JP4824255B2 - 可変張力ファイバ巻取 - Google Patents
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Description
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、一般的に光ファイバに関し、特に、スプールに光ファイバを巻回する方法に関する。
【0002】
2.技術的背景
線引工程によって製造された光ファイバ(以下「ファイバ」)は、容易に輸送できるユニットに梱包されねばならない。典型的には、これはスプールにファイバを巻回することによってなされる。ファイバは、ファイバ製造の中間の工程および/または試験工程との間を移送するようにスプールに保管してもよく、或いはスプールの状態で得意先に出荷してもよい。ファイバ製造設備において、ファイバは試験のためにスプールから巻戻される。ファイバは、また、顧客によって、光ファイバケーブルを製造する工程で巻戻される。従って、スプールに巻回されたファイバの巻取品質は重要であり、ファイバに破損やどのような種類の汚損もなく、ファイバをスプールから引き出すこと(別名、巻出(paid off))ができるようでなければならない。
【0003】
典型的には、ファイバは一定の巻取張力のもとにスプールに巻回される。巻取張力は、ファイバがスプールに巻回されるときのファイバ内の張力荷重と称される。これは、ファイバ巻取経路内でダンサプーリ(dancer pulley)を移動させることによってなされ、巻取経路を通るファイバ長がどんなに増減しても、ファイバへの一定の張力が維持される。プーリは、ファイバに張力を発生する方向性を持った力を付勢する。
【0004】
巻取張力が低いと、巻取品質が低下する虞がある。巻取の欠陥には、緩い巻取や犬の骨(dogbone)がある。緩い巻取の場合、ファイバはスプールの周囲に確実に巻回されず、スプールから容易に解け、および/またはスプール上で移動して、ファイバの巻出工程を妨げる虞がある。
【0005】
巻取中に生じ得る、ファイバ巻取の他の欠陥は「犬の骨」である。犬の骨は、スプールの表面全体に亘り巻回されたファイバと比較して、ファイバの開始時にスプールのフランジの一方或いは両方で過度に蓄積された時に生じる。これはスプールのフランジの両方で同時に発生することが多い。
【0006】
他方、高すぎる張力は、ファイバに形成された被覆層の過度の変形を生じることがある。ファイバ被覆の回復不可能な変形は、一般に「フラットスポット」と称される。これは、ファイバが、ファイバ線引工程中に高すぎる張力のもとで巻回されたときに典型的に生じる。ファイバ線引時の巻取中に、ファイバ被覆は、なお依然として柔軟である可能性がある。スプール上のファイバの層間の圧力は、張力をかけてファイバを巻回することから生じるが、2つ以上のファイバ間の接触点で被覆の変形を引き起こす可能性がある。圧力が十分高いと、被覆の弾性変形の限界をこえて、回復不可能なフラットスポットが形成される。過度に高い張力のもとでファイバを巻回すると、ファイバの破損を生じる虞もある。
【0007】
発明の概要
本発明の1つの態様は、スプールにファイバを巻回する方法である。この方法は、光ファイバがスプールに蓄積されるに従い、横荷重の百分率変化がパック半径約の約6.35mm(約0.25インチ)の変化毎に約−3.4%より大きくなるように、光ファイバに加わる目標張力を変化させる工程を有する。本発明の態様は、また、光ファイバがスプールに蓄積されるに従って、パック半径の変化毎の横荷重の変化が約−18.0N/m2より大きい量になるように、目標張力を変化させる工程を有する。
【0008】
本発明の追加の態様は、スプール上に光ファイバを巻回する方法である。この方法は、スプールにファイバを巻回する最後にファイバに付加される目標張力が、スプールにファイバを巻回する開始時の目標張力より少なくとも約0.1%以上変化するように、ファイバがスプールに蓄積されるに従って、光ファイバに付加される目標張力を変化させる工程を含む。
【0009】
本発明の他の態様は、スプール上に光ファイバを巻回する方法であり、この方法は、スプール上にファイバが蓄積されるに従って、ファイバに付加される横荷重が、巻回されるファイバを通して略一定であるように、ファイバに付加される目標張力を増加させる工程を含む。
【0010】
