制造光纜的工藝和裝置的制作方法

專利名稱：制造光纜的工藝和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制造光纜的工藝和裝置，尤其是涉及一種用于遠程通信的光纜，以及相應的制造裝置。
背景技術：
電信光纜通常包括具有多個進行光學信號通信的光纖的光纜芯部和一或多個環繞著光纜芯部的加強保護層。光纖可致密地或者松散的包在光纜芯部中。
在現有技術中有幾種不同的光纜結構。
光纜通常用于互連設備，包括設有初級涂層和至少一個次級保護涂層的單根光纖，該初級涂層由兩層丙烯酸鹽(內層比外層軟一些)形成，保護涂層可以是熱塑性材料并由致密的減震層形成，該層具有額外的機械和環境保護，并易于保持。上述光纖可以減震，并依次由可提供扭轉平衡拉伸強度的加強紗線和通常為LSOH(低煙零鹵素)合成物或PVC等阻燃劑的保護外皮所環繞。
適于互連設備的另一種光纜包括兩個如上所述的單光纖光纜，各自的外皮縱向接在一起。
多光纖光纜通常包括可以容納多個光纖的芯部，彼此間隔開或者成捆編組，并置于保護材料中或放在一或多個管等殼體中。多個加強保護層通常環繞著上述芯部。
多光纖光纜包括多個具有初級和次級涂層的光纖，由多根加強紗線所緊密環繞并包在外皮內。在另一種實施例中，多光纖光纜包括多個可松散設在減震管內的光纖(設有次級涂層)，該管可由加強紗線和外皮所環繞。
多光纖光纜的實例分別可稱為多松散管光纜，其中在環繞著中央加強件的管中容納著無應力光纖；或稱為開槽式芯部光纜，其中在塑料開槽芯部中容納著多個無應力光纖；或稱為中心松散管式光纜，其中在由外加強件和外皮環繞的中心管內容納著多達24根光纖。
就這些實例所示，光纜包括至少一個加強件，可以設置成中央加強件的形式，也可以是外管加強件或者兩個橫向對置加強件的形式。此外，也可以通過芳香聚酰酩紗線來進行加強。
在這里，光纜為容納光纖而提供保護。
如上所述，光纜光纖通常設有初級和次級涂層。在本發明中，“初級涂層”是指丙烯酸鹽層形成的涂層，在光纖牽拉工藝中直接作用到裸露的光纖上，“次級涂層”是指松散或致密地包住一或多個初級涂覆光纖的涂層，例如稱為“致密減震層”和“松散減震層”。
而且在本發明中，光纖的“初級保護”是指由上述初級涂層對光纖的保護，“次級保護”是指由初級涂層之外的任何或零件對光纖的保護，包括上述次級涂層、加強件和外皮。
在本發明中，“光纖”意味著從通常具有初級涂層的預制件拉出的細長波導元件。“光纜”是指包括一或多個光纖的結構，由一或多個適于安裝并用于通信的保護性加強層所環繞。對光纜的制造工藝通常包括至少兩個相分開的過程。
對用于通信的光纖的加工首先是形成一個所謂的“光纖預制件”，該預制件是由一或多個選定合成物的高純度玻璃同軸層制成的大致圓柱形元件，由此獲得合適的光纖。該預制件可由不同的工藝制成，例如在本領域可稱為OVD(外部蒸氣沉積)、VAD(蒸氣軸向沉積)或MCVD(改良化學沉積)等工藝。光纖預制件由塑料制成已經眾所周知。
從這些光纖預制件開始，光纜制造包括向牽拉工藝提供這種預制件，從而獲得光纖。在該過程中，預制件的端部被置于合適的高溫中進行軟化，由此拉出光纖。選擇預制件的化學成分，在牽拉光纖中產生導引光學信號所需的折射率分布圖。
在牽拉過程中，玻璃光纖由初級涂層涂覆，通常由兩個聚合層(紫外線固化的丙烯酸鹽)構成。該光纖被積聚在牽拉裝置端部處的一個線軸上。例如在US6371394中就敘述了光纖牽拉工藝。
