JP2000500882A - 光ファイバの張力変動を一様にするための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、基本的な張力がダンサーによって与えられる光ファイバが、リールに巻き取られたりリールから引き出されたりするときに、該光ファイバの張力変動を一様にするための方法および装置に関する。張力を迅速に一様にするため、光ファイバは、二つの支持および案内手段間にて、光ファイバの移動方向に対してこれを横切る方向に配置されたノズル手段によって作られたガス状媒体の横方向噴射により、撓ませられるようになされている。

Description

【発明の詳細な説明】 光ファイバの張力変動を一様にするための方法および装置 本発明は、光ファイバがリール上に巻き取られたりリールから引き出されたり するときに該光ファイバの張力変動を一様にするための方法に関する。このとき 光ファイバの基本的な張力はダンサーによって与えられる。本発明はまた、光フ ァイバがリール上に巻き取られたりリールから引き出されたりするときに該光フ ァイバの張力変動を一様にするための装置にも関する。このときの光ファイバの 基本的な張力もダンサーによって与えられる。 光ファイバの取り扱いに関しては、光ファイバがリール上に巻き取られたりリ ールから引き出されたりするときに該ファイバの張力が変動することは良くない ことであることが分かっている。張力が高すぎると、ファイバの光学的特性に関 して、一時的にしろ永久的にしろ、有害な影響を与える。一方、張力が低すぎる と、該ファイバがリール上に巻き取られるときに、「緩んだループ（ｌｏｏｓｅ ｌｏｏｐ）」が形成されてしまい、かかるループは、測定結果において減衰ス テップ（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｓｔｅｐ）を生じさせる。 張力変動はまた、ファイバの処理プロセスにおいても不都合を生じさせる。フ ァイバが、例えばコーティング処理を受けるために、リールから引き出されると き、張力変動があるとファイバが振動する。すると、ファイバのコーティング壁 の厚さが同じでなくなる。 ファイバがリールから引き出されるとき、張力変動が生じる。それは、例えば 、リールが偏心していたりリール上へのファイバの巻き付けが不均一であるため に、引き出し速度が不均一になることなどに原因する。張力変動はまた、ファイ バをリール上に巻き取るときにも生じる。その原因は、リールの不均一性、偏心 、清掃（ｃｌｅａｒｉｎｇｓ）などにある。ファイバの経路内にあるガイドホイ ールの偏心、軸受の摩擦変動、清掃などもまた、ファイバの張力変動をもたらす 。さらに、張力変動は、ファイバを振動させるような空気の流れその他の環境撹 乱条件によっても生じる。共振周波数のことも考慮にいれなければならない。張 力変動の原因となる、さらに別のものは、静電気によりファイバに加えられる力 である。 張力変動を制御するための幾つかの解決策が提案された。第１の例は、バラン スをとるようにしたレバーダンサーである。これは、張力を一様にする傾向があ る。しかしながら、この解決策の欠点は、その応答速度にある。応答速度が、ａ ＝Ｆ／ｍの法則によって制限されてしまうのである。つまり、この解決策の欠点 は、質量体の慣性力に起因する。 公知の解決策の第２の例は、バネ、圧縮空気またはこれに類するものによって 操作されるレバーダンサーである。この解決策においては、質量対力の比率が第 １の例よりも小さいので、ａ＝Ｆ／ｍは、より有利な値となり、この解決策は第 １の例のものよりも応答が早い。しかしながら、この第２の解決策にしても、急 激な張力変動を一様にするのに常に十分な応答速度を有している訳ではない。 公知の第３の解決策は、リニアダンサーである。これは第１および第２の例と 共通の欠点を有する。 第４の例は、キャプスタンのような、張力を制御しながら引っ張る装置である 。これは上述した例と共通の欠点を有しており、速度が十分ではない。さらに、 かかる構成は高価である。装置を高速で作動するものとしようとすれば、非常に 高価なものとなる。 本発明の目的は、従来技術の欠点を解消することのできる方法および装置を提 供することである。この目的は本発明により達成される。