本発明には多数の利点がある。例えば、本発明を実施することにより、スプールに巻回されるファイバの巻取品質が改善される。本発明を実施することにより、巻取品質を悪化させることなく、ファイバに形成される被覆の永久的な変形も防止する。本発明を実施することで、スプールの使用可能な寸法を増大させるという利点をさらにもたらす。利用可能なスプールの寸法が増大することにより、生産量を増大させ、また、稼働率を増大させることができる。また、本発明を現在の製造設備に適用して、ファイバが連続的に線引されてスプール上に巻回されるように実施してもよい。
【0011】
本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に示す、そして、ある程度、当業者にとって説明により容易に理解でき、或いは以下の詳細な説明、請求の範囲、添付図面を含む、ここに説明された発明を実施することにより認識できよう。
【0012】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、本発明の単なる例示であり、請求の範囲に示された本発明の本質および特徴を理解するための概要或いは骨組みを提供することを意図したものであることが理解されるべきである。添付図面は、本発明の一層の理解をもたらすために含まれ、且つ導入されて本明細書の一部を構成する。図面は本発明の種々の実施形態を示し、また、説明とともに本発明の原理および作用を説明するのに役立つ。
【0013】
発明の詳細な説明
実施例が添付図に示された、本発明の好ましい実施形態について詳細に参照する。可能な場合は、同じ部品或いは同様な部品を参照するために、図面全体に亘って同じ参照番号が使用されている。
【0014】
一定の張力のもとにファイバを巻回することが、最適な巻取品質および/またはフラットスポットを最少にするために最もよい手法ではないことが判った。スプールの湾曲は、ファイバの張力から横荷重力成分を生成する。横荷重は、スプールに巻回されるファイバの表面に垂直な力を付勢する。横荷重は、ファイバの巻取張力を、スプールに巻回されたファイバの曲率半径で割った値として定義される。一定のファイバ張力の場合、巻回の間スプールに多くのファイバが蓄積されるにつれて、巻回されたファイバに付加される横荷重力は減少する。
【0015】
巻取圧力は、2本のファイバの間の接触領域に亘って分散された横荷重である(巻取圧力=横荷重/接触面積)。従って、一定の張力での巻回にもかかわらず、スプールに巻回されるファイバの半径が増大するに従い巻取圧力は低下する。高すぎる巻取圧力は、ファイバの保護被覆を変形させることがある。一定の巻取張力にもかかわらず、巻取中にスプールを調べると、スプールのバレルの巻取圧力は比較的高い。高い巻取圧力は、緩い巻取を避けるためによい条件であるが、高い巻取圧力は巻回されたファイバ上にフラットスポットを形成する傾向を示した。
【0016】
高い巻取圧力と比較して低い巻取圧力は、フラットスポットを形成することなく緩い巻取となる虞がある。低い巻取圧力に伴う、緩い巻取の如き問題は、パック半径の変化が大きい場合、特に顕著である。パック半径は、スプールに蓄積されるファイバの外側層の半径である。
【0017】
本発明は、巻取品質を最適化し、フラットスポットを形成する傾向を最少にするために可変巻取張力を用いている。巻取品質は、巻取圧力が増大するに従って直接的に改善される。しかし、増大する巻取圧力は、フラットスポットを形成する原因ともなる。巻取圧力をむやみに増大させると、フラットスポットが生じたり、ファイバの真円度が低下したりする。対照的に、巻取圧力を低下させると巻取品質を満足できないレベルまで下げることになる。従って、本発明においては、スプールに巻回されたファイバの半径が変化するに従って、巻取張力が変化して一定の巻取圧力を維持することが好ましい。巻取張力はパック半径が増大するに従って増大することが好ましい。ファイバに加えられた張力の増大量が、パック半径の増大に比例していることが一層好ましい。略一定の横荷重を維持するような態様で張力が増大することも好ましい。この方法で、巻取条件(被覆特性、交差角、等)に適した横荷重が適用されると、巻取品質は改善され、フラットスポットが形成されることはない。
【0018】
本発明に従って巻回されたスプールの巻取品質は、一定の巻取張力の状態で巻回されたものに対して高品質となる。略一定の横荷重の状態で巻回されたファイバにもかかわらず、巻取品質および回復可能な被覆の変形は、スプールに巻回されたファイバ全体に亘り変わらない。本発明に従って巻回されたファイバには、フラットスポットが生じない。方法は、ファイバがスプールに蓄積されるに従ってファイバに加えられる張力を変化させる工程を含む。ファイバがスプール上に蓄積されるに従って、張力が増大することが好ましい。スプール上に蓄積されたファイバに略一定の横荷重が維持されることが好ましい。
