽引装置が融解ガラス源からフィラメントを引き抜き、
引張装置を介して一組の巻取リールに供給する。引張装
置は、２つの固定プーリとダンサーアームの一端に搭載
された１つの可動プーリとを備える。ダンサーアーム
は、ばね又は他の手段が固定プーリから可動プーリを離
間させる一定の力を付与する装置から延びている。

【０００８】引張装置は、引抜塔以外の装置においても
使用できる。米国特許第５，０７６，１０４号には、光
ファイバへの不足荷重を計測する装置が記述されてお
り、ここには一対の固定プーリと１つの可動プーリを備
えた引張装置が設けられている。また、１つの固定の溝
付きホイールと１つの可動の溝付きホイールを備えた引
張装置もまた設けられている。可動ホイールは、固定の
溝付きホイールの下側に配置されていて垂直方向に可動
であり、所定の錘が接続されている。光ファイバは、そ
の給送路において溝付き固定ホイールと溝付き可動ホイ
ールの両方に巻回され、かくして一定張力に保たれる。

【０００９】米国特許第４，５０５，２２２号には、光
ファイバ用の押出被覆装置が記述されており、ここには
巻取リールの僅か上流に引張装置が配置されている。米
国特許第４，１２７，３７０号には、光ファイバ用の押
出被覆装置が記述されており、ここには第１、第２及び
第３のプーリがファイバ巻取リールの僅か下流の装置へ
の入り口に配設されている。第１及び第２のプーリは互
いに離間し、かつ巻取リールから離間して配設されてい
る。第３のプーリは支持されておらず、第１と第２のプ
ーリの間の光ファイバ上に搭載されていて、第３のプー
リの重量により光ファイバが第１のプーリと第２のプー
リの間をＵ字形状になって通過するようになっている。
第３のプーリの位置すなわちファイバ張力がほぼ一定に
保たれるよう、一対の光電池が第３のプーリの垂直位置
を検出して巻取リールの回転速度を制御するのに用いら
れている。

【００１０】出願人は、公知の引張装置では可動プーリ
を位置制御するのに重力或いは所定の弾性動作の少なく
とも一方を使用する必要があり、可動プーリに対し制御
不能の所定の力を付与していることに気づいた。従っ
て、引張装置の応答を修正する目的で可動プーリに付与
される力を変調することは、どうしても不可能である。
従って、公知の装置によって得られる張力制御は、変調
不能型であって、ある動作条件下では不適切となろう。

【００１１】出願人は、光ファイバ引張装置を用いるこ
とで前述の問題が少なくとも一部解決可能であることに
気づいており、この装置には、光ファイバが給送される
可動プーリと、光ファイバに付与される張力を計測する
装置と、張力計測装置によって生成された信号に従って
可動プーリの位置を制御することのできる可動プーリ移
動用の装置が存在する。

【００１２】本発明に係る引張装置は、ファイバガイド
や戻し要素或いは例えば牽引装置や供給装置といった別
種の装置から光ファイバを受け入れることができ、また
張力を自動制御した後に、光ファイバをさらなるガイド
や戻し要素、或いは例えば光ファイバ用の集積装置（特
に、リール巻回装置）へ送り出し供給できるものであ
る。

【００１３】さらに詳しくは、本発明に係る引張装置
は、支持構造に装着した固定プーリと、支持構造に搭載
された直線ガイドに沿って摺動可能なスライダに搭載し
た可動プーリとを備えるものである。

【００１４】引張装置に送り込まれる光ファイバは、所
定長に亙って固定プーリに巻回され、ここから可動プー
リへと送られ、さらに或る長さ巻回される。固定プーリ
と可動プーリの軸間距離は可変され、二つのプーリ間に
延びるファイバ部分の長さ、従ってファイバに付与され
る張力を修正する。固定プーリと可動プーリの軸間距離
を可変するため、上記のごとく、張力計測装置例えば固
定プーリに連動する荷重計と、張力計測装置によって供
給される信号に従ってプーリの軸間距離を制御してファ
イバ張力を自動的にほぼ一定に保つスライダ移動装置が
用いられる。伝動装置は、電動モータと、スライダに対
しモータから動きを伝えるシステムとで構成でき、例え
ば螺子とナットを結合させたシステムは、螺子が直線ガ
イドに平行に延びていてモータの力で回転駆動でき、か
つナットはスライダ又はベルト掛け伝動装置、例えば歯
付きベルト伝動装置に結合される。

【００１５】重力や他の所定の力といった力を用いるこ
となくファイバ張力を自動的に制御するので、前記光フ
ァイバ引張装置は、光ファイバに付与される張力を所望
の方法で変調するのに用いることができる。

【００１６】こうして、可動プーリの動きは、重力や所
定の弾性力とは全く独立に作られ、制御可能な力を付与
することで達成される。かくして、いかなる動作条件の
変化に対しても自らを自動的に適応させる引張装置が提
供される。

【００１７】第一の特徴として、本発明は、光ファイバ
の給送路に用いる光ファイバ引張装置であって、光ファ
イバが少なくとも所定長に亙って巻回される少なくとも
一つの可動プーリを備え、光ファイバに付与される張力
が修正されるよう該可動プーリの位置が可変である引張
装置に係るものであり、前記付与張力を計測し、張力指
示信号を生成する張力計測装置と、前記張力指示信号を
受信し、該張力指示信号に従って可動プーリを移動し、
光ファイバに付与される張力を自動的にほぼ一定に保つ
前記可動プーリ用モータ駆動伝動装置とをさらに備える
ものである。