本発明の方法は、二つ の支持および案内手段間にて、ファイバの移動方向に対してこれを横切る方向に ガス状媒体を噴射させることにより、ファイバを撓ませ、ダンサーの慣性により 生じた張力変動を補償することを特徴とする。本発明の装置は、ダンサーの慣性 によって生じた張力変動を補償するために、光ファイバが、二つの支持および案 内手段間にて、光ファイバの移動方向に対してこれを横切る方向に配置されたノ ズル手段によって作られたガス状媒体の横方向噴射により、撓ませられるように なされていることを特徴とする。 本発明の利点は、張力変動を迅速に一様にすることができ、したがって、張力 変動によって生じていた欠点が効果的に解消されることにある。本発明は、従来 技術の解決策の作業性を改善する。ゆっくりとした張力変動は、例えばダンサー のような、従来の解決策によって制御され、急激な張力変動は、本発明の方法お よび装置によって制御する。本発明の他の利点としては、簡潔な構成を有するこ と、それゆえ、初期コストおよびランニングコストが低いことが挙げられる。 以下、添付図面に示した望ましい実施例によって本発明を詳細に説明する。 図１は、本発明の装置を備えたスプーラー（ｓｐｏｏｌｅｒ）の概略側面図で ある。 図２は、本発明の装置の第１の実施例の概略図である。 図３は、図２の実施例を図２における矢印の方向から見た図である。 図４は、本発明の装置の第２の実施例の概略図である。 図５は、本発明の装置を備えたスプーラーの概略図である。 図１は、光ファイバを巻くための装置の概略図である。図１の機械は、さらに 、ファイバを色づけするための手段も備えている。この種の機械は、それ自体が 当業者にとって公知であり、したがって、機械の構成および作用についてはここ では詳細には述べない。ただ、参照符号１および２はリールを示し、該リール上 に光ファイバが巻かれるということを述べておこう。参照符号３および４は、光 ファイバに基本的な張力を与えるレバーダンサーを示している。レバーダンサー は、ファイバに平均的な張力を維持させている。参照符号５は、本発明の装置を 示している。該装置は、図２および図３において拡大スケールで示されている。 図２および図３は、本発明の装置の実施例を拡大スケールで示している。図２ および図３の実施例は、ファイバ６のための支持または案内手段として作用する 二つのホイール部材７、８と、これらホイール部材間に配置されたノズル手段９ とを備えている。ノズル手段９には取付具１０が備えられている。ガス状媒体は 、取付具１０を通してノズル手段９へと供給される。ガス状媒体としては、例え ば空気が用いられる。ノズル手段９によって、ガス状媒体の噴射（ジェット）が 作り出される。ガス状媒体の噴射は光ファイバに向けられ、力を発生させる。該 力は、光ファイバ６の移動方向に対してこれを横切る方向となって該光ファイバ ６に作用し、該光ファイバ６の移動方向に対してこれを横切る方向へと該光ファ イバ６を撓ませる。このようにしてできた横方向の撓みは測定され、ダンサーに おける場合と同様の方法で利用される。横方向の撓みの大きさは、例えば噴射を 調節することにより調節することができる。例えば噴射の勢いを抑制し、視覚に よ る見積もりで撓みを修正するようにしてもよい。ノズル手段９はまた、必要であ れば、ファイバ６からの距離が調節できるようにして配置されるようにしてもよ い。もちろん張力が測定され、その測定値に基づいて、噴射の勢い、ひいては張 力が調節される。ガス状媒体の圧力は、例えば空気圧縮機の通常の圧力である６ バールとしてもよい。 本発明の本質的な特徴は、従来のダンサーと一緒に使用できて該従来のダンサ ーの欠点（前述したように張力の急激な変動がある場合に顕著である）を解消で きることにある。別の言葉でいえば、本発明は、ダンサーの慣性により引き起こ される張力変動を補償するために使用される。 図２および図３に示した実施例は、それが張力変動または速度変動をなくすた めに特に重要であるとされる場所であれば、ファイバ経路の任意の位置に位置付 けることができる。本発明は特に、ファイバがリール上に巻き取られる際におい てスプーリング（ｓｐｏｏｌｉｎｇ）される直前のファイバ経路の位置に適用さ れると有利である。この位置は図１に大体において示してある。もう一つの有利 な位置は、ファイバがリールから引き出される際における、リールのすぐ後の位 置である。さらにもう一つの有利な位置は、コーティング装置またはこれに類す る装置の前である。 