CA1143944A

CA1143944A - Machine de multifibrage permettant un etirage simultane d'une pluralite de fibres optiques puis un cablage multifibre en ligne

Info

Publication number: CA1143944A
Application number: CA000348662A
Authority: CA
Inventors: Alain Gouronnec; Andre Regreny; Michel Treheux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1983-04-05
Also published as: GB2058744A; DE3041446A1; FR2452470B1; GB2058744B; US4373943A; DE3041446C2; FR2452470A1; WO1980002139A1; JPS56500294A

Abstract

Machine de multifibrage permettant un étirage simultané d'une pluralité de fibres optiques puis un câblage multifibre en ligne. La machine comprend un premier ensemble d'étirage constitué par un support de N préformes, un four à N enceintes, un système d'enrobage, N cabestans de tirage et un second ensemble de câblage comprenant une extrudeuse et des assembleuses. Application à la préparation de fibres optiques.

Description

3'3'~4 La présente invention a poer ob~et une machine de multifibrage permettant un étirage simultané d'une pluralité de fibres optiques puis un c~blage ~ultifibre en ligne. Elle trouve une application dans la réalisation 5 de câbles destinés aux télécommunications optiques.
Pour réaliser un c3ble multifibre, on procède en deux étapes : tout d'abord, on étire une fibre optique et on la stocke temporairement sur des bobines, puis on reprend autant de bobines de stockage qu'il y aura de fibres dans le 1~ câble et on procède à l'opération de c3blage.
De façon plus précise, dans une installation classiqus d'étirage de fibre optique, une préforme en maté-riau approprié ten silice par exemple~ est fibrée à une vi-tesse de l'ordre de 30m par minute. La fibre obtenue est ensuite enrobée par un produit de revêtement puis stockée sur une bobine.
On s'efforce de stocker des longueurs de fibre les plus grandes possibles pour pouvoir alimenter convena-blement la machine de câblage. Mais l'obtention de fibres de grande longueur semble difficilement compatible avec les techniques actuelles d'étirage, de sorte qu'en pratique, l'obtention de grandes longueurs nécessite des opérations d'épissurage.
Par ailleurs, une machine de câblage comprend sn général une extrudeu5e, qui délivre un support de câble muni de logements aptes à recevoir des fibres, une assembleuse qui dépose les fibres convenablement dans ces logements et enfin, un moyen pour recouvrir le câble d'une gaine de pro-tection. La production de câble s'effectue à une vitesse qui est de l'ordre de quelques mètres par minute.
Cette manière de procéder de l'art antérieur présente de nombreux inconvénients. Elle suppose, en-effet, de nombreuses reprises et soulève le problème de la compati-bilité des vitsssss de fibrage et de câblage. Pour tirer profit au mieux des possibilités de l'assembleuse de la machine de câblage, il est nécessaire de disposer plusieurs machines d'étirage en amont de la machine de câblage, d'où
un prix de revient élevé et une grande complexité pour l'ins-tallation.