【００１８】好ましくは、引張装置は、光ファイバが少
なくとも所定長に亙って巻回される固定プーリも備えて
おり、前記固定プーリと前記可動プーリとの軸間距離は
可変であって、光ファイバに付与される張力を修正で
き、前記モータ駆動伝動装置は、前記距離を制御して自
動的に光ファイバに付与される張力をほぼ一定に保つこ
とができる。

【００１９】前記モータ駆動伝動装置は、前記可動プー
リを支持するスライダを移動案内するガイドと、前記ガ
イドに沿って前記スライダを移動するアクチュエータ装
置を備えるものである。

【００２０】前記アクチュエータ装置は、モータをスラ
イダに接続するのに、電動モータの力を受けて回転的に
移動可能な螺子及び前記スライダに結合させたナット、
或いは電動モータとベルト掛け式伝動システム（例え
ば、歯付きベルトを用いるもの）を備えるものである。

【００２１】引張装置は、基準信号及び計測信号を入力
に受け、該入力に応答して前記モータ駆動伝動装置を閉
ループ制御するための操作信号を生成する電子制御装置
を備えるものである。

【００２２】前記電子制御装置は、前記光ファイバに付
与される張力を閉ループ制御するシステムを形成してお
り、光ファイバの張力目標値に比例する張力基準信号
と、光ファイバの張力を指示する前記信号からなる計測
信号とが供給される減算器と、前記減算器の出力から入
力へ供給される張力誤差信号を受け、前記モータ駆動伝
動装置を作動させて前記距離を制御するのに用いる駆動
信号を出力する好ましくは比例・積分・微分型のコント
ローラとを備えるものである。

【００２３】かくして、ファイバ張力の閉ループ制御が
提供され、これによって張力が一定に監視され、計測張
力が基準張力から逸脱するときには必ず伝動装置の直接
介入がをもたらされる。ファイバ張力は、かくして基準
張力に一定に保たれ、特に精細な制御が行われる。

【００２４】好ましくは、前記張力計測装置は、前記固
定プーリに接続されて張力指示信号を生成出力する荷重
計を具備するのがよい。好ましくは、前記モータ駆動伝
動装置は、前記可動プーリを支持するスライダを移動案
内するガイドと、該スライダを前記ガイドに沿って移動
させるアクチュエータ装置とを備え、前記電子制御装置
は、前記ガイドに沿う前記スライダの位置を閉ループ制
御するシステムを構成する。

【００２５】好ましくは、引張装置は、光ファイバを受
け入れる光ファイバ集積装置に対し操作的に接続されて
おり、前記ガイドに沿って前記スライダの位置を閉ルー
プ制御する前記システムは、前記ガイドに沿う前記スラ
イダの基準位置に相関する基準信号と、前記ガイドに沿
う前記スライダの実際の位置に比例する計測信号とが供
給されるもう一つの減算器と、前記もう一つの減算器の
出力から入力へ供給される張力誤差信号を受け、前記集
積装置を動作させるのに用いられるもう一つ駆動信号を
出力するもう一つの好ましくは比例・積分・微分型のコ
ントローラとを備えるものである。

【００２６】前記集積装置は、その上に引張装置からの
光ファイバが巻回される少なくとも一つのモータ駆動の
リールを備えており、このモータ駆動のリールは、電動
モータの動きを受けて回転軸周りに回転可能であり、前
記もう一つ駆動信号は、前記電動モータの制御用に使用
できる信号である。

【００２７】前記電子制御装置は、好ましくは、前記ガ
イドに沿う前記スライダの移動速度に相関する信号を入
力に受け、前記ガイドに沿う前記スライダの実際の位置
に比例する前記計測信号を生成出力する積分器を備える
ものである。

【００２８】こうして、可動プーリが常に基準位置近傍
に保たれ、この基準位置から張力の変動を補償するのに
有効な仕方で可動プーリを動かすことが常に可能である
ことが保証される。かくして、スライダは、可動プーリ
がもはや一方向へは動かし得ない終端位置への位置決め
を許されなくなる。

【００２９】さらなる特徴として、本発明は、光ファイ
バの給送路に沿う光ファイバに付与される張力の制御方
法に関するものであり、該方法が、前記ファイバの付与
張力を修正するのに可変できる長さを有する前記給送路
の一部を形成する工程と、光ファイバに付与される張力
を計測し、前記計測張力に従って前記長さをモータによ
り自動的に制御し、光ファイバに付与される張力をほぼ
一定に保つ工程とを備えるものである。

【００３０】好ましくは、この方法は、ファイバの目標
張力に比例する少なくとも一つの基準信号と、この張力
計測工程で生成され、光ファイバに実際に受ける張力に
比例する計測信号とに従い、前記光ファイバに付与され
る張力を閉ループ制御する工程を備えるものである。

【００３１】前記張力の閉ループ制御の工程は、好まし
くは、前記計測信号を前記張力基準信号と比較し、張力
誤差信号を生成する工程と、前記誤差信号を処理し、モ
ータにより前記長さを修正してファイバ内の張力をほぼ
一定に保つのに用いる駆動信号を生成出力する工程とを
備えるものである。

