JPH0743254B2

JPH0743254B2 - ケーブルの絶縁層の表面上の欠陥検出装置とその方法

Info

Publication number: JPH0743254B2
Application number: JP2107734A
Authority: JP
Inventors: トーマスラグロッタリチャード
Original assignee: アメリカンテレフォンアンドテレグラフカムパニー
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: EP0409376A2; US4979389A; JPH0365606A; CA2013244A1; CA2013244C; EP0409376A3

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は外被ケーブルに関する。更に詳細には、本発明
は製造中に生じる外被上の微小な表面傷を検出するため
の信頼できる検出方法に関する。

［従来の技術］高信頼性を有する長寿命の海底ケーブル（例えば、光フ
ァイバ通信ケーブル）の製造では、高電圧絶縁の完全性
がケーブルの寿命を決める重要なファクタである。この
絶縁の完全性に悪影響を及ぼす可変要因の一つが、製造
中に生じるかき傷のような表面欠陥である。軍用および
商用の両方の用途において、例えば、深さが0.005イン
チを超える微小な表面欠陥でさえも排除する、極めて厳
しい要件が存在する。

絶縁層上の表面欠陥を検出するためにケーブル製造業者
により現在使用されている技術は、目視または人の触感
の何れかに頼っている。後者の場合、検査者は文字通り
手の感覚を使用し、表面欠陥を検出する。

従って、現在の表面欠陥検査方法によれば、人手による
十分な検査時間を確保するために極めて緩慢な速度で、
検査ステーションを通る別の処理工程において、ケーブ
ルを巻出し、そして再び巻取らなければならないので、
コスト的に極めて高くつく。また、この方法は検査者の
視覚または触覚の主観的判断に依存するので、本質的に
不正確である。更に、非常に長いケーブルを人手で検査
している間中ずっと、必要な正確さと集中力を持続し続
けることは検査者にとって困難であることも経験的に明
らかである。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は信頼性のある、機械化された欠陥検出方
法を案出することにより、製造されたケーブル中の表面
欠陥の存在率を低減することである。

本発明の別の目的はケーブル外被表面欠陥検出の信頼性
を高めることである。

本発明の他の目的は、疲労および非能率を経験すること
なく、表面欠陥を検出するケーブル検査者の能力を向上
することである。

［課題を解決するための手段］本発明は、空気潤滑スラスト軸受と共に特定の原理およ
び物理現象を使用し、プラスチック外被のようなケーブ
ル絶縁層の表面に沿って欠陥の存在を示す高感度表示器
を提供する。特に、本発明は、ケーブル外被上に配置さ
れた空気圧式検出プローブの出口下を表面欠陥が通過し
たときに生じる圧力変動または流量増加を検出すること
に依拠する。このような変動は欠陥の存在可能性を示唆
する。

本発明の一実施例では、軸方向空気通路を有するバネ押
プローブをケーブル表面の間近に配置する。ケーブルは
プローブの下を直線的に移動される。空気が圧力調整済
み空気源から導入されると、プローブの出口オリフィス
付近の表面部および該表面に沿って空気流が発生する。
プローブは移動面上から所定の間隔で浮上し、空気圧に
より浮遊される。平滑な表面の場合、プローブ出口オリ
フィスにおける静圧は概ね一定である。しかし、かき傷
または突起のような表面欠陥は空気流に相当な変化を起
こす。この変化は検出され、そして、欠陥の兆候として
認識される。本発明のケーブル検査方法は、空気流また
は流量を使用し、後の修理のため、または、これとは別
に、次の直後の製造段階で欠陥を修理するために、欠陥
領域の位置を記録する手段を含む。

ケーブルはリング中を直線的に前進するので、複数個の
検出プローブをケーブルの周囲に固設されたリング中に
配設することが好ましい。プローブ配設リングを往復運
動することにより、ケーブル外被の外面の大部分（欠陥
検出のために統計的に十分に有意意な部分）はプローブ
と交差する。

本発明による検査ステーションはケーブル製造ライン中
に含められることが好ましい。

空気流または圧力は、概ね、所定の欠陥の谷からのプロ
ーブチップの距離の三乗に比例して変化するので、本発
明は、空気軸受吊下プローブのガス流力学の固有の三乗
倍係数を容認し、そして使用することが好ましい。