在牽拉之后，光纖通常進行一些機械和光學質量控制的測試。在牽拉工藝和接纜工藝之間造成脫機的這種操作通常需要將光纖在不同工作線軸之間轉移，以適于內外部加工動作。本申請人觀察到這些脫機和測試操作都很耗時且會提高成本，并會導致邏輯問題。
接纜工藝通常包括將次級涂層環繞一或多個光纖的減震階段；在光纖從各自線軸釋放出來時將一或多個加強和/保護層施加到光纖上，從而如上所述獲得光纜結構，具有安裝和使用所需的強度和保護性能。WO00/60393中公開了這種接纜工藝。因此，光纖加工和光纜制造的這兩種工藝都利用單獨的生產線分開進行，所以整個工藝就十分復雜而且耗時。
而且在常用光纖和光纜的制造工藝中，加工過程中很可能產生中斷。US6327767中記載了這種問題。如該專利所述，在光纜制造過程中，當卷筒排出光纖時，排出光纖的端部必須要通過一個連接件來結合到新光纖的端部上。這個操作需要停止整個加工。在加工的啟動和停工階段會導致材料損失且長時間啟動才能進行加工，從而阻礙光纜的制造，使之不連續。上述專利中記載的方案將光纖積累到一個主動的減震器上并通過一個連接件將排出光纖的端部和新光纖的端部相連，在從減震器的編結過程中，將光纖供給光纜制造過程。該減震器可以是三輪式調節滑輪，具有固定滑輪組和可動滑輪組的多通系統，折疊光纖端部長度的容器，或者變速器式變徑錐體系統，其中可調節錐體的縱向位置來控制減震器的容量。

發明內容
因此，本申請人目的在于在光纜制造加工中簡化和減小成本、時間和光纖材料浪費。
申請人發現能夠通過單獨工藝以更快速和廉價的方式來生產光纜，這種單獨工藝是在光纖牽拉階段之后立即進行接纜階段，從而避免了半成品要經歷停靠、存儲或者運輸等問題。通過將制造光纖和制造光纜的裝置整合為單一的生產線，從而可以進行單一連續的加工，從光纖預制件開始到形成限定的光纜。可以大致勻速的進行包括牽拉和接纜的這個過程。因此，制造過程非常簡單、有效且節約成本。
在本發明中，光纖制造的“連續加工”是指不受干擾而執行步驟的過程，沒有瞬變和偶然故障條件，因而就省去了最終光纜的半成品的中間停靠和存儲階段。在這種加工中，從光纜牽拉開始的用時和光纖牽拉速度成反比。
就本發明的目的來說，“整合生產線(車間)”是指由多個彼此在物理上或者功能上協作的零件(器件、裝置)形成的生產線(或者車間)，以進行連續的制造加工。換句話說，上述生產線是一種器件或裝置的連接結構，適于從光學預制件制成光纜。
在本發明中，考慮這樣的裝置，包括一或多個可致密地或松散地設有次級涂層的光纖，但它沒有特別支撐拉伸應力的元件，作為光纜制造工藝的半成品，而不是作為光纜，這種裝置不適于在使用中暴露在外承受環境和機械應力的光纜。因此，最終產品是這樣裝置的工藝在本文中不作為光纜制造工藝考慮。
舉例來說，在這里不考慮致密或松散減震的光纖來作為光纜。實際上，致密或松散減震的光纖的拉伸強度要遠低于光纜所需的最低拉伸強度。尤其是，致密或松散減震的光纖所能夠支撐的最大拉伸強度僅僅是幾個牛頓的數量級(無論安裝還是維修)，而光纜所必須承受的最大拉伸強度卻很高。例如，在安裝時互連設備的單個光纜可以承受幾百牛頓的拉伸負載，而在維修時可以承受幾十牛頓的負載，上面敘述的中心松散管式光纜在維修時可以承受數百牛頓，在安裝時可以承受幾千牛頓的負載。
根據本發明的第一個方面，本發明涉及一種制造光纜的工藝，包括從至少一個光纖預制件加工至少一個光纖的步驟和從上述至少一個光纖加工光纜的步驟，其特征在于，上述工藝是連續的。