【００３２】本方法は、好ましくは、可動部材の目標位
置に比例する少なくとも一つの基準信号と、張力計測工
程で生成され、前記可動部材の現在位置に比例する計測
信号とに従い、前記可動部材の位置を閉ループ制御する
工程を備えるものであり、前記可動部材の位置の変化が
前記長さの変化を引き起こすものである。

【００３３】本方法は、好ましくは、光ファイバを前記
給送路の端部に集積する工程を備え、前記可動部材の位
置の閉ループ制御の工程は、前記位置計測信号を前記位
置基準信号と比較し、位置誤差信号を生成する工程と、
前記位置誤差信号を処理し、光ファイバが集積される速
度を修正するのに用いる駆動信号を生成出力する工程と
を含むものである。

【００３４】さらなる特徴として、本発明は、光ファイ
バ処理システム、例えば引抜塔や押し出し工程や光ファ
イバの破断強さ計測装置に係り、そこには例えば光ファ
イバ牽引装置といった光ファイバ源から光ファイバを受
け入れて、例えばモータ駆動のリールといった光ファイ
バを集積する装置へ光ファイバを送出供給する光ファイ
バ引張装置が存在し、該引張装置が、光ファイバが少な
くとも所定長に亙って巻回される少なくとも一つの可動
プーリを備え、光ファイバに付与される張力を修正する
ため該可動プーリの位置が可変であり、さらに前記付与
張力を計測し、張力指示信号を生成する張力計測装置
と、前記張力指示信号を受け、該張力指示信号に従って
可動プーリを移動し、光ファイバに付与される張力を自
動的にほぼ一定に保つことのできる前記可動プーリ用の
モータ駆動伝動装置とを備えるものである。

【００３５】好ましくは、このシステムは、光ファイバ
に付与される張力の閉ループ制御システムを構成し得る
電子制御装置を備えるものであり、この装置が、光ファ
イバの張力目標値に比例する張力基準信号と、張力を指
示する前記信号からなる計測信号とが供給される減算器
と、前記減算器の出力から入力へ供給される張力誤差信
号を受け、前記モータ駆動伝動装置を作動させて前記距
離を制御するのに用いる駆動信号を生成出力するコント
ローラとを備えるものである。

【００３６】好ましくは、前記モータ駆動伝動装置は、
前記可動プーリを支持するスライダが移動案内されるガ
イドと、前記スライダを前記ガイドに沿って動かすアク
チュエータ装置とを備え、前記電子制御装置は、前記ガ
イドに沿って前記スライダの位置を閉ループ制御するシ
ステムを備えるものである。

【００３７】好ましくは、引張装置は、光ファイバ集積
装置に操作的に接続されており、前記ガイドに沿う前記
スライダの位置の閉ループ制御用の前記システムは、前
記ガイドに沿う前記スライダの基準位置に相関する基準
信号と、前記ガイドに沿う前記スライダの実際の位置に
比例する計測信号とが供給されるもう一つの減算器と、
前記もう一つの減算器の出力から入力へ供給される張力
誤差信号を受け、前記集積装置を動作させるのに用いる
もう一つ駆動信号を出力するもう一つのコントローラ、
好ましくは比例・積分・微分コントローラとを備えるも
のである。

【００３８】以下、これに限定されるものではないが、
発明の好ましい実施形態を表す添付図面を参照し、本発
明を説明する。図１において、符号１は光ファイバ引張
装置全体を指す。

【００３９】引張装置１は、フレーム（図示せず）に搭
載された支持パネル（例えば、金属からなる）３を備え
ており、フレームは例えば水平又は垂直位置において支
持パネル３を固定的に位置決めしている。

【００４０】引張装置１はまた、この場合は特別に支持
パネル３に搭載された２個の筒状ロッド１２ａ，１２ｂ
により形成された少なくつも一つの直線ガイド５と、直
線ガイド５に沿って往復動可能で、以下において可動プ
ーリと呼ぶ第１のプーリ９を支持するスライダ７とを備
える。スライダ７の移動方向は、図１においてＤをもっ
て指示される。

【００４１】筒状ロッド１２ａ，１２ｂは、互いに平行
に配置されていて、それぞれの端部が支持パネル３に固
着された一対の支持部材１５ａ，１５ｂにより担持され
ている。スライダ７は、平面図上では矩形形状であって
よく、かつそれぞれロッド１２ａ，１２ｂに係合する摺
動要素７ａ，７ｂを備えてよい。例えば、スライダ７と
ロッド１２ａ，１２ｂの摺動係合は、摺動軸受１８やボ
ール軸受のカラーをもって形成することができる。

【００４２】可動プーリ９は、好ましくは、可動プーリ
９の回転軸がスライダ７の移動方向Ｄに垂直となるよう
スライダ７から垂直に延びるピン２０に搭載されてい
る。スライダ７は、電動モータ２４、好ましくはロッド
１２ａ，１２ｂ間に配置されて両ロッドと平行に延びる
螺子２６に接続された出力軸を有するモータの動力でも
って動かされる。モータ２４は、パネル３に固着された
ブラケット２８上に突設することができ、螺子２６の端
部は、好ましくは、同様にパネル３に固着された対応す
る支持部材３０ａ，３０ｂによって支持されている。螺
子２６は、スライダ７の可動プーリ９とは反対側の側面
に固着された周回ボールナット（図示せず）に結合され
ると好都合である。