［実施例］以下、図面を参照しながら本発明のその他の目的、特
徴、効果を更に詳細に説明する。

1.理論的考察気体潤滑静水圧スラスト軸受における気体（例えば、空
気）の流量は一定圧力およびプレロードにおける気体膜
厚の三乗に比例して変化する。第２図に一般的なケース
を示す。第２図において、Ｑ＝空気流量（容量基準）ｈ＝名目軸受面とプローブ空気出口との間のギャップＸ＝空気の粘度 Pp＝プローブ中の空気圧 Pa＝大気圧Ｗ＝プローブ上のプレロードＲ＝プローブの外径ｒ＝プローブ空気通路の内径これらのパラメーターの間の古典的関係は次式で示され
る。

式（１）から明らかなように、プローブからの流量はプ
ローブと軸受面との間のギャップ高さｈの三乗の関数に
比例して変化する。流量Ｑでプローブに一定圧力の空気
源を供給すると、各時点でプローブは表面欠陥と交差す
る。ギャップ高さｈが増入すると、空気の通ることので
きる、プローブ真下の空問容量が増大する。空問容量が
増大した事例を第３図に示す。第３図では、ギャップ高
さはＨで示されている。追加通路は気流が欠陥を示す大
気圧にまで膨張できる大きな容量を伴う。

表面かき傷の場合、最終的効果は、このシステムがプロ
ーブの通路を通る空気流の瞬間的な増加を経験すること
である。プローブの真下を表面欠陥が通過した場合、シ
ステム中で同様な摂動が経験される。この事例における
双方の摂動とも表面欠陥の兆候である。下記の実施例で
は、この空気流摂動を例えば、欠陥の位置をマークする
ために検出および使用する方法を示す。

この検出で使用されるコントロール可な可変要因は、プ
ローブの物理的寸法、間隙、空気圧およびプローブ上の
プレロードである。第４図は本発明の概念を使用する実
例的な欠陥検出ステーションの模式図である。押出ポリ
エチレンの外被表面11を有するケーブル10は巻取手段
（図示されていない）によりステーション中を搬送され
る。この巻取手段はケーブルを矢線15の方向に所定の速
度で移動させる。ステーション構成部材は台16上に取付
られている。このステーションはケーブル製造ライン
（図示されていない）の一部として組み込むこともでき
る。台上のスタンド17に取付られたケーブル直列治具12
および13は、ケーブルを安定化させ、そして、ローラ14
中を出来るだけ小さな垂みで直線的に移動するようにケ
ーブルを移動させることができる。

空気プローブ組立体（第５図にも示されている）20は、
空気プローブヘッド21（通常は、一対の軸受30および31
内に取付られている）からなる。この一対の軸受はま
た、剛性スタンド18により台16に固着されている。この
ような取付により、空気プローブヘッドは直線搬送ケー
ブル10に対て回転可能になる。第５図に示されるよう
に、直線搬送ケーブル10は、そのケーブル軸とヘッド軸
をほぼ一致させながら、ヘッド21内を通過する。台16に
固定されたステッピングモータ19は、例えば、モータ駆
動歯車32およびプローブヘッド歯車44を有する歯車集成
装置により駆動される。このような歯車集成装置は慣用
のものであり、様々な公知形状に組み立てることができ
る。

プローブヘッド21には１個または、好ましくは複数個の
空気プローブ（この実施例では４個）を取り付ける。第
５図に示されるように、各プローブ22は内部空気通路23
を有する。プローブの傾斜ベース面は下部のケーブルに
対面し、かつ、接触する。各プローブ22は、プローブシ
ート27とシャフト24の寸法を適当に合わせることによ
り、半径方向に移動できるように取り付けられており、
ケーブル10に向かって接近させたり、あるいは、ケーブ
ル10から遠ざけることができるようになっている。プロ
ーブ移動は、プローブ本体に接続された走行ピン28の動
作により可能となっており、この移動により、プローブ
は、空気圧がゼロのときに、応範なケーブルの直径に応
じて、ケーブル外被表面11に確実に接触できるようにな
っている。