可有利的以大致恒定的速度來執行上述工藝，尤其是上述加工至少一個光纖的步驟和加工光纜的步驟可以在相同速度下進行。
如果光纖斷裂成兩個部分，上述工藝最好是包括將這兩個部分連接在一起的步驟。上述連接步驟包括收集在斷裂點上游光纖的步驟和傳遞斷裂點下游光纖的在前收集長度的步驟。
有利的，可同時開始上述從至少一個光纖預制件加工至少一個光纖的步驟和從上述至少一個光纖加工光纜的步驟。
最好是，加工光纜的步驟包括將加強件環繞著至少一個光纖。施加加強件包括將加強紗線環繞著上述至少一個光纖。
施加加強件還可以包括施加中心加強件。
加工至少一個光纖的步驟最好是包括將丙烯酸鹽初級涂層施加到上述至少一個光纖上。
加工光纜的后續步驟最好是包括將上述至少一個光纖減震。
上述減震步驟包括將致密次級涂層施加到上述初級涂層上或者實現松散次級涂層，尤其是實現容納上述至少一個光纖的松散減震管。
上述加工至少一個光纖的步驟包括加工多個平行的光纖。此時，加工光纜的步驟有利地包括組裝上述多個光纖。
上述工藝還可以包括根據開放式螺旋線來設置上述多個光纖。
上述加工至少一個光纖的步驟包括將上述至少一個光纖預制件和另一個光纖預制件相接合。
在第二方面，本發明涉及一種制造光纜的裝置，包括集成的生產線，該生產線具有從至少一個光纖預制件加工至少一個光纖的光纖牽拉裝置，和從上述至少一個光纖加工光纜的接纜裝置。
接纜裝置最好是包括將加強件環繞著上述至少一個光纖的加強保護子裝置。
接纜裝置最好是包括將致密或松散涂層施加到上述至少一個光纖上的光纖減震子裝置。
光纖牽拉裝置還可以包括光纖校驗器，設置在上述光纖校驗器上游的、用于在光纖斷裂時收集第一長度光纖的第一光纖聚積器，和設在上述光纖校驗器下游的、用于在光纖斷裂時傳遞第二長度光纖的第二光纖聚積器。
上述光纖牽拉裝置最好是包括爐，將第一光纖預制件進給到上述爐內的第一預制件保持機構，將第二光纖預制件定位在上述第一光纖預制件之上的第二預制件保持機構，和將上述第一光纖預制件和第二光纖預制件接合在一起的預制件接合機構。
制造光纜的裝置還可以包括將輔助光纖或線供給到集成生產線中間點的光纖供給服務線軸。
附圖簡述下面，將參考附圖來敘述本發明，其中示出了本發明的非限制性實例。尤其是

圖1示出了常用光纖；圖2-5示出了四種不同的光纜，它們是根據本發明的工藝制造的；圖6是本發明中光纜制造裝置的第一實施例的簡圖；圖7是圖6中裝置的第一部分的透視圖；圖8是本發明中光纜制造裝置的第二實施例的簡圖。
優選實施例詳述圖1示出了已知類型的光纖1。光纖1可以為單根模式或者多根模式，包括芯部2(其中主要限定透射光)和包層3，它們均是由二氧化硅制成。芯部2和包層3具有不同的折射率，通常由將一或多個區域和所選元件相摻雜形成。例如，芯部2可由氧化鍺和氧化硅相摻雜而構成，上述包層由純凈硅構成。
光纖1還包括用于保護的初級涂層4，通常具有第一、第二聚合層4a、4b。該聚合層4a、4b可以從由低聚物和單體構成的合成物通常在有誘光劑的條件下通過紫外線輻射交聯獲得。一般的，上述兩個涂層4a、4b由紫外線固化的丙烯酸鹽樹脂構成。
上述兩個涂層4a、4b不同于交聯材料的彈性模量，第一涂層(內層)通常比第二涂層軟一些。
兩個層4a、4b通常具有不同的厚度第一涂層4a范圍從大約25μm到大約40μm，第二涂層4b范圍從大約20μm到大約40μm。