【0019】
本発明において略一定の横荷重を定義することができる一つの方法は、スプールへファイバを巻回する最後の横荷重の変化が、スプールへファイバを巻回する初期の横荷重の約25%未満であるということである。最後の横荷重が初期の横荷重の約15%以下の範囲であることがさらに好ましい。最後の横荷重が初期の横荷重の約5%以下の範囲内にあることが最も好ましい。巻取中の横荷重が、上記横荷重の百分率の変化の好ましい値を超えないで、スプールへファイバを巻回する最後に好ましい値に低下することも好ましい。上記の説明において、スプールへファイバを巻回する最後は、スプールがファイバで一杯になったときとして説明される。横荷重の百分率の違いは以下の式によって決定された。◎
横荷重の%変化(ΔLL%)=絶対値(100*[(LL(re)−LL(rb))/LL(rb)])
上記式において、LL(rb)はファイバの巻取初期における横荷重であり、LL(re)はファイバの巻取最後の横荷重である。
【0020】
略一定の横荷重は、パック半径における約6.35mm(約0.25インチ)の変化によって定義付けしてもよい。横荷重は、パック半径が少なくとも6.35mm(0.25インチ)増大する毎に、横荷重の割合の変化が約−3.4%より大きければ略一定であるとみなしてもよい。横荷重の変化が−1.0%より大きいことがさらに好ましい。横荷重の百分率変化が、5%以下であることがまた、好ましく、横荷重の割合の変化が1%以下であることがさらに好ましい。横荷重の百分率変化が以下の式に従って計算された。◎
ΔLL%=100*[(LL(r2)−LL(r1))/LL(r1)]
上記の式において、LL(r1)は第1のパック半径における横荷重であり、LL(r2)は第2のパック半径における横荷重である。パック半径r2はパック半径r1より少なくとも6.35mm(0.25インチ)大きい。
【0021】
略一定な横荷重は、パック半径の変化毎の横荷重の変化によって定義付けしてもよい。横荷重は、パック半径の変化につき横荷重の変化が約−18.0N/m2より大きいならば、略一定とみなしてもよい。半径が変化する毎に横荷重の変化が約−9.0N/m2より大きいことが一層好ましく、パック半径の変化につき横荷重の変化が約−1.0N/m2より大きいことが最も好ましい。パック半径の変化につき横荷重の変化が10.0N/m2以下であることも好ましく、5.0N/m2以下であることが一層好ましく、1.0N/m2以下であることが最も好ましい。パック変形の変化毎の横荷重の変化が、以下の式に従って計算された。
ΔLL/Δr=[(LL(r2)−LL(r1))/LL(r1)]/[r2−r1]
上記式において、LL(r1)は、第1のパック半径(r1)における横荷重であり、LL(r2)は第2のパック半径(r2)における横荷重である。パック半径r2は、パック半径r1より大きい。上記式に関し、横荷重を略一定にするために増大した張力は、目標張力としても知られている。
【0022】
本発明について、添付図面を参照してさらに説明する。典型的なファイバの線引作業は、図1に概略的に説明することができる。それは、4つの主な工程、即ち、(1)線引炉中に露出されたプリフォーム105からファイバ100を線引し、(2)少なくとも1つのコーティング機110にファイバ100を通過させて、少なくとも一つの紫外線硬化型アクリル被覆でファイバ100を被覆し、(3)被覆されたファイバを少なくとも1つの硬化要素115に通過させて被覆を硬化させ、(4)保管および輸送用に被覆されたファイバをスプールに巻回する工程を含む。巻取部は、ファイバがベルトとキャプスタンの間に挟まれたトラクタ120で始まる。次に、ファイバはダンサ組立体122に移動し、巻取スプール124に連続する。ファイバは巻取スプールの表面に効率的に取り付けられ、トラクタで挟まれるので、トラクタと巻取スプールの間のどのような速度の不整合も、トラクタと巻取スプールの間のファイバの長さの変化を引き起こす。
【0023】
図1に示されたダンサ組立体を、巻取スプールとともに図2にさらに示す。ダンサ組立体は、図2において20で示されている。ダンサ組立体20は、ダンサプーリ22を含む。ダンサプーリは、巻取経路内の移動が自由なプーリである。図示のプーリ22は、直線ダンサプーリであり、線Aで表す経路内を移動する。巻取スプール24は、矢印Bの方向に回転する。本発明は、プーリ22を垂直方向に移動させることに限定されない。本発明を実施できる一つの方法は、プーリ22を水平方向に移動させるか、図1に示すように、トラクタ120と巻取スプール124間の光ファイバ経路を増大させる、水平と垂直の任意の組み合わせにより実施することである。