【００４３】これ以外にも、モータ２４から可動プーリ
９への伝達動作は、例えば歯付きベルト（図示せず）を
備えたベルト伝動によっても提供可能である。引張装置
１はまた、以下において固定プーリと呼ぶ第２のプーリ
を備えており、これが、例えばモータ２４により占有さ
れたのと反対側のパネル３の一部にパネル３に対し好ま
しくは垂直に延びるピン３３に搭載されている。

【００４４】固定プーリ３２は、好ましくは可動プーリ
９と同じ直径を有しており、プーリ９と３２の回転軸は
好ましくは互いに平行である。伝動モータ２４の回転
は、ガイド５に沿うスライダ７の直線運動をもたらし、
かくして可動プーリ９と固定プーリ３２の回転軸間の距
離Ｄｐが修正される。

【００４５】特に、距離Ｄｐは、スライダ７がモータ２
４から遠い方のブラケット１５ａ，１５ｂに係止される
第１の終端位置（図示せず）にあるときの最小値（Ｄｐ
Ｍｉｎ）と、スライダ７がモータ２４に近い方のブラケ
ット１５ａ，１５ｂに係止する第２の終端位置（図示せ
ず）にあるときの最大値（ＤｐＭａｘ）との間で連続的
に可変である。

【００４６】引張装置１は、支持パネル３に接続できて
パネル３が搭載する全部を収容できる透明な保護筺体
（荷馬車屋、図示せず）を備えることもできる。引張装
置１は、光ファイバ３５の給送路、例えば光ファイバ用
引抜塔（図示せず）に適合させることができ、光ファイ
バ源３７（概略図示）から光ファイバを受け入れること
ができる。ここで考えられる非限定的な例は、光ファイ
バ源３７は光ファイバ引抜塔（図示せず）の牽引装置
（「キャプスタン」）である。さもなくば、光ファイバ
源３７は光ファイバを戻すか案内する部材又は装置或い
は光ファイバの供給リールであってもよい。

【００４７】光ファイバ３５は、牽引装置３７から固定
プーリ３２に向けて延びて直線部３５ａを形成してお
り、固定プーリ３２の周りに（例えば、１８０°に亙っ
て）巻回されており、固定プーリ３２と可動プーリ９の
間を延びて第２の直線部３５ｂを形成しており、可動プ
ーリ９の周りに（１８０°に亙って）巻回されており、
最後は可動プーリ９とさらに装置４０の間を延び、かく
して第３の直線部３５ｃを形成している。ここで考えら
れる非限定的な例は、装置４０（概略図示）は、光ファ
イバ３５を巻回することのできるモータ駆動のリール４
２を備えた集積装置である。モータ駆動のリール４２
は、電動モータ４５の動きに従って回転軸４３の周りに
回転駆動できるようになっている。さもなくば、装置４
０は、光ファイバを返送したり案内したりするための部
材或いは装置であってもよい。

【００４８】必須ではないが、好ましくは、直線部３５
ａ，３５ｂ，３５ｃは互いに平行であるのがよい。装置
３７と引張装置１との間及び引張装置１と装置４０との
間には、図１には簡単化のため図示しなかった戻しプー
リを設けるのが好都合である。

【００４９】電子制御回路５０は、対応する駆動回路
（「ドライバ」）２４ｐ，４５ｐを介して、電動モータ
２４と電動モータ４５を制御することができる。引張装
置１は、張力計測装置５６、例えば好ましくは固定プー
リ３２のピン３３に接続された荷重計を備えるのが好都
合である。張力計測装置５６は、光ファイバ３５が受け
る張力に比例する信号Ｔｍｉｓを生成でき、電子制御ユ
ニット５０に対し信号Ｔｍｉｓを供給する電子制御ユニ
ット５０に接続されている。

【００５０】特に図２を参照するに、電子ユニット５０
が詳しく図解してある。電子ユニット５０は、ファイバ
の目標張力に比例する信号Ｔｏと光ファイバ３５が実際
に受ける張力に比例するＴｍｉｓとが供給される減算器
６０を備えている。減算器６０は、誤差信号ε＝ΔＴ＝
Ｔｏ−Ｔｍｉｓ（張力誤差）を生成し、この誤差信号を
コントローラ、特にＰＩＤ（比例・積分・微分）型のコ
ントローラに供給するが、このコントローラは、出力信
号ω（電圧作動型の駆動回路２４ｐに両用可能な電圧信
号）を生成出力する。

【００５１】ＰＩＤコントローラは、入力信号をＳｉを
受けて、通常以下に規定される出力信号Ｓｏを生成する
コントローラである。 Ｓｏ(t)＝Ｋｐ｛Ｓｉ(t)＋(１/Ｔｉ)∫Ｓｉ(t)ｄｔ＋Ｔ
ｄ・ｄＳｉ(t)/ｄｔ｝ ただし、積分項の積分区間は、０からｔまでである。