或者，初級涂層4可以包括具有合適彈性模量的單層紫外線固化的丙烯酸鹽樹脂。US4682850公開了一種具有單層紫外線固化材料包層的光纖實例。
圖2示出了用于光纖通信的單根致密減震光纜10的截面圖。
光纜10包括沿著中軸線的光纖1(具有初級涂層4)。光纜10還包括位于初級涂層10之上的次級涂層11。次級涂層11包括一或多個致密減震層。尤其是，次級涂層11包括單層的紫外線固化丙烯酸鹽或PVC層，或者包括聚四氟乙烯(PTFE)和聚酰胺12、或紫外線硅橡膠和聚酰胺12的的兩層11a、11b(在圖2中)。可能的，次級涂層還可以包括額外的層。涂覆著次級涂層11的光纖1在下面將被稱為“次級涂覆光纖”或者“致密減震光纖”。
光纜10進一步包括加強件12，由芳香聚酰酩紗線層構成，用于加強整個結構。光纜10進一步包括熱塑性外皮(夾套)13，從而提供外部機械保護。光纜10的外徑可以在大約1.6mm-3mm之間。
圖3是用于光纖通信的雙光纖光纜20的截面圖。
光纜20包括兩個如上所述的單根光纖電纜10，各自具有縱向結在一起的熱塑性外皮13。利用具有8字形模具的擠壓機擠壓外皮13來實現上述結構。
圖4示出了用于光纖通信的六根光纖光纜的截面圖。
光纜30包括六根具有繞著中心件14的致密次級涂層11的光纖1，最好是由光纖玻璃加強塑料制成。或者，光纜30沒有中心加強件，而是致密減震光纖彼此咬合接觸在一起。光纖1可以彼此平行，或者被扭成開環螺旋式(SZ扭絞)或封閉螺旋式。
具有致密次級涂層11的六根光纖1最好是由具有芳香聚酰酩紗線層12的加強件所環繞。光纜30最后包括熱塑性外皮13。
圖5示出了松散式多光纖光纜40的截面圖，在減震管內它包括多個松散容納在次級涂層15內的光纖1，減震管可由PBT(聚對苯二甲酸丁二酯)，聚丙烯或者HDPE(高密度聚乙烯)制成。減震管還可包含已知的填充合成物。減震管15依次由芳香聚酰酩紗線加強層12和熱塑性外皮13所環繞。
光纜10、20、30、40僅僅是根據本發明的裝置和方法制造的光纜實例。本發明的技術還可以應用到任何類型光纜的制造，例如上述的多松散管光纜，開槽式芯部光纜，中心松散管式光纜等。
圖6示出了集成光纖/光纜制造裝置50的簡要框圖，該裝置通過單一連續的過程來加工致密減震光纜，例如光纜10、20、30。裝置50可以從預制件開始制造光纜中的光纖和光纜本身。
裝置50包括一組彼此相連的機構，從而形成單一連續的生產線(或車間)。
如圖6所示，裝置50的機構可以分成兩個主要的功能組用于將一或多個光纖從各自的預制件加工的牽拉裝置100，和從光纖加工成光纜的接纜裝置200。因此，下面詳細敘述的本發明連續光纜制造工藝包括兩個主要階段制造光纖(構造光纖)的第一階段和第二階段。將致密減震層11、加強紗線12和外皮13等加強保護層施加到光纖上的第二階段(構造光纜)。
而且，接纜裝置200包括兩個子裝置將致密減震層11施加到光纖1上的光纖致密減震子裝置200a、和用于將加強件12、保護外皮13施加到減震了的光纖上以獲得最終光纜的加強保護子裝置200b。
如果是單光纖光纜10，牽拉裝置100和光纖致密減震子裝置200a就包括制造單根光纖1并減震的機構。如果是雙光纖光纜20，上述機構就為雙倍，且平行于這兩個光纖1來進行加工和減震操作。如果是N根光纖致密光纜，例如六根光纖光纜30，牽拉裝置100最好是包括N組平行操作的機構，用于對N個光纖減震。減震了的光纖隨后在接纜裝置200b上進行組裝。牽拉裝置100的上述N組機構可以彼此相同，也可以彼此不同，從而制造不同類型的光纜。光纖致密減震子裝置200a的N組機構也是這樣的。