【0024】
プーリ22にいくつかの機能を持たせてもよい。プーリ22は移動が自由なので、上下に移動することにより、ファイバ長の前述の変化に対応することができる。この位置の変化を巻取スプールの速度を制御するための入力として使用してもよい。プーリ22の位置が走行位置設定点から上方に逸脱するならば、それに応じて巻取スプールは回転を低下させるように指令されて、トラクタと巻取スプール間のファイバを長くし、それによりダンサプーリを降下させる。
【0025】
ダンサプーリ22の他の機能は、ファイバに張力を生成することである。重力の方向は、図3に示す矢印mgで示されるダンサの運動の軸と略並行に作用することが好ましい。この点で、プーリ22は自重ダンサプーリ22とも称される。図3に示される自由物体図(free body diagram)は、ファイバ張力と自重ダンサ質量との間の関係を当業者に説明している。例えば、ダンサプーリ22の質量が120gとすれば、ファイバ内の張力は0.59Nとなる。即ち、ファイバ張力は1/2*プーリ質量*重力加速度に等しい。巻取スプール24の胴が0.1m(約4インチ)であるならば、0.1m(4インチ)の半径に対応する横荷重は約5.8N/mである。横荷重は、次の式、即ちプーリ22の質量の1/2*重力加速度/スプール24の半径に従って計算された。従って、120gのダンサプーリおよび0.1m(4インチ)の半径の巻取スプールは、約5.8N/mの横荷重を生成する。巻取スプールにファイバが形成されると、パック半径が増大する。大型のスプールでは、これは横荷重の大きな変化を引き起こす。この例を継続すると、パック半径が0.15m(6インチ)に達すると、横荷重は約3.8N/mに減少する。これは、フラットスポットの形成と同様に、巻取品質に関する意味合いを有する横荷重の重大な変化である。
【0026】
図2に示すように、横荷重を略一定に維持するのに必要な目標張力は、巻取スプール24にファイバが蓄積されるに従って、種々の態様でプーリ22を介して付加されてもよい。図2に示される一実施形態においては、エアシリンダ23がプーリ22に連結されて、プーリ22の有効な重量(effective weight)を増大している。プーリ22の有効な重量は、プーリ22に下向きに力を付勢するエアシリンダによって増大されてもよい。プーリ22に付勢される力は、前述した如く、プーリ22がファイバの経路を減少する方向に移動することを抑制するのに十分であることが好ましい。さらに、ファイバが巻取スプール24に蓄積され続けるに従って、エアシリンダ23は、略一定の横荷重を維持するために一層大きな荷重を付加しなければならない。
【0027】
また、図2に示すのは、2つの支持プーリ26、28である。プーリ26は、上流側の支持プーリであり、プーリ28は下流側の支持プーリである。本発明は、支持プーリの数には制限がない。本発明を実施するのに、多数の方向で、任意の数の支持プーリを使用してもよい。
【0028】
図示しない別の実施形態では、エアシリンダ23をばねに置き換えてもよい。ばねは、プーリ22の有効な重量を増大させるような方法でプーリ22に連結される。図2に関連して、ばねは、ファイバがスプール24上に蓄積されるにつれ、プーリ22の垂直上方への移動に抗するように配置されるとともに偏向される。プーリ22の目標走行位置は、略一定の横荷重を維持するために、ばね特性に従って変化することが好ましい。目標走行位置は、スプールが完全に一杯になると、プーリ22が位置A1に達するような、経路Aに沿うプーリ22の所望の位置である。このように、プーリ22を介してばねによってファイバに付勢される力は、ばねがさらに伸張されると増加する。従って、プーリ22の目標走行位置Zは、ファイバがスプール24に蓄積されるに従って上方に移動する。
【0029】
本発明の他の実施形態においては、プーリ22は、図4に示すように、ロータリダンサプーリとしてもよい。ロータリダンサプーリは、回転アーム36に取り付けられるダンサプーリである。図4のロータリダンサ22は、矢印D或いはEのいずれかの方向に、線Cの長さの垂直距離に沿って移動してもよい。アーム36は、プーリ22に力を付勢する装置30に連結されている。図4に示された装置は、エアシリンダ32を含むとともに、エアシリンダによって付加された横の力を、プーリ22がファイバに直接接触によって伝達する力に変換する機械的なリンク要素34を含む。これは線Cの経路に沿うプーリ22の位置に関係なく生じる。