各プローブ22はプローブシャフト肩部25上に設置された
負荷バネ26により片寄らされており、空気圧がゼロのと
きには、ケーブル表面に軽く係合する。本発明のシステ
ムでは、プローブに加わるプレロードを調整することに
より、所望の間隙または所望の空気流量を得ることがで
きる。

第６図に模式的に示されているように、空気ホース29は
各プローブ22の空気通路と空気源38を接続する。空気源
38は、検査操作中、各プローブに空気を一定圧力力で供
給できるものでなければならない。空気源38と各プロー
ブ22を接続するホース29は十分なたるみ部分を有するの
で、空気プローブ組立体は、矢線33で示されるように、
例えば、±90゜往復運動するうにヘッドをステッピング
モータで回転させることができる。

直径0.050インチの内部空気路を有するプローブは0.005
インチのかき傷を検出できる。しかし、当業者は、予想
される欠陥の特徴および前記のようなその他のパラメー
タに応じて、最適なプローブ形状およびプローブの最適
間隙を決定することができる。

前記のように表面欠陥の存在により生じる。空気流およ
び／またはシステム圧力の摂動は、各プローブに連結さ
れた常用の流量計34により都合よく検出される。各流量
計34には伝達ライン40が接続されており、デジタル読出
装置35に給電する。オペレータは読出装置35上に表示さ
れた摂動を観察することにより欠陥を監視することがで
きる。別法として、装置35は連続記録グラフ（図示され
ていない）であることできる。何れの場合でも、第６図
に模式的に示されているように、空気プローブヘッド21
上に配設されたマーカー36を含むことが好ましい。この
マーカーは圧力降下のような圧力変動の兆候に応答し、
かつ、摂動の発生に応答してケーブル表面上に目視可
能、またはその他の検出可能なマークを配置する。

本発明による表面傷検出システムを構成する場合、空気
プローブ移動は比較的長い時時定数を有することが好ま
しい。このように構成することにより、各プローブの内
方移動は、プローブが欠陥に遭隅する際、若干遅れる。
これにより、システムが再び安定状態に達する前に、空
気流過渡現象を検出するために十分な時間が確保され
る。

望ましくは、プローブの空気通路の内径は欠陥の幅に関
連して小さくなければならない。また、特に、内径は、
予想される欠陥の幅よりも極僅かに大きい位に維持され
なければならない。