~1~3~34~
Cette difficulté handicape les fibres optiques dans la compétition qui les oppose aux cables électriques classiques. En effet, pour ces derniers, la situation est beaucoup plus favorable puisque le fil de base peut 8tre 5 réalisé à des vitesses de l'ordre de 1Z00 à 1600m par minute et cela sur des longueurs très importantes t50 à 100 km) ~
une seule machine d'étirage est alors suffisante pour ali-msnter l'installation de câblage.
La présente invention a ~ustement pour o~et une ~ machine qui évits cet inconvénient. A cette fin, elle prévoit des moyens d'étirage simultané d'une pluralité de fibres op-tiques de telle sorte qu'un cabla~e en ligne soit ensuite possible, l'ensemble des opérations d'étirage et de c~ablage s'effectuant de maniare continue. De cette manière, le stoc-15 kage intermédiaire des fibres individuelles est évité, lanécessité d'avoir des longueurs de fiores importantes ne s'impose plus et les différentes parties de l'installation dsviennent compatibles en vitesse. La machine de l'invention conduit alors à des vitesses de fabrication de câbles opti-20 ques qui se rapprochent de celles des c3bles traditionnels, ce qui accroit d'autant l'intérêt dss premiers.
De`façon préciss, la présente invention a pour ob~et une machine de multi~ibrage permettant un étirage si- -multané d'une pluralité de N fibres optiques, puis un c3blage 25 multifibre en ligne, caractérisée en ce qu'elle comprend succassivement :
A) un premier ensemble d'étirage d'une pluralité de N fihres, ce premier ensembla étant constitué par :
a~ N supports réglables de préformesJ ces supports étant associés à des moyens de descente à vitesse controlée, bo~ un ensamble de N enceintes d'étirage à haute tempéra-ture, chaque enceinte recevant une préforme et délivrant une fibre, c) un système d'enrabage simultané des N fibres, constitué
par N filières ouvrantes alimentées par un produit de revetement et traversées par les fibresJ
d~ une pluralité de N cabestans de tirage recevant chacun une fibre et étant commandés en rotation par un moyen approprié, 3~
e) un système de mesure du diamètre des fibres, ce sys-tème commandant la vitesse de Fibrage de ce premier ensemble, B) un second ensemble de câblage multifibre en ligne, ce second ensemble étant constitué par :
f) un système d'alimentation en un support de câble com-portant des logements destinés à recevoir au moins une fibre, g) un moyen de positionnement des N fibres issues du pre-mier ensemble d'étirage dans les logements du support, h) un système d'enduction du support muni de ses fibres, ce système délivrant le cable, i) un tambour de recette de CR c~able.
Le système de support de préformes utilisé dans 15 le premier ensemble de la machine de l'invention, peut com-prendre une commande unique de descente des préformes dans le four de fibrage. La vitesse de descente est réglée alors en fonction du diamètre moyen du groupe de préformes utilisées.
Ceci suppose un tri préalable des préformes pour que ne soient 2û fibrées en mame temps que des préformes dont les caractéristi-ques géométriques sont semblables.
Mais, naturellement, il entre dans le cadre de l'invention d'utiliser des moysns pour régler indépendamment Ies unss dss autrss, les vitssses d'introduction des préformes 25 dans le four d'étirag~. Chaque vitesse est alors déterminés à partir d'une mssurs du diamètre de la fi~re correspondante.
Ces vitesses peuvent être réglées de telle manière que la vitesss ds fibrage soit constante, cs qui permet de simpli-fier la commande en rotation des cabestans.
3~ Dans cetts variante à commande lndividuslle, la descente des préformes peut etre commandss par un micropro-cesseur qui reçoit les différents signaux de mesure des dia-mètres des fibres et qui délivre deux signaux de commande, l'un global déterminant une vitesse moyenne de descente de 35 l'snssmbla des préformes, et l'autre différsntiel, aJustant, pour chaqus préforme, et selon le diamètre de la fiore cor~
respondante, l'écart de vitesse par rapport à la valeur moyenne.

3'~

L'ensemble des N enceintes de tirage à haute temperature peut être constitue par N fours indépendants, de nature quelconque (fours resistifs~ a induction, ou a chalumeaux). Mais, de preférence, cet ensemble est constitué par un four a induction unique comprenant N
laboratoires de tirages constitués par N alésages percés dans un élément chauffant entouré d'un enroulement d'induction.
Ce four peut présenter une symétrie de revolu-tion, mais il peut aussi comprendre des laboratoires disposes en ligne, cette variante presentant l'avantagede délivrer des fibres disposées dans un même plan, qui sera alors tangent aux cabestans de tirage. Dans la premiere variante a symétrie de révolution, des moyens de renvoi sont nécessaires pour transformer le faisceau de fibres cylindriques en faisceau plan.
La machine de l'invention permet de réaliser des câbles optiques de tout type connu (ruban serré, ruban alvéolé lâche ou structure alvéolée cylindrique, 20 etc). Mais, selon un mode de realisation particulier, le support de câble est constitué par une âme cylindri-que percée a sa péripherie de rainures hélicoidales a pas alterné, dans lesquelles sont disposées des fibres sans tension et libres.
A propos de cette structure particuliere de câble et de la machine de câblage correspondante, on pourra se reporter a la demande de brevet francais no.
75 16469 déposée le 27 mai 1975 et intitulée "Câble élémentaire de transmission par fibres optiques".
De toute fa~on, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux apres la description qui suit, d'exemples de realisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfere aux dessins sur lesquels :