【００５２】ＰＩＤコントローラは、従って３個の定数
Ｋｐ，Ｋｉ＝Ｋｐ／Ｔｉ，Ｋｄ＝Ｋｐ・Ｔｄによって特
定される。信号ωは、（公知の）駆動回路２４ｐによっ
て電力信号に変換され、モータ２４を動作させる。モー
タ２４の回転速度は、従って信号ωに相関する。信号ω
はまた、変換ユニット６４に供給され、ガイド５に沿う
スライダ７の線形移動速度に相関する出力信号Ｖを生成
出力する。

【００５３】実際は、モータ２４の最高速度（毎秒回転
数ｒ．ｐ．ｓ）をＶ_maxとし、ω_maxを最高速度Ｖ_maxに
関連する信号ωの（電圧）値とし、螺子のピッチをｐと
し、（コントローラ６２から出力される）時刻ｔにおけ
る信号ωの汎用値（ｇｅｎｅｒｉｃ ｖａｌｕｅ）をω
（ｔ）とすると、変換ユニット６４は信号Ｖを生成出力
し、時刻ｔにおけるその値Ｖ（ｔ）は、 Ｖ（ｔ）＝（Ｖ_max／ω_max）・ω（ｔ）・ｐ で与えられる。

【００５４】実際には、変換ユニット６４には、スライ
ダ７の線形速度に対する螺子２６の回転角度に関する変
換関数が実装されている。信号Ｖは、さらなる変換ユニ
ット６６に供給され、このユニットが信号Ｖを積分し、
ガイド５に沿うスライダ７の瞬間的な位置に関係する信
号Ｐｍｉｓ（電圧）を生成出力する。

【００５５】位置信号Ｐｍｉｓは減算器７０に供給さ
れ、そこにはガイド５に沿うスライダ７の目標位置に比
例する信号Ｐｏもまた供給される。好ましくは、スライ
ダの目標位置は、第１と第２の終端位置の中間の位置に
あるのがよい。

【００５６】減算器７０は、誤差信号ε＝ΔＰ＝Ｐｏ−
Ｐｍｉｓを生成出力し、この誤差信号をコントローラ７
２（特に、ＰＩＤ（比例・積分・微分）コントローラ）
に供給し、コントローラは、変換後に（公知の）駆動回
路４５ｐにより動力信号に変換される出力信号ωｂを生
成し、モータ４５を駆動する。信号ωｂは、リール４２
の回転速度に相関する。

【００５７】動作時には、集積装置が入来する光ファイ
バ３５に対し牽引装置３７の出力がもたらす速度よりも
高い速度を分与するときは、ファイバ張力Ｔｍｉｓは増
大し、目標値Ｔｏから逸脱する。

【００５８】その結果、張力誤差ΔＴ（この場合、負の
値をとる）が絶対値において増大し、コントローラ６２
は駆動回路２４ｐを介してモータ２４を回転駆動し、こ
れによりスライダ７が第１の終端位置まで動かされ、そ
の結果２つのプーリ９，３２間に位置するファイバ部分
３５ｂの距離Ｄｐと長さが減少する。部分３５ｂの長さ
の減少が、かくしてファイバ張力をほぼ一定に保つべく
ファイバ張力の増加に対抗する。

【００５９】逆に、集積装置４０が入来する光ファイバ
３５に対し牽引装置３７の出力がもたらす速度よりも低
い速度を分与するときは、ファイバ張力Ｔｍｉｓが減少
し、目標値Ｔｏから逸脱する。その結果、張力誤差ΔＴ
（この場合、正の値をとる）が増大し、コントローラ６
２は駆動回路２４ｐを介してモータ２４を回転駆動し、
これによりスライダ７が第２の終端位置に向けて動かさ
れ、その結果距離Ｄｐと部分３５ｂの長さとが増大す
る。部分３５ｂの長さの増大が、ファイバ張力をほぼ一
定に保つべくファイバ張力の減少に対抗する。

【００６０】かくして、張力のモータ駆動閉ループ制御
がなされ、これがファイバ張力を目標値Ｔｏへ復帰させ
る。さらに、ユニット６６は、信号Ｖ（スライダ７の線
形速度に相関）を積分することにより、ガイド５に沿う
スライダ７の瞬間位置Ｐｍｉｓを決定する。この瞬間位
置は目標位置Ｐｏと比較され、変換ユニット７２により
処理された位置誤差ΔＰが、モータ４５の回転速度の変
分を生成する。特に、スライダ７が基準位置よりも第１
の終端位置（図１ではスライダ７が左方に移動した状
態）に近づくと、制御システムはモータ４５の回転速度
を減少させ、これによりファイバ３５内の張力が減少
し、張力制御ループが、この張力変動を補償すべく（モ
ータ２４と螺子２６とにより）スライダ７を第２の終端
位置（すなわち、図１の右方）へ向けて移動させ、かく
して位置変動が補償される。

【００６１】さらに、スライダ７が基準位置よりも第２
の終端位置へ近づくと、（図１においてスライダ７が右
方に移動した状態で）、制御システムはファイバ３５内
の張力が増大するようモータ４５の回転速度を増大さ
せ、張力制御ループが、この張力変動を補償すべく（モ
ータ２４と螺子２６とにより）スライダ７を第１の終端
位置（すなわち、図１の左方）へ向けて移動させ、かく
して位置変動が補償される。