【0030】
本発明を実施するために、ファイバ内の張力は巻取スプール24のファイバのパック半径が増大するに従って増大しなければならない。ファイバに付加された張力を増大するためには、エアシリンダ32は、少なくともプーリ22が垂直位置C1へ向けて、矢印Dの経路に沿って上方向に移動することを抑制する。ファイバに付加された張力は、リンク要素34およびプーリ22間の長さLによって割った、要素34にエアシリンダ32によって付加されるトルクに等しい。このように、本発明を実施するためには、エアシリンダ32によって付加される力は、ファイバが巻取スプールに集積するに従って増大しなければならない。ファイバがスプールに巻回されている時に略一定の所望の横加重を維持するためには、パック半径が巻取前に判っていること、即ち測定装置を介して判っていることが好ましい。次に、エアシリンダ32と連携して、図示しないコントローラによって必要な目標張力を計算し、設定することができる。
【0031】
本発明の追加の実施形態においては、本発明は、巻取スプールの上流と、ダンサプーリの下流との間に配置された1つのプーリ或いは諸プーリによって、ファイバに付加される抵抗を変えて実施してもよい。再び図2を参照して、プーリ22にエアシリンダ23を取り付ける代わりに、プーリ28にモータを取り付けてもよい。図5は、図2の支持プーリ28を代表して下流の支持プーリ42を示す。図5では、ファイバは、(図示しない)巻取スプールへ向かってプーリ42上を矢印Fの方向に移動する。図5では、ファイバの上流側区間の張力は自重ダンサによって生じ、T1で表される。下流側区間の張力T2は、T1に加えてプーリ42にかかる全ての形態の抵抗との合計に等しい。抵抗の形態は、空力的抵抗、軸受け抵抗等を含むが、これらに限定されるものではない。
【0032】
プーリ42は、プーリ42にトルクを付加するモータ44に駆動可能に取り付けられてもよい。プーリ42に加えられた時計周りのトルクを使用して、プーリ42への抵抗力を相殺し、そうすることで張力T2を減少させてもよい。プーリ42に付加されるトルクが、プーリ42の回転の抵抗となる摩擦および抵抗力を克服するのに十分な大きさであることが好ましい。
【0033】
一定の横荷重を維持するために、パック半径が増大するにつれて、プーリ42に付加される時計回りのトルクを減少させて、ファイバに加えられる目標張力を増大することができる。モータ44に供給される電圧を低下させて、モータによってプーリに付加されるトルクを減少させることによって張力を増大させてもよい。
【0034】
或いは、機械的なブレーキを組み込んで、プーリ42にブレーキ力を付加させてもよい。これは下流のファイバの張力を増大させる。一定の横荷重を維持するために、パック半径が増大するにつれて、プーリ42に付加されるブレーキ力を増大させて、ファイバに加えられる目標張力を増大することができる。ブレーキ力を付加するということは、プーリ42に反時計回りのトルクを付加するということであるといってもよい。
【0035】
本発明は、スプールに巻回される光ファイバの被覆の永久変形を阻止する方法を含む。この方法は、ファイバがスプールに蓄積されるにつれて、ファイバに増大した張力を付加することを含む。略一定の横荷重が、スプールに巻回されるファイバに維持される。張力の増大量はスプールに蓄積されるファイバの半径の増大に比例することが好ましい。
【0036】
本発明は、スプールにファイバを巻回する最後に光ファイバに付加される目標張力が、スプールにファイバを巻回する開始時の目標張力より約0.1%以上大きくなるように、ファイバがスプールに蓄積されるに従って光ファイバに付加される目標張力がパック半径に関して直線的に変化する、スプールに光ファイバを巻回する方法をさらに含む。本発明のこの特徴に関して、最後のパック半径がスプールのバレルの外側半径より少なくとも60%より大きいことが好ましい。巻取の最後にファイバに付加される目標張力は、スプールにファイバを巻回する開始時の目標張力より約25%以上大きいことも好ましい。巻取の最後にファイバに付加される目標張力は、スプールにファイバを巻回する開始時の目標張力より約50%以上大きいことがさらに好ましい。巻取の最後にファイバに付加される目標張力は、スプールにファイバを巻回する開始時の目標張力より少なくとも約59パーセント以上大きいことが最も好ましい。パック半径の増大が60%の場合、目標張力がスプールにファイバを巻回する開始時の目標張力の61パーセント以下であることがさらに最も好ましい。