, .
3~
- la figure ~ représente le schéma synoptique de la machine de l'invention, - la -Figure 2a représente Llne vue sn perspective d'un ensemble d'~tirage selon l'invention9 - la figure Zb représente une vue en perspective d'un ensemble de câblage multifi~re, - la f~gure 3 représente un mode particulier de réalisation d'un support de préforme et d'un four à induc-tion, en coupe axiale et en coupe transversale.
- la figure 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un four 3 induction utilisable dans l'invention.
- la figure 5 représente un moyen particulier d'enrobage simultané de plusieurs fibres, - la figure 6 représente sc~ématiquement des moyens de commande des cabestans de tirage.
La figure 1 représente un schéma synoptique qui reflète la structure générale de la machine de l'invention.
C-ette machine comprend essentiellement deux par-ties . une parti-e a qui constitue un ensemble d'~tirage d'une pluralité de fibres, et une partie b qui constitue un ensem-ble de c3blage multifibre en ligne.
La partie a tout d'abord, comprsnd un système 2 de descente .de préformes, un four 4 permettant un multifibrage, un moyen 6 de mssure du diamètre des fibres délivrées par le four, un système 8 de revêtement des fibres suivi d'un moyen 10 pour le séchage de ce revêtement, un cabestan multiple 12 de tirage et un sy:stème 14 de démarrage automatique du fibrage.
La partie b ensuite, camprend un tampon 16, un sys-tème 18 d'alimentation en un support central, un moyen 20 de mise en position des fibres sur le support csntral, un syst~me 22 d'enduction du c~ble et un tamoour de recette 24 ~ l'en-semble se compl~te par un système 26 de contrôle automatique de la séquence de câblage.
Les différents moyens énumérés ci-dessus sont représentés de maniere plus détaill~e sur les figures 2a et 2b dans le cas particulier, non limitatif, ou l'on utilise un four à induction à symétrie de révolution et où le nombre B 66û2 RS

,.
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3~'~4 de fibres est de 4. Ce nombre est relativement faible pour des raisons de clarté des dessins; mais dans la pratique, il est plus important et peut être de l'ordre de 10 ou plus.
Sur les figures 2a et 2b, les éléments déja représentés sous forme de blocs sur la figure 1 portent, pour simplifier, les mêmes références. Il apparaît, en plus, sur la figure 2a, un rail vertical 30, qui soutient les différentes pieces de l'ensemble d'étirage et, sur la figure 2b, des patins d'asservissement 32 sur chacune des fibres (dont un seul est représenté pour simplifier).
En ce qui concerne le systeme de démarrage automatique, il doit être adapté au multifibrage et permettre les opérations suivantes:
- contrôle des divers parametres (température des laboratoires des fours notamment);
- mise en descente des préformes dans le four, - action de préétirage de l'amorce de fibrage, - descente du systeme de préétirage tout le long de la machine jusqu'au point de tirage des fibres sur les cabestans de tirage;
- renvoi des amorces de fibres vers un systeme de stockage intermédiaire permettant a l'opé-rateur d'effectuer le démarrage du câblage fibre par fibre successivement, - acquisition des données et fournitures des informations concernant les caractéristiques '. ~ .
. - . .