【００６２】こうして、閉ループ位置制御がなされ、ス
ライダを目標位置Ｐｏへと復帰させる。要望があれば、
位置コントローラは廃止してもよい。その場合、制御装
置は、符号６４，６６，７０，７２，４５ｐで表される
構成要素を含まない。

【００６３】上の記述は、可動プーリ９の動きが電動モ
ータ２４の動きにのみ依存し、かつ可動プーリ９に付与
される重力や他の力（例えば、弾性力）とは全く独立し
ている点において、本発明が利点を有することを如実に
示すものである。これは、モータ２４に付与される操作
信号に従って自動的に制御し得る値の力が光ファイバ３
５に付与されることを意味する。引張装置１は（牽引速
度の変動やスライダ７の位置変化などの）動作要求のい
かなる変化に対しても自らを自動的に適応させ、ファイ
バに対して付与される張力値を目標値に復帰させる。

【００６４】さらに、可動プーリ９は常に基準位置（特
に、ガイド５の中央位置）近くに保たれ、そこから（右
方或いは左方へ）常に有効な仕方で動かすことができ、
効率よく張力変化に対抗することが保証される。すなわ
ち、スライダ７は、スライダの２方向中の一方向の移動
がもはや不可能とされる第１及び第２の終端位置近くへ
の位置決めを阻止される。

【００６５】引張装置１は、異なる型の装置、例えば引
抜塔や、押し出し工程や、破断歪について光ファイバを
試験するための試験装置（「選定装置（ｓｃｒｅｅｎｉ
ｎｇａｐｐａｒａｔｕｓ）」としても公知）に用いるこ
ともできる。

【００６６】引抜塔は、ガラス材料の予成型品（ｐｒｅ
ｆｏｒｍ）を融解する炉と、融解した予成型品から生成
された光ファイバを下方に引き出す牽引部材（すなわち
「キャプスタン」、例えば単一プーリ型又は２プーリ型
のうちの一方）と、炉と牽引部材との間に配置されて光
ファイバに保護膜を被覆する被覆装置と、牽引部材から
ファイバを受け取るファイバ巻取リールとを備える。引
張装置１は、前述したように、牽引部材と巻取リールと
の間に配置するのが好都合である。

【００６７】押し出し工程は、複数の光ファイバがワイ
ヤ形状支持要素とともに給送される処理工程であり、こ
の工程に沿って高分子材料を支持要素上に押し出し、こ
れにより光ファイバを組み入れて支持要素の周囲の位置
に固着された状態で保持するようにし、かくして光ケー
ブルの光コアを形成する。押し出し工程は、通常、支持
要素のための巻取リールと、複数のファイバ供給リール
と、入口においてファイバと支持要素の両方を受け入れ
ることのできる押し出し機と、押し出し機内で形成され
た光コアを押し出し機から受け取る冷却容器と、最終巻
取リールとを備えるものである。押し出し工程中、引張
装置１は、例えば各ファイバ供給リールの下流側に配置
される。

【００６８】選定装置は、通常、ファイバが所定の張力
に耐え得るかを検査するのに用いられ、従って重大な構
造上の欠陥とは無関係である。選定装置は、一般に、光
ファイバ用の供給リールと、光ファイバ用の巻取リール
と、供給リールと巻取リールとの間で光ファイバ用通路
を形成し、かつ給送中に光ファイバに対し所定の張力を
分与できる複数のガイド及び／又は戻し要素を備えるも
のである。選定装置では、装置１は前記給送路の任意の
箇所に配置することができる。

【００６９】終わりに当たり、本発明の保護範囲から逸
脱することなく、記述した装置に対し修正と変形を施せ
ることは明白である。特に、スライダ７（スライダ７に
結合された螺子２６とナット）を動かすシステムは、前
記したものとは異なるものとすることができ、例えばス
ライダ７に接続した２つの端部プーリ間で可動の歯付き
ベルト（図示せず）でもよい。

【００７０】最後に、ガイド５に沿うスライダ７の位置
Ｐｍｉｓは、図２に示したような間接的な方法（すなわ
ち、速度測定値に従う方法）ではなく、例えばガイド５
に沿って配列したフォトセル列や光学ストリップ（すな
わち、例えば図示しない一次元配列ＣＣＤといった一次
元配列光検知部品）といった位置センサ列（図示せず）
を用い、直接的な方法により測定することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる光ファイバ用引張装置の平面図で
ある。

【図２】本発明による図１の制御装置用の電子ユニット
のブロック線図である。

【符号の説明】

１ 引張装置 ３ 支持パネル ３ａ，３ｂ，１５ａ，１５ｂ 支持部材 ５ ガイド（モータ駆動伝動装置） ７ スライダ（モータ駆動伝動装置） ７ａ，７ｂ 摺動要素 ９ 可動プーリ １２ａ，１２ｂ 筒状ロッド １８ 摺動軸受 ２０，３３ 軸 ２４ 電動モータ（アクチュエータ装置，モータ駆動伝
動装置） ２４ｐ，４５ｐ 駆動回路 ２５，３５ 光ファイバ ２６ 螺子（アクチュエータ装置，モータ駆動伝動装
置） ２８ ブラケット ３２ 固定プーリ ３７ 光ファイバ源 ４０ 光ファイバ集積装置 ４２ モータ駆動のリール ４５ 電動モータ ５０ 電子制御装置（モータ駆動伝動装置） ５６ 張力計測装置 ５６ 荷重計 ６０，７０ 減算器 ６２，７２ コントローラ ６６ 積分器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591011856 Ｐｉｒｅｌｌｉ Ｃａｖｉ ｅ Ｓｉｓｔ ｅｍｉ Ｓ．ｐ．Ａ (72)発明者 ロベルト・パタ イタリア国 24121 ベルガモ，ヴィア・ デイ・パルティジャンニ 10 (72)発明者 フランコ・ヴェロネリ イタリア国ミラノ，20020 ライナテ，ヴ ィコロ・ストッパーニ ５