【0037】
本発明が閉ループ制御装置に組み込まれることも好ましい。本発明によると、スプールに蓄積されたファイバの半径(パック半径)は重要なデータの一つである。(例えば、合計ファイバ長に対する)パック半径の予定は、予め実験によって得られるデータから予測でき、また、開ループ制御装置に用いることができる。しかし、閉ループ制御を使用することが好ましい。閉ループ制御の仕組みでは、パック半径は直接監視され、略一定の横荷重の値を維持するために、現在の測定された半径に必要とする張力目標値を計算するコントローラに伝送される。コントローラは、現在の測定されたパック半径に比例する張力目標を計算する。巻取スプールのすぐ上流に配置された張力測定装置により、ファイバの巻取張力が監視される。実際の巻取張力と計算された巻取目標張力とを比較するために、張力フィードバックがコントローラによって使用される。これらの値が異なる場合には、コントローラは、実際の巻取張力が目標張力に合致するまで可変張力機構を修正する。ファイバが巻取スプールに形成されるにつれて、コントローラは目標張力を調整して、巻回された光ファイバの現在のパック半径用に略一定の横荷重を維持する。
【0038】
本発明の適切な他の実施形態は、横荷重を制御するのに使用することができる任意の技術を含む。この方法を使用することにより、スプールに巻回される光ファイバの被覆層の回復不可能な変形が防止される。この方法を実施することにより、スプールに巻回されるファイバの略一定の巻取品質も維持される。
【0039】
実施例
本発明は、本発明の典型例となることを意図した以下の実施例により一層明瞭となろう。
【0040】
巻取品質およびフラットスポットの防止のために特に有利な横荷重に関して、どのような横荷重が被覆された光ファイバに有利であるかは、被覆率、被覆されたファイバの外側被覆の摩擦係数およびファイバの隣接する層間の交差角の如き要素に依存する。交差角は、ファイバが巻取スプールに蓄積される際の、ファイバの個々の層の間の角度である。交差角は、スプールの1つのフランジからスプールの他のフランジへスプールのバレルに沿って巻回されているファイバによって形成される。ファイバがスプールの各フランジ間を往復して移動すると、一層における、スプールのフランジに対するファイバの角度は、下に隣接する層の角度とは異なる。交差角は、ファイバがスプールに巻回されると、ファイバのピッチによって生じる。
【0041】
被覆係数に関しては、ファイバがスプールに巻回されるときの被覆率およびファイバがスプールに巻回されるときのファイバの硬化の程度を知ることが理想的である。材料科学および変形可能な固体の力学の知識があれば、人は個々のファイバ被覆の適切な横荷重の値を計算することができる。しかし、実際の態様では、必要とする横荷重は、巻取張力およびパック半径を監視しながら、巻取品質を監視し、また、フラットスポットを検査することにより、実験に基づいて決定することができる。
【0042】
(ニューヨーク州、コーニング市、コーニング社(Corning, Incorporated)からSMF−28として市販されている)単一モードファイバが102mm(4インチ)の半径を有するスプールに巻回された。ファイバは、イリノイ州、エルジン(Elgin)のDSM社から入手可能な、紫外線硬化性アクリレート被覆系で被覆された。硬化被覆系は、約1.1から約1.3MPaのヤング係数を有する一次被覆と、約500から約700MPaのヤング係数を有する二次被覆を含む。
【0043】
試験されたファイバの長さは、各試験において、約350Kmであった。ファイバは、約20m/秒より速い速度で線引きされた。線引きの間、パック半径は初期の約102mm(約4インチ)から約162mm(約6と3/8インチ)まで増大した。ファイバは、図2に示した本発明の実施形態に従って試験された。第1回の試験において、プーリ22は120gの質量のプーリであった。第2回目の試験においては、プーリ22は、150gの質量のプーリであった。
【0044】
各プーリに対して、ファイバは、少なくとも2つの組の条件の下で、巻取スプール24に巻回された。第1に、ファイバは、一定の張力の条件の下で巻取スプール24に巻回された。第2に、ファイバは、略一定の横荷重の元で巻取スプール24に巻回された。一定の横荷重試験については、ファイバは少なくとも6つの異なる略一定の横荷重のもとで巻取スプール24に巻回された。ファイバは、被覆形状測定ベンチ(coating geometry measurement bench)(以下、GEMベンチという)を用いてフラットスポットが検査され、スプールに巻回されたファイバの巻取品質は、犬の骨の形成について目視で検査された。GEMベンチの一提供者は、オレゴン州、ビーバートン(Beaverton)のGN Net Test社である。