1~3~

de fabrication des fibres.
Pour donner a l'opérateur suffisamment de temps, il est soudé au bas de chaque préforme un barreau de silice ordinaire qui est étiré durant tout le temps nécessaire à l'obtention de l'état d'équilibre du système: cecl peut nécessiter une longueur de quelques centaines de mètres de fil de silice; à partir de cet état d'équilibre, tous les bas de préformes étant dans un même plan, le câble a fibres réelles peut commencer dès que le point de soudage barreau-préforme à été filé.
Pour ce qui concerne le four a plusieurs labo-ratoires, il est décrit dans la demande de certificat d'addition déjà citée.
La figure 3 représente un mode particulier de réalisation du support de préformes et du four associé.
Cette figure comprend trois parties : la partie a repré-sentant plus spécialement le support de préformes, la partie _ représentant le four en coupe longitudinale et la partie _ représentant ce même four en coupe trans-versale.
Le support représenté sur la partie _ comprendùn plateau 40 supportant un dispositif 42 de réglage selon trois directions x, y, z et selon un angle ~z, ainsi qu'un bras 44 à l'extrémité duquel se trouve un support 46 de préforme 48. Le plateau 40 est monté
solidaire d'un arbre 50 qui peut être commandé en rota-tion par des moyens non représentés.
Le four représenté en coupe sur la partie _ ~ , ' ' ' , 3~
-7a-comprend un enroulement inducteur 52 qui entoure un tube isolant 54, par exemple en silice, à l'interieur duquel se trouve un element chauffant 56, par exemple en graphi-te, percé d'alesayes 58 constituant autant de laboratoi-res d'etirage. Le corps 56 est isole du tube exterieur 54 par un materiau 60, par exemple en laine de graphite.
La coupe de la partie c laisse apercevoir des fentes 62 percees dans l'element chauffant 56 et des-tinees à eviter la circulation de courants de Foucault.
Lereglage enxety dusupport42permetde placer chaque preforme aucentre du laboratoire de fibrage quiluiestaffectedansle four. Le reglage en zpermetdeplacer 3~ 4 le bas de toutes les préformes dans un même plan horizontal.
Le réglage en ~ permet d'aligner chaque préforme avec l'axe de son lahoratoire de fibrage.
La descente des préformes dans le four peut etre 5 assurée par une vis à bille reliée au plateau 40 et commandée par un circuit électronique à commande oidirectionnelle agis-sant sur un motoréducteur d'entra~nement. Ainsi, la vitesse de descente est uniforme, régulée et identique pour toutes les préformes. On peut utiliser, par exemple, un moteur à
10 rotor plat et à courant continu.
La vitesse Vp de descente des préformes est réglée de telle maniere qu8 le volume de matiere pénétrant dans le four soit égal au volume de matiere sortant du four SOU5 forme de fibres. Si Vf désigne la vitesse de fiorage, d le 15 diamètre d'une pré-forme et df le diamètre d'une fibre, l'équa-tion de fibrage en régime établi exprimant cette égalité des volumes est, pour une fibre :
Z ?
V d = Vfdf La mesure du diamètre df permet donG à tout instant de régler la vitesse V de descente des préformes ou inversement la vitesse Vf de -fibrage, ou les deux.
Les dimensions du four représenté sur la figure 3 25 dépendent de plusieurs paramètres :
- la fréquence de fonctionnement du générateur utilisé, - la puissance ds c-e générateur, - la conception du système de positionnement des préformes, - la place nécessaire au système d'enductionJ
- la place nécessaire au système permettant de ramener dans un plan toutss les fibres sortant du four, etc...
A titre d'exemple, on peut utiliser un four à
induction possédant un élément chauffant en graphlte de diamètre 100 mm, de hauteur totale 80mm et presentant une ~auteur active de 30mm. La fréquence peut être comprise entre 10kHz at SO kHz.
Il es L possible d'utillser d'autres types de fours dont la géométrie conduit à des fibres disposées, dès leur formation, dans un plan vertical tangent aux cabestans de !

- -.. . . .
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~ 1~3~
tirage, Un four à structure linéaire, tel que celui qui est représenté sur la figure 4, psut convenir. Le four représenté comprend essentiellement un inducteur 70, un élément chauffant 72 ayant la forme d'un parallélépipède 5 et percé d'alésages 74 dont les axes sont tous situés dans un m8me plan, un matériau isolant 76 étant encore intercalé
entre l'inducteur et l'élément chauffant.
En ce qui concerne maintenant le système d'enrobage des fibres, on peut utiliser N filières indépendantes asso-10 ciées chacune à Lne fibre. Qependant, dans une variante avan-tageuse on fait appel à un dispositif tel que celui de la figure 5 qui permet un enrobage simultané de toutes les fibres issues du four.
Le moyen d'enrobage représenté sur la figure 5 15 comprend deux rouleaux 80 et 80', munis de quatre gorges 82 ~A2'~ et surmontés d'un coin 84 percé de quatre canaux 86.
Les deux rouleaux 80 et 80' sont entrainés en rotation par un moteur 88 et, par le ~eu de roues 3 engrenages 90, leurs sens de rotation sont inverses l'un de l'autre. Des moyens 20 non représentés permettent d'écarter les rouleaux et de les amener en position tangentielle. Des cQnduits 92 alimentent chaque canal 86 en un produit de revêtement de fibre.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant.
Les gorges des rouleaux forment quatre filières ouvrantes, 25 disposées sous les canaux 86. Chaque fibre traverse une fi-lière de haut en bas et le sens de rotation des rouleaux est tel que les gorges sont animées, au niveau de la filière, d'un mouvement de bas en haut. Le produit de revêtement remplit les canaux 86 ainsi que les filières, et mouille sur une 3Q hauteur importante les fibres qui les traversent~
La figure 6 enfin, représente un mode particulier de réalisation de moyens permettant le réglage de la vitesse des cabestans de tirage. Les moyens représentés comprennent des poulies 100 montées sur un arbre d'entrainement 1û2 en-35 trainé en rotation par un groupe motoréducteur 104 commandépar un circuit électronique 106. Les poulies sont reliées 3 l'arbre d'entraînement par une liaison variable, de type à
friction par exemple. A chaque poulie est associé un frein ~ 66Q2 RS