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ（３５）の給送路に用いる光
   ファイバ引張装置であって、光ファイバ（３５）が少な
   くとも所定長に亙って巻回される少なくとも一つの可動
   プーリ（９）を備え、光ファイバ（３５）への付与張力
   が修正できるよう該可動プーリ（９）の位置が可変であ
   る前記引張装置において、 前記付与張力を計測し、張力指示信号（Ｔｍｉｓ）を生
   成出力する張力計測装置（５６）と、 前記可動プーリ（９）用のモータ駆動伝動装置（２４，
   ２６，５，７，５０）であって、前記張力指示信号（Ｔ
   ｍｉｓ）を受け、該張力指示信号（Ｔｍｉｓ）に従って
   可動プーリを移動し、光ファイバ（３５）に付与される
   張力を自動的にほぼ一定に保つ装置とを備える、 ことを特徴とする、前記装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 光ファイバ（３５）が少なくとも所定長に亙って巻回さ
   れる固定プーリ（３２）をさらに備え、 前記固定プーリ（３２）の軸（３３）と前記可動プーリ
   の軸（２０）との間の距離（Ｄｐ）は可変であって、光
   ファイバに付与される張力を修正でき、 前記モータ駆動伝動装置（２４，２６，５，７）は、前
   記距離（Ｄｐ）を制御して光ファイバに付与される張力
   を自動的にほぼ一定に保つ、 ことを特徴とする、装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の装置において、 モータ駆動伝動装置（２４，２６，５，７）は、 前記可動プーリ（９）を支持するスライダ（７）を移動
   案内するガイド（５）と、 前記ガイド（５）に沿って前記スライダ（７）を移動す
   るアクチュエータ装置（２６，２４）と、 を備えることを特徴とする、装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、 前記アクチュエータ装置は、 電動モータ（２４）の力を受けて回転的に移動可能な螺
   子（２６）と、 前記スライダ（７）に結合させたナットと、 を備えることを特徴とする、装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の装置において、 前記アクチュエータ装置が、電動モータ（２４）とベル
   ト掛け式伝動システムとを備える、 ことを特徴とする、装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の装置において、 基準信号（Ｔｏ，Ｐｏ）及び計測信号（Ｔｍｉｓ，Ｐｍ
   ｉｓ）を入力として受け、該入力信号に応答して、前記
   モータ駆動伝動装置（２４，２６，５，７）を閉ループ
   制御するための操作信号（２４ｐ，４５ｐ）を生成する
   電子制御装置（５０）を備える、 ことを特徴とする、装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の装置において、 前記電子制御装置（５０）は、前記光ファイバ（３５）
   に付与された張力を閉ループ制御するシステムを形成し
   ており、 光ファイバの張力目標値に比例する張力基準信号（Ｔ
   ｏ）と、前記張力指示信号からなる計測信号（Ｔｍｉ
   ｓ）とが供給される減算器（６０）と、 前記減算器（６０）の出力から入力へ供給される張力誤
   差信号（ε＝ΔＴ＝Ｔｏ−Ｔｍｉｓ）を受け、前記モー
   タ駆動伝動装置（２４，２６，５，７）を動作させて前
   記距離（Ｄｐ）を制御するのに用いる駆動信号（ω）を
   出力するコントローラ（６２）、とを具備することを特
   徴とする、装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の装置において、 前記コントローラ（６２）は、比例・積分・微分動作型
   （ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｄｅ
   ｒｉｖａｔｉｖｅ）のコントローラからなる、 ことを特徴とする、装置。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の装置において、 前記張力計測装置（５６）は、前記固定プーリ（３２）
   に接続されて前記張力指示信号（Ｔｍｉｓ）を出力する
   荷重計（ｌｏａｄ ｃｅｌｌ）（５６）からなる、 ことを特徴とする、装置。
10. 【請求項１０】 請求項６又は７に記載の装置におい
    て、 前記モータ駆動伝動装置（２４，２６，５，７）は、 前記可動プーリ（９）を支持するスライダ（７）を移動
    案内するガイド（５）と、 該スライダ（７）を前記ガイド（５）に沿って移動させ
    るアクチュエータ装置（２６，２４）とを備え、 前記電子制御装置（５０）は、前記ガイド（５）に沿う
    前記スライダ（７）の位置を閉ループ制御するシステム
    を構成する、 ことを特徴とする、装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の装置において、 該装置は、引張装置から光ファイバを受け入れて集積し
    得る光ファイバ集積装置（４０）に操作的に接続され、 前記ガイド（５）に沿って前記スライダ（７）の位置を
    閉ループ制御する前記システムは、 前記ガイド（５）に沿う前記スライダ（７）の基準位置
    に相関する位置基準信号（Ｐ_O）と、前記ガイド（５）