在圖6的簡圖中，牽拉裝置100和光纖致密減震子裝置200a都包括對單根光纖進行制造和涂覆的裝置。
詳細的，牽拉裝置100最好是包括從預制件將光纖1牽拉成形并在光纖上施加雙丙烯酸鹽層的牽拉塔101，在牽拉過程中拖拽光纖1的絞盤等牽引機構102，在沿著軸線前進時可在光纖1上保持預定張力的張力控制機構103(作為調節器)，在加工過程中根據需要聚積一定長度光纖的光纖聚積器104，在加工過程中測試光纖1的拉伸應力強度的校驗器105。
圖7示出了牽拉裝置100的更詳細的視圖，該裝置能夠同時制造兩根光纖。圖7的牽拉裝置100具有平行制造兩根光纖的兩側A、B。最好是，但不是必須的，A、B側的裝置相同。因此，參考標記僅僅用于A側，相應的敘述也是僅僅指A側。
牽拉塔101包括多個沿著垂直牽拉軸線設置的機構。選擇垂直方向是為了執行牽拉加工的主要步驟，需要利用重力，從而從玻璃預制件獲得可以牽拉出光纖的熔融材料。
牽拉塔101包括立式保持結構106和在上部的反應爐(例如已知的石墨感應爐)，用于控制第一預制件108a下部(或者頸部)的熔化。在爐107之上并固定到結構106的第一預制件進給機構109a用于保持第一預制件108a并將其進給到爐107。預制件進給機構109a可以包括可滑動安裝在保持結構106上且由電機驅動的夾持件。
而且，塔101最好是包括位于第一預制件進給機構109a之上且用于保持第二預制件108部并使其向下運動的第二預制件進給機構109b。該第二預制件108b在第一預制件108a被完全牽拉之前，和第一預制件相結合，從而便于連續加工。尤其是，第二預制件進給機構109b適于垂直移動第二預制件108b，從而將第二預制件108b的下部和第一預制件108a的上部相接觸。在第一、第二預制件進給裝置109a、109b之間的可移動燃燒器116用于在兩個預制件相接觸后將它們連接成形。
第一、第二預制件進給裝置109a、109b最好是包括用于夾持各自預制件的夾頭和三個控制上述夾頭沿著XYZ軸精確運動的控制電機。
牽拉塔101可進一步包括位于爐107之下的預冷機構(底部煙囪)110，用于將光纖冷卻。該預冷裝置110用于降低光纖溫度，例如從大約2100℃(上述爐內高溫區中的光纖溫度)降低到大約1600℃。該預冷裝置可避免直接和空氣相接觸，對光纖進行溫和的對稱制冷。通過這種方式，沒有不規則的應力施加到光纖上，因而就將可能的變形降為最低。
在這種情況下，制冷機構112包括三個間隔的制冷器件112a、112b、112c，且設置在預冷裝置110之下，用于進一步降低光纖的溫度，最好是降低到50℃之下。制冷機構112設置在距爐107合適的距離上，以便于防止熱光纖過度冷卻而被損傷。制冷機構112所產生的制冷可以防止次級涂層4不穩定，直徑變化和涂層集中等在光纖溫度超過50℃后產生的后續問題。優選地，制冷機構112的制冷腔適于冷卻氣體流動，便于通過強制對流從光纖中去掉熱量，媒介最好是可以強制對流的氣體，這是因為它具有良好的熱交換能力。或者，根據圖7所示的模塊化機構，制冷機構112可以為單器件形式。而且，制冷氣體可以從底部流動到頂部，反之亦然。
塔101還可以設有已知的張力計和直徑表，最好是設置在制冷機構110和制冷機構112之間，用于測量各個裸露光纖的張力和直徑。