1 o ~ 3~'3':1L4 électromagnétique 108. Des palpeurs 11~ sont disposés autour de chaque fihre~ Ils délivrent des signaux de mesure à un circuit ~12 qui détermine le diamètre de chaque fibre. Ce circuit délivre à son taur des tensions qui sont fonction 5 de ces diamètres et un circuit 114 engsndre des signaux de commande du freinage des poulies. Un circuit 116 de commande de freinage général complète l'ensemble.
La vitesse d'entraînement de l'arbrs 102 est telle que sans freinage, la vitesse linéaire de la fibre excède 10 d'une quantité ~V la valeur désirée. Pour ohtenir la vitesse correcte de fibrage pour une fibre, le frein électromagnétique associé au cabestan de tirage de cette fibre est actionné de telle sorte que la vitesse linéaire de la poulie soit réduite de la quantité ~V. L'écart AV doit etre c~oisi suffisamment 15 grand pour qu'on puisse, le cas éc~éant, par diminution du freinage, augmenter la vitesse de fibrage ~usqu'à la valeur utile.
De cette maniere si le palpeur 11û et le circuit 112 detectent une diminution du diamètre d'uns fibre, le signal engendré par le circuit 114 est tel que l'action du frein sur la poulie correspondant ~ cette fibre est accentuée, ce qui a pour effet de diminuer la vitesse de tirage et corré-lativement, d'augmenter le diamètre de la fibre. In~ersement, si le palpeur et le circuit de mesuIe détectent une augmen-25 tation du diam~trs d'une fibre, l'action du frein est rela-chée, la vitesse de tirage augmente et le diamètre de la fi-bre rstrouve sa valeur correcte.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Machine de multifibrage permettant un étirage simultané d'une pluralité de N fibres optiques, puis un câblage multifibre en ligne, caractérisée en ce qu'elle comprend successivement :
A) un premier ensemble d'étirage d'une pluralité de N fibres, ce premier ensemble étant constitué par :
a) N supports de préformes réglables, ces supports étant associés à des moyens de descente à vitesse contrôlée, b) un ensemble de N enceintes de fibrage portées à haute température, chaque enceinte recevant une préforme et délivrant une fibre, c) un système d'enrobage simultané des N fibres, constitué
par N filières ouvrantes alimentées par un produit de revêtement et traversées par les fibres, d) une pluralité de N cabestans de tirage recevant chacun une fibre et étant commandé en rotation par un moyen approprié, e) un système de mesure du diamètre des fibres, ce système commandant la vitesse de fibrage de ce premier ensemble, B) un second ensemble de câblage multifibre en ligne, ce second ensemble étant constitué par :
f) un système d'alimentation en un support de câble compor-tant des logements destinés à recevoir au moins une fi-bre, g) un moyen de positionnement des N fibres issues du pre-mier ensemble d'étirave dans les logements du support, h) un système d'enduction du support muni de ses fibres, ce système délivrant un câble, i) un tambour de recette de ce câble.

2, Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble des N enceintes de tirage est constitué
par un four à induction comprenant N laboratoires constitués par N alésages percés dans un élément chauffant entouré d'un enroulement d'induction.

3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système d'enrobage est constitué par deux tambours percés chacun de N gorges, les gorges d'un tambour étant disposées en regard des gorges de l'autre tambour, les tambours étant animés de mouvements de rotation de sens inverses, le sens de déplacement des parois de la filière étant opposé au sens de déplacement de la fibre dans la filière.

4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un coin percé de N canaux est disposé au-dessus des tambours, chaque canal recevant par un conduit le produit d'enrobage et étant traversé par une fibre.

5. Machine selon l'une quelconque des revendica-tions 1 à 3, caractérisée en ce que les cabestans de tirage sont constitués par des poulies montées par une liaison à
friction sur un arbre entraîné en rotation, chaque poulie étant munie d'un frein réglable commandé par un moyen appro-prié à partir du résultat de la mesure du diamètre de la fibre qui s'enroule sur la poulie.