本発明は、例えば段階的な速度変化ゆえにレバーダンサーにて生じる張力変動 を、極めて効果的に解消する。本発明を利用しなければ、すなわち、もしレバー ダンサーのみが使用されたとすれば、張力は波動のごとく変化して悪影響をおよ ぼすであろう。なぜなら、レバーダンサーは常に、その構造上、ある慣性を有し ており、ファイバは、その構造上、ある可撓性を有しているからである。本発明 は、このように悪影響をおよぼす振動を解消する。 図４は、本発明の装置の第２の実施例を示す。この実施例においては、装置が 備えるホイール部材はホイール部材１１ただ一つである。該ホイール部材１１は 、ファイバのための支持手段または案内手段として作用する。装置はまた、ホイ ール部材１１に隣接するノズル手段９を備える。この実施例の考えは、装置をス プーラーに装架するが、このとき、ファイバ経路の一部、例えば、分割ホイール （ｄｉｖｉｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ）のようなスプーラーの一部もまた、ノズル手 段９のもう一方の側でファイバのための支持ホイールまたは案内ホイールとして 機能させる、ということである。図４の実施例の装置は、大体において、図２お よび図３の実施例の場合と同様に作用する。分割ホイールの代わりとして、ファ イバが巻き取られたり引き出されたりする実際のリールを、他方の支持ホイール または案内ホイールとしてもよい。 本発明は、装置が、ファイバ経路に属する二つの支持手段または案内手段間に 装架されることを意図されたノズル手段９だけを備える、という形態で適用され てもよい。このような実施例においては、図２に示した実施例のホイール部材が 、ファイバ経路内に既に存在している支持手段および案内手段、すなわち、案内 ホイール、セラミック案内リングまたはこれらに類する要素によって、ある意味 において、置き換えられることになる。 図に示した例においては、ファイバ６がノズル手段９にて二つの壁部分１２、 １３間を通り、ファイバの移動が横方向に関して制御されるようになされている 。しかしながら、横方向に関するファイバの移動を他の手法で、例えばエアカー テンのようなフローテクノロジー（ｆｌｏｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を利用し たもので制御するようにしてもよい。 図５は、本発明の装置を備えたスプーラーの概略図である。図５において、図 １ないし図４で用いた符号と同じ符号は、同じ要素を示している。図５に示す例 は、軽量構造のレバーダンサー３を備えている。その目的は、レバーダンサーの 慣性モーメントを出来る限り小さくしようとすることにある。ファイバ６が静止 しているとき又は一様の速度で移動しているときに該ファイバに３０ｇの張力が 生ずるように、レバーダンサーには重りが取り付けられている。本発明の装置５ は、レバーダンサー３とリール１との間に装架されている。装置５において、ホ イール部材７、８の直径は６０ｍｍ、双方のホイール部材の中心間距離は１３０ ｍｍとされている。ノズル手段９からの圧縮空気の噴射の圧力は、１．８バール に調節されている。この圧力だと、ファイバ６はその中心線から２ないし３ｍｍ だけ撓む。撓みは図５においてｘで示されている。５バールの圧力だとファイバ ６の撓みｘは７ないし８ｍｍになることが分かった。ファイバの張力をそれほど 増大させることなく、スプーリングの結果を改善するためには、１．８バールの 圧力が理想的であることが分かった。 実施された試験設備では、装置５なしでスプーリングを首尾よく行うことがで きたときの典型的な最大速度が、６００ｍ／分であった。それより高い速度では 、リール上に「緩んだループ」が形成される危険があり、製品として出すには、 その可能性が高すぎる。レバーダンサーに加えて装置５を使用した場合、安全に 実施できる最高速度が８５０ｍ／分まで高められた。 緩んだループは減衰ステップを生じさせ、これはリール上のファイバにおいて 容易に測定できる。通常の製品においては、かかる減衰ステップは許容できるも のではない。緩んだループによって引き起こされるステップ状の減衰の増加に加 えて、ファイバのマイクロベンディングによって引き起こされる付加的な減衰の 大きさに基づいて、スプーリングの結果の質が評価される。主となる原則は、ス プーリングの質が均一であればあるほど、マイクロベンディングはあまり生ぜず 、したがって、それによる減衰も少なくなる。