    に沿う前記スライダ（７）の実際の位置に比例する計測
    信号（Ｐｍｉｓ）とが供給されるもう一つの減算器（７
    ０）と、 前記もう一つの減算器（７０）の出力から入力へ供給さ
    れる位置誤差信号（ε＝ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｍｉｓ）を受
    け、前記集積装置（４０）を動作させるのに用い（４５
    ｐ）られるもう一つの駆動信号（ωｂ）を出力するもう
    一つのコントローラ（７２）とを備える、 ことを特徴とする、装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の装置において、 前記もう一つのコントローラ（７２）は、比例・積分・
    微分動作型のコントローラからなる、 ことを特徴とする、装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の装置において、 前記集積装置（４０）は、引張装置（１）からの光ファ
    イバ（２５）が巻回される少なくとも一つのモータ駆動
    リール（４２）を備えており、 前記モータ駆動のリール（４２）は、電動モータ（４
    ５）の動きを受けて回転軸（４３）周りに回転し、前記
    もう一つ駆動信号（ωｂ）は、前記電動モータ（４５）
    の制御のために用い（４５ｐ）られる、 ことを特徴とする、装置。
14. 【請求項１４】 請求項１１に記載の装置において、 前記電子制御装置（５０）は、前記ガイド（５）に沿う
    前記スライダ（７）の移動速度に相関する入力信号
    （Ｖ）を受け、前記ガイド（５）に沿う前記スライダ
    （７）の実際の位置に比例する前記計測信号（Ｐｍｉ
    ｓ）を出力する積分器（６６）を備える、 ことを特徴とする、装置。
15. 【請求項１５】 光ファイバ（３５）の給送路に沿う光
    ファイバに付与される張力の制御方法であって、前記フ
    ァイバに付与される張力を修正するために可変される長
    さ（Ｄｐ）を有する前記給送路の一部（３５ｂ）を形成
    する工程を含む前記方法において、 光ファイバに付与される張力を計測（５６）する工程
    と、 前記計測された張力に従い前記長さ（Ｄｐ）をモータに
    より自動的に制御し、光ファイバに付与される張力をほ
    ぼ一定に保つ工程とを備える、 ことを特徴とする、方法。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の方法において、 ファイバの目標張力に比例する少なくとも一つの基準信
    号（Ｔｏ）と、張力計測工程で生成され、光ファイバが
    実際に受ける張力に比例する計測信号（Ｔｍｉｓ）とに
    従い、前記光ファイバに付与される張力を閉ループ制御
    する工程を備える、 ことを特徴とする、方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の方法において、 前記張力の閉ループ制御の工程は、前記張力基準信号
    （Ｔｏ）を前記計測信号（Ｔｍｉｓ）と比較（６０）
    し、張力誤差信号（ε＝ΔＴ＝Ｔｏ−Ｔｍｉｓ）を生成
    する工程と、 前記誤差信号を処理（６２）し、モータにより前記長さ
    （Ｄｐ）を修正してファイバ張力をほぼ一定に保つのに
    用いる駆動信号を生成出力する工程とを備える、 ことを特徴とする、方法。
18. 【請求項１８】 請求項１５に記載の方法において、 可動部材（７）の目標位置に比例する少なくとも一つの
    基準信号（Ｐｏ）と、前記可動部材の現在位置に比例す
    る計測信号（Ｐｍｉｓ）とに従い、前記可動部材の位置
    を閉ループ制御する工程を備え、 前記可動部材（７）の位置変化が前記長さ（Ｄｐ）の変
    化を引き起こす、ことを特徴とする、方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の方法において、 光ファイバは前記給送路の端部に集積され、 前記可動部材（７）の位置の閉ループ制御の工程は、前
    記位置基準信号（Ｐｏ）を前記位置計測信号（Ｐｍｉ
    ｓ）と比較（７０）し、位置誤差信号（ε＝ΔＰ＝Ｐｏ
    −Ｐｍｉｓ）を生成する工程と、 前記位置誤差信号を処理（７２）し、光ファイバが集積
    される速度を修正するのに用い（４５ｐ）られる駆動信
    号（ωｂ）を生成出力する工程と、 を含むことを特徴とする、方法。
20. 【請求項２０】 光ファイバ処理システムであって、光
    ファイバ源（３７）と、該光ファイバ源（３７）から光
    ファイバ（３５）を受け入れる光ファイバ引張装置
    （１）と、引張装置（１）から光ファイバを受け入れる
    光ファイバ集積装置（４０）とを備え、 前記引張装置（１）は、光ファイバ（３５）が少なくと
    も所定長だけ巻回される少なくとも一つの可動プーリ
    （９）を備え、前記可動プーリ（９）の位置は、前記光
    ファイバに付与される張力が修正できるよう可変である
    前記システムにおいて、 前記引張装置（１）は、前記付与張力を計測して張力指
    示信号（Ｔｍｉｓ）を生成する計測装置（５６）と、 前記張力指示信号を受けて該張力指示信号に従って可動
    プーリ（９）を動かし、ファイバ張力を自動的にほぼ一
    定に保つモータ駆動伝動装置（７，２４，２６）とを備
    える、 ことを特徴とする、システム。