【0045】
GEMベンチは、被覆されたファイバのフラットスポットを評価するために使用される。被覆されたファイバの一次被覆の外径(以下「OD」)は、各々が40°離れた9つの回転方向で測定される。一次ODデルタは、これらの9つの値の最大値からこれら9つの値の最小値を引いたものとして定義される。この測定は、ファイバの接近した20区画(各区分は隣接する区分の3m以内にある)について反復される。このファイバのフラットスポット値は、20個の一次ODデルタ値の平均に等しい。計算の実施例を以下に示す。
【0046】
区分2−20に対し、区分2−20についての一次ODデルタのみ与えられる。
試験区分#2: 一次ODデルタ 1.4マイクロメートル
試験区分#3: 一次ODデルタ 1.3マイクロメートル
試験区分#4: 一次ODデルタ 0.6マイクロメートル
試験区分#5: 一次ODデルタ 0.9マイクロメートル
試験区分#6: 一次ODデルタ 1.1マイクロメートル
試験区分#7: 一次ODデルタ 1.3マイクロメートル
試験区分#8: 一次ODデルタ 1.7マイクロメートル
試験区分#9: 一次ODデルタ 1.6マイクロメートル
試験区分#10: 一次ODデルタ 1.3マイクロメートル
試験区分#11: 一次ODデルタ 1.4マイクロメートル
試験区分#12: 一次ODデルタ 1.3マイクロメートル
試験区分#13: 一次ODデルタ 1.3マイクロメートル
試験区分#14: 一次ODデルタ 1.4マイクロメートル
試験区分#15: 一次ODデルタ 1.2マイクロメートル
試験区分#16: 一次ODデルタ 1.3マイクロメートル
試験区分#17: 一次ODデルタ 1.1マイクロメートル
試験区分#18: 一次ODデルタ 1.3マイクロメートル
試験区分#19: 一次ODデルタ 1.1マイクロメートル
試験区分#20: 一次ODデルタ 1.3マイクロメートル
フラットスポット値=1.245
フラットスポット値は、3.5よりも下であることが好ましい。フラットスポットは、3.0より下であることが一層好ましい。
【0047】
パック半径は、次の予定による、巻取スプールに巻回されたファイバの長さに従って増大する。即ち、(1)50Km、パック半径は約11.2cm(約4.4インチ);(2)100Km、パック半径は約12.2cm(約4.8インチ);(3)125Km、パック半径は約12.7cm(約5.0インチ);(4)約150Km、パック半径は約13.2cm(約5.2インチ);(5)約200Km、パック半径は約14cm(約5.5インチ);(6)250Km、パック半径は約14.7cm(約5.8インチ);(7)約300Km、パック半径は15.5cm(約6.1インチ);(8)350Km、パック半径は約16.3cm(約6.4インチ)であった。
【0048】
横荷重の試験結果は図6に示してある。前述の被覆装置の一定の横荷重のもとで、最小のフラットスポットおよび許容できる巻取品質のために、横荷重は約6.3N/m以下であり、また、少なくとも3.9N/mであることが好ましい。横荷重は約5.9N/m以下であり、少なくとも約4.2N/mであることが一層好ましい。横荷重が約5.5N/m以下であり、少なくとも4.6N/mあることが最も好ましい。
【0049】
また、図6には一定の張力のもとでファイバを巻回した結果を示し、150gのプーリにファイバを巻回する間にフラットスポットが形成される可能性は、横荷重が6.3N/mを下回るまでは高すぎる。このファイバ長は、巻取スプール24に巻回されている約100Kmまでのファイバと相互に関連がある。120gのダンサプーリについては、巻取スプール24に巻回されているファイバの最後の100Kmについては、一定の張力のもとで、低い巻取品質、即ち犬の骨の傾向を示した。この犬の骨を形成する傾向は約3.9N/m未満の横荷重に関係がある。
【0050】