塔101進一步包括至少一個向光纖施加初級涂層的涂覆機構。在圖7所示的實例中，塔1包括設置在制冷機構112之下并將形成初級涂層4的兩層11a、11b施加在上述光纖上的已知第一、第二涂覆機構118、119。上述兩層最好是由丙烯酸鹽樹脂構成。第一(內)層相對較軟，以便于減小施加到光纖芯部上的應力，而第二(外)層相對較硬，以便于使光纖免于外界環境的機械損傷。
每一涂覆機構118、119包括各自用于將預定量丙烯酸樹脂施加到光纖上的涂覆單元118a、119a，和具有一或多個用于固化樹脂的紫外線燈烤箱且提供穩定涂層的固化單元118b、119b。在所示的實施例中，第一層由兩個紫外線燈烤箱來固化，第二層由四個紫外線燈烤箱來固化。上述涂覆單元的腔由丙烯酸樹脂填充并保持在一定的壓力和溫度下，從而獲得均勻的涂層。上下模在上述腔內形成光纖進出口，下模的尺寸和形狀結合工藝條件，和涂層的厚度、同心性相對應。上述腔可以和使高度溶解在丙烯酸樹脂中的氣體(通常是CO2)流經該腔入口的機構相聯通，以便于去掉光纖周圍的空氣，避免在涂層中產生氣泡。
可以在制冷機構112和第一涂覆機構118之間設置一個非接觸光纖溫度測量機構(未示出)，用于在施加初級涂層之前檢測光纖溫度。
塔101還可以設有兩個已知的額外直徑表，第一個最好是設置在第一固化單元118b和第二涂覆單元119a之間，用于測量初級涂層11的第一層11a的直徑，第二個最好是設在第二固化單元119b和絞盤102之間，用于測量初級涂層11的第二層11b的直徑。
牽引機構102最好是設在保持結構106的下端且適于以預定速率(牽拉工藝的速率)將光纖向下拉動。尤其是，牽引機構102可以調節牽拉工藝的牽拉速度。該牽引機構102可以為單滑輪或者雙滑輪形式。例如，它可以包括兩個對置輪，一個具有光纖通過的槽，另一個由橡膠涂覆，因此能夠保證對光纖所需的摩擦。在所示的實施例中，牽引機構102包括用于在垂直牽拉方向上拖拽光纖的單電機驅動絞盤。牽引裝置102設有角速度傳感器(未示出)。
塔101可進一步包括已知的旋轉機構(未示出)，設在第二涂覆機構119的最后一個紫外線燈烤箱和牽引機構102之間，用于使光纖在牽拉過程中繞軸線旋轉。
塔101進一步包括基于VME/VMI技術的控制系統(未示出)。該控制系統的軟件控制著工藝的每一個階段，通過主操作板和操作者進行交互。尤其是，該控制系統執行幾個控制循環，用于適當運行工藝。例如，該控制系統可以通過具有光纖玻璃直徑表(未示出)的控制循環來調節牽引機構102的速度，以便于保持恒定的裸露光纖直徑。而且，該控制系統可以調節預制件進給速度，以便于使牽引機構102隨動于它的目標速度。
最好是相對保持結構106橫向設置的張力控制機構(調節器)103適于沿著牽引機構102向下調節光纖的張力，尤其是張力控制機構103適于保持光纖張力恒定且可以補償牽引機構102和校驗器105之間的速度差。
張力控制機構103可以包括兩個固定滑輪103a和可動滑輪103b，可動滑輪103b沿著光纖的路徑設在兩個固定滑輪103a之間，且能夠在自身重力和光纖張力的作用下自由地垂直移動。實際上，如果光纖的張力增加可動滑輪103b就上升，而如果光纖張力減小，它就下降，從而大致能夠保持張力恒定。上述可動滑輪103b設有垂直位置傳感器(未示出)，用于產生指示可動滑輪103b垂直位置的信號，從而指示出光纖的張力。