装置５をレバーダンサー３に加え て使用した場合、シングルモードファイバを用いた試験において生じた減衰は、 レバーダンサー３のみを使用した場合よりも、平均で０．００４ｄＢ／ｋｍだけ 小さかった。高い品質のスプーリングが行われたとしても、減衰に関して０．０ ２ｄＢ／ｋｍもの増加を生じさせると考えられるから、装置５は、スプーリング （マイクロベンディング）による減衰の増加を、少なくとも２０パーセント少な くしたと考えられる。 スプーリングの質が改善されたことは、目で見ても分かる。装置５を使用して 、８５０ｍ／分の速度で行ったスプーリングの結果の均一さは、装置５なしで６ ００ｍ／分の速度で行ったスプーリングの結果のものよりも、目視評価で明らか に優れている。 これまで説明してきた実施例は、本発明を限定する目的でなされたものではな く、本発明は、請求の範囲内で自由に変形例を見いだすことができる。したがっ て、本発明の装置またはその詳細は、図示したそのものである必要はなく、同種 の機能を有する要素が代用可能である。装置を取り付けるために使用される構成 は、個々のケースによって自由に選択することができる。本発明は、特定のタイ プのダンサーに関連づけられて限定解釈されるものではなく、従来技術のすべて のダンサーとともに使用して該ダンサーのもつ欠点を解消することができるもの である。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基本的な張力をダンサー（３、４）によって与えられる光ファイバ（６） がリール（１、２）上に巻き取られたり該リールから引き出されたりする際に該 光ファイバの張力変動を一様にするための方法において、二つの支持および案内 手段間にて前記光ファイバ（６）の移動方向に対してこれを横切る方向にガス状 媒体を噴射させることにより前記光ファイバ（６）を撓ませ、前記ダンサー（３ 、４）の慣性により生じた張力変動を補償することを特徴とする方法。 ２．請求の範囲１に記載の方法において、前記光ファイバ（６）の移動方向に 対してこれを横切る方向の該光ファイバの撓みであって前記ガス状媒体の噴射に よって生じた撓みの大きさを測定し、該撓みをダンサーと同じように利用するこ とを特徴とする方法。 ３．請求の範囲１に記載の方法において、前記光ファイバ（６）の撓みを測定 し、その測定結果如何によって前記ガス状媒体の噴射を調節することを特徴とす る方法。 ４．請求の範囲１ないし３のいずれかに記載の方法において、前記ガス状媒体 が空気であることを特徴とする方法。 ５．基本的な張力をダンサー（３、４）によって与えられる光ファイバ（６） がリール（１、２）上に巻き取られたり該リールから引き出されたりする際に該 光ファイバの張力変動を一様にするための装置において、前記ダンサー（３、４ ）の慣性により生じた張力変動を補償するために、前記光ファイバ（６）が、二 つの支持および案内手段間にて、該光ファイバ（６）の移動方向に対してこれを 横切る方向に配置されたノズル手段（９）によって作られたガス状媒体の横方向 噴射により、撓ませられるようになされていることを特徴とする装置。 ６．請求の範囲５に記載の装置において、前記支持および案内手段が、二つの 互いに分離したホイール部材（７、８）を備えることを特徴とする装置。 ７．請求の範囲５に記載の装置において、前記支持および案内手段が、一つの ホイール部材（１１）と、第２の支持および案内手段として機能するように配置 された、光ファイバ経路の一部とを備えることを特徴とする装置。 ８．請求の範囲５に記載の装置において、前記支持および案内手段が、光ファ イバ経路の既存の支持および案内手段を備えていることを特徴とする装置。 ９．請求の範囲５ないし８のいずれかに記載の装置において、前記光ファイバ （６）が、前記ノズル手段（９）の位置にて、二つの壁部分（１２、１３）の間 を通過するようになされていることを特徴とする装置。 １０．請求の範囲５ないし８のいずれかに記載の装置において、前記ノズル手段 （９）の位置における前記光ファイバ（６）の移動が、フローテクノロジーによ って制御されるようになされていることを特徴とする装置。 １１．請求の範囲５ないし１０のいずれかに記載の装置において、前記ノズル手 段（９）からのガス状媒体の噴射が、空気の噴射であることを特徴とする装置。