本発明の検査システムは、ケーブルを検査ステーション
にローディングし、プローブの所定荷重をケーブル表面
にかけ、そして、空気軸受系の態様でプローブとケーブ
ルの操作を開始するのに十分な空気圧を供給することに
より運転される。所望の往復運の往復速度および程度
（角度）を常法によりステッピングモータにセットす
る。ケーブルを例えば、120フィート／分の速度で、ヘ
ッド21から引き抜く。典型的な表面上のかき傷（これに
限定されることはない）のような傷はメーター35に表示
され、その位置がケーブル上に書き記される。その後の
ステーション（図示されていない）で、傷は修理され
る。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の装置によれば、空気の流
量または圧力の変動を検出することにより、ケーブル表
面の傷を高い信頼性で、自動的に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はケーブルとプローブの模式図である。第２図および第３図はパラメーターの符号が書き込まれ
たケーブルとプローブの模式図である。第４図はケーブル表面傷検査ステーションの模式的側面
図である。第５図はプローブヘッドの部分断面正面図である。第６図は第４図の検査ステーション用のコントロールシ
ステムのブロック図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーブルの絶縁層の表面に直接、連続的に
気体流を吹付ける出口端を有する気体流吹付手段；前記気体流吹付手段の前記出口端と前記ケーブルの絶縁
層の表面との間の間隔が変化する方向に移動可能となる
ように気体流吹付手段を支持する支持手段；前記気体流吹付手段による前記気体流の吹付け中に前記
気体流の圧力を測定し、かつ、気体圧力変動を検出する
変動検出手段；および、前記変動検出手段による前記気体圧力変動の検出に応答
して、その時点で前記気体流吹付手段によって前記気体
流が吹付けられていた前記ケーブルの絶縁層の表面の吹
付領域を明示する吹付領域明示手段；からなるケーブルの絶縁層の表面上の欠陥検出装置。
【請求項２】絶縁層を有するケーブルを直線的に搬送す
るケーブル搬送手段；前記ケーブル搬送手段による前記ケーブルの搬送経路の
周囲に配置され、各々がケーブルの前記絶縁層の表面に
気体流を吹付ける出口端を含む内部気体通路を有する１
個以上のプローブ；前記ケーブル搬送手段による前記ケーブル搬送中に、前
記プローブ出口端がケーブルに向かって、または、ケー
ブルから遠ざかる方向に移動可能となるように前記各プ
ローブを支持するプローブ支持手段；前記プローブ支持手段に含まれ、前記各プローブに対し
て前記ケーブル表面に接近する方向への力を与える負荷
手段；前記プローブを前記ケーブル表面から浮揚させるのに十
分な圧力と流量で、前記各内部気体通路に気体を供給す
る気体供給手段；前記各内部気体通路から前記ケーブル表面に吹付ける気
体流の前記圧力の変動を検出する変動検出手段；およ
び、前記変動検出手段による前記圧力変動の検出に応答し
て、前記ケーブルに対する前記プローブの現在位置を記
録する位置記録手段；からなるケーブルの絶縁層の表面上の欠陥検出装置。
【請求項３】絶縁層を有するケーブルを直線的に搬送す
るケーブル搬送手段；前記ケーブル搬送手段による前記ケーブルの搬送経路の
周囲に配置され、各々がケーブルの前記絶縁層の表面に
気体流を吹付ける出口端を含む内部気体通路を有する１
個以上のプローブ；前記ケーブル搬送手段による前記ケーブル搬送中に、前
記プローブ出口端がケーブルに向かって、または、ケー
ブルから遠ざかる方向に移動可能となるように前記各プ
ローブを支持するプローブ支持手段；前記プローブ支持手段に含まれ、前記各プローブに対し
て前記ケーブル表面に接近する方向への力を与える負荷
手段；前記プローブを前記ケーブル表面から浮揚させるのに十
分な圧力と流量で、前記各内部気体通路に気体を供給
し、これにより、前記プローブ真下の前記ケーブル表面
がほぼ一定の半径のときに、前記プローブと前記ケーブ
ル表面との間に間隙を形成する気体供給手段；前記プローブの真下の前記ケーブル表面に存在する前記
一定の半径からの偏りに応答して、前記内部気体通路か
ら前記ケーブル表面に吹付ける気体流の前記圧力または
前記流量に生じた変動を検出する変動検出手段；およ
び、前記変動検出手段による前記圧力変動または前記流量変
動の検出に応答して、前記ケーブルに対する前記プロー
ブの現在位置を記録する位置記録手段；からなるケーブルの絶縁層の表面上の欠陥検出装置。
【請求項４】前記変動検出手段は気体流量計からなる請
求項２または３の装置。
【請求項５】前記気体供給手段は、前記各プローブの前
記各内部気体通路に気体をほぼ一定の圧力で供給する定
圧供給手段を更に含む請求項２または３の装置。
【請求項６】前記ケーブルが前記プローブ中を前進する
際に、前記ケーブルの軸に対して前記プローブを回転さ
せる回転手段を更に含む請求項２または３は装置。
【請求項７】前記回転手段は、前記ケーブル表面に対し
て、所定の周期で、前記プローブの往復運動を起こさせ
る手段を含む請求項６の装置。
【請求項８】絶縁層を有するケーブルを検出ステーショ
ン中で直線的に移動させ；１個以上のプローブから前記ケーブルの前記絶縁層の表
面に、高められた、ほぼ一定の圧力で、気体の連続流を
吹き付け、前記各プローブは出口端を有する内部気体通
路を有し、前記気体の連続流は前記プローブを前記ケー
ブル表面から浮揚させるのに十分な圧力と流量で吹き付
けられ；前記気体の連続流の前記圧力または前記流量の変動を検
出し；前記気体の連続流の前記圧力変動または前記流量変動が
起きた場合の前記ケーブル表面に対する前記プローブの
現在位置を記録する；工程からなる、ケーブルの絶縁層の表面上の欠陥検出方
法。