或者，上述張力控制機構103可以是電子調節器，它包括檢測光纖張力的負載單元和由電動滑動件承載的滑輪。上述可動滑輪的位置受控于該負載單元的信號，從而作為光纖張力的函數來減小或增加光纖路徑的長度。EP1112979中敘述了這樣的一個可行的實施例。
在所示的實施例中，光纖聚積器104設在張力控制機構103的下游。聚積器104可以包括彼此交替設置的多個固定滑輪104a和可動滑輪104b。可動滑輪104a可在停靠位置和操作位置之間運動，在該停靠位置，它們距固定滑輪處于一個最小的距離，在操作位置，它們距固定滑輪處于一個最大的距離。可動滑輪104b和各自的電機或常用電機相連，且適于將它們從上述停靠位置移動到上述操作位置上，以便于增加光纖路徑(當光纖聚積時)，反之亦然。舉例來說，可垂直動作，且電機適于將可動滑輪升高到預定高度。
在光纖在校驗器105處斷裂時，上述聚積器104可以積累預定長度的從牽引機構102引出的光纖。尤其是，當光纖斷裂時，聚積器104所進行的光纖收集可以使操作者進行干預，從而進行光纖連接，并重新加載和再啟動上述校驗器105。例如，在100s的期間內，操作者可以在10m/s的速度下收集1000m進行連接。
在圖7所示的實施例中，僅僅示出了三個固定滑輪104a和兩個可動滑輪104b。最好是，還可以增多滑輪的數量，以便于減小可動滑輪的最大行程，從而獲得所需的聚積長度。例如，聚積器104可以包括七個固定滑輪104a和十個可動滑輪104b，具有50m長度，或者包括二十一個固定滑輪104a和二十個可動滑輪104b，具有25m長度。
聚積器104可以和控制系統106(圖6)相連，適于響應于校驗器105的破裂信號，驅動和可動滑輪104b相連的電機，從而在增加光纖路徑的方向上移動滑輪。因此，聚積器104可以由校驗器105的信號來驅動。上述控制系統106還可以將電機的動作切換到相反的方向上，以便于根據上述輸入信號將滑輪從操作者處移回上述停靠位置，使光纖接合。
聚積器104設有和最后一個滑輪(在光纖前進方向)相連的光纖止動機構(未示出)，它可以鎖緊光纖，防止光纖進一步前進。
如果可動滑輪104b和常用電機相連，它們可以一起運動。或者，如果它們和各自的電機相連，它們就會單獨的運動。舉例來說，可連續地驅動可動滑輪104b，如果在前的一個完成它的行程，每一個就會受驅動，直到收集到所需的長度為止。
校驗器105設在聚積器104的下游，用于測試光纖的拉伸應力。該校驗器是已知的類型，例如EP1112979A中所敘述的類型。在實踐中，校驗器105將預定的張力施加到光纖上，使拉伸強度不足的有瑕疵的光纖斷裂，從而被替換。
再來參考圖6，光纖致密減震子裝置200a最好是包括向下游機構進給輔助光纖的供給服務線軸201，用于設定并啟動工藝的上述第二階段。
光纖致密減震子裝置200a最好是進一步包括連接服務設備202，可當整個生產線準備開始生產時，在輔助光纖(用于設定上述第二階段)和牽拉裝置100的光纖之間提供機械的連接。如果在校驗器5中的前進光纖產生斷裂，上述連接服務設備202還可以用于在已經進行工藝第二階段(即沿著光纖致密減震子裝置200a)的光纖末端和從牽拉裝置100傳來的光纖前端之間提供機械的連接。
優選的，光纖致密減震子裝置200a最好是進一步包括第二聚積機構203，在加工中能夠有足夠的時間來進行上述連接操作，從而將牽拉裝置100引出的前進光纖和上述機構203內聚積的光纖末端連接起來。有利的是，聚積機構203用于根據聚積器104中收集的長度(例如1000m)，保持光纖的長度。