巻取中の張力の変化を図7に示す。一定の張力の実験に関し、120gのダンサによって生じた巻取張力は約0.6Nであり、150gのプーリに関しては約0.7Nよりも大きかった。約3.9N/mの横荷重については、張力は約0.4Nから約0.6Nを越えるまで増大した。約4.2N/mの横荷重については、張力は約0.4Nから約0.7Nに増大した。約4.6N/mの横荷重については、約0.4Nを越えてから約0.7N/m以上に増大した。約5.5N/mの横荷重については、張力は約0.5Nを越えてから約0.9Nまで増大した。約5.9N/mの横荷重については、張力は約0.6Nから約0.9N以上まで増大した。約6.3N/mの横荷重については、張力は約0.6Nを越えて約1.0N以上まで増大した。
【0051】
本発明の精神および範囲から外れることなく種々の変形変更が可能であることは、当業者にとって明白であろう。スプールに蓄積されたファイバの量が多くなるにしたがって、ファイバに付加される張力を増大させるどのような概念も適切である。このように、本発明は、本発明の変更、変形も、それらが添付の請求の範囲および均等物の範囲内にあるならば、網羅されるように意図している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ファイバ線引および巻取工程の概略図
【図2】 本発明の実施形態の概略図
【図3】 本発明による自重ダンサプーリの側面図
【図4】 ロータリダンサプーリを含む、本発明の実施形態の概略図
【図5】 本発明の別の実施形態
【図6】 パック半径の関数としての横荷重のグラフ
【図7】 パック半径の関数としての増大する張力のグラフ
Claims (8)
- 光ファイバがスプールに蓄積されるに従い、前記光ファイバの巻取張力を前記スプールに巻回された前記光ファイバの曲率半径で割って得られる横荷重の、下記の式で計算される百分率変化(ΔLL%)がパック半径の6.35mm(0.25インチ)の変化毎に−3.4%より大きく、5%以下となるように、前記光ファイバに加わる張力を増大させることを特徴とする光ファイバをスプールに巻回する方法。
ΔLL%=100*[(LL(r2)−LL(r1))/LL(r1)]
(但し、LL(r1)は第1のパック半径(r1)における前記横荷重であり、LL(r2)は第2のパック半径(r2)における前記横荷重であり、前記第2のパック半径(r2)は前記第1のパック半径(r1)より大きい。) - 前記張力を増大させる工程が、前記ファイバに付加される前記張力を増大させる方向にダンサプーリを付勢することを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記張力を増大させる工程が、前記ダンサプーリおよび前記スプール間に位置する1個以上の固定されたプーリにトルクを付加することを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- さらに、前記パック半径の増加を監視する工程と、前記半径の増加をコントローラに伝達する工程とを有し、前記ファイバに付加された前記張力を増大させる工程が前記コントローラによって伝達された信号への応答を含み、前記コントローラによって規定された目標張力まで前記ファイバに付勢された張力を増大することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記横荷重の百分率変化が−1%以上であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記スプールに最後に巻回された前記ファイバに付勢される前記横荷重の変化の割合が、前記スプールにファイバを巻回する初期の前記横荷重の25%未満であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 光ファイバがスプールに蓄積されるに従って、パック半径の変化毎の前記光ファイバの巻取張力を前記スプールに巻回された前記光ファイバの曲率半径で割って得られる横荷重の変化ΔLL/Δrが下記の式で計算され、−18.0N/m2より大きく、10.0N/m2以下となるように、前記光ファイバに付加される張力を増大させる工程を有することを特徴とする、光ファイバをスプールに巻回する方法。
ΔLL/Δr=[(LL(r2)−LL(r1))/LL(r1)]/[r2−r1]
(上記式において、LL(r1)は、第1のパック半径(r1)における前記横荷重であり、LL(r2)は第2のパック半径(r2)における前記横荷重であり、前記第2のパック半径(r2)は、前記第1のパック半径(r1)より大きい。) - 前記パック半径の変化毎の前記横荷重の変化が、−1.0N/m2より大きい量であることを特徴とする請求項7記載の方法。
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