聚積器203包括一定數量的彼此交替的固定滑輪和可動滑輪，作為聚積器104。但是，和聚積器104不同，在通常操作條件下，可動滑輪處于停靠位置，位于距固定滑輪最大可能的距離上，以便于上述聚積器可收集最大長度的光纖。如果光纖斷裂，可動滑輪就會朝向固定滑輪移動，使收集的光纖可以漸進地傳送。
聚積器203可有利的和控制系統106相連，從而能夠像聚積器104一樣，接收開始和停止信號。
優選的，電動絞盤204設在第二聚積機構203的下游，從而能夠作為生產線上的速度調節器為前進光纖提供恒定的速度。在絞盤204的下游，可以設置著背部張力機構205(例如具有三個滑輪的小型聚積器)，從而將合適的背部張力施加到光纖上。
根據施加到次級涂層11的組成，光纖致密減震子裝置200a可以進一步包括將形成第一層11a的材料涂覆到光纖上的涂覆器206，這些材料可以是紫外線固化丙烯酸鹽，PTFE或硅橡膠。如果次級涂層11包括由PVC，PBT或LSOH材料構成的單層，由于在后面的步驟涂覆涂層，就可以省去涂覆器206。
可以設有另一個提供輔助銅線的供給服務線軸207，用于設定并啟動下面敘述的擠壓工藝，形成第二層11b。提供輔助銅線的主要原因就是設定并啟動擠壓工藝比設定并啟動施加第一層11a的涂覆工藝更費時間。因此，在涂覆工藝之前開始擠壓工藝，并使用輔助銅線設定并啟動上述擠壓工藝。
設在涂覆器206之下的擠壓機208用于將形成次級涂層11的第二層11b的材料施加在光纖上。擠壓機208通過空冷和/或水冷通道209來制冷擠壓的材料。
形成第二層11b的材料可以是施加到由PTFE或紫外線硅橡膠制成的第一層11a上的聚酰胺。如果次級涂層11包括由PVC，PBT或LSOH材料構成的單層，擠壓機就可以直接將所用的材料施加到光纖1上。不同的是，如果次級涂層11包括由紫外線固化丙烯酸鹽(由涂覆器206施加)構成的單層，就可以省去擠壓機208和通道209。
最好是，光纖致密減震子裝置200a還可以包括另一個為光纖提供恒定的線速度的電動絞盤210和另一個聚積器211，該聚積器用于供給一定長度的已經進行次級涂覆的光纖，從而進行下一個工藝階段。該聚積器211具有一個整合在其中的已知背部張力機構(未示出)，從而在施加加強保護層的階段中為光纖提供恒定的背部張力。
最好是，光纖致密減震子裝置200a還可以包括用于服務線軸212的卷取器，在工藝第二階段開始時使用。尤其是，線軸212用于在工藝第二階段開始時收集涂覆的輔助銅線。
如果制造多光纖光纜，光纖致密減震子裝置200a還可以包括一組涂墨機構(已知的，未示出)，將不同的顏色施加到不同致密減震光纖上。
上述加強保護子裝置200b最好是包括一個紗線供給架301，將縱向的加強紗線12供給到光纜上。架301最好是包括多個已知的供給機構(至少八個)，每個紗線球一個。
上述加強保護子裝置200b最好是進一步包括一個S-Z扭絞機構302，在光纜具有多個光纖(例如光纜30)且光纖具有S-Z形(開放式螺旋型)時使用。該S-Z扭絞機構可以包括S-Z旋轉機構(例如具有均勻間隔周孔的電動轉盤)，用于從光纖致密減震子裝置200a的N組機構中收納N個光纖，并進行合適的導引。
如果光纜設有中心加強件14，在生產線上還可以增加相應的傳送線軸。
上述加強保護子裝置200b最好是進一步包括擠壓機304。在所示的實施例中，擠壓機304適于接收加強紗線12和次級涂覆的光纖；將光纖設在彼此相接觸的所需的位置上；將加強紗線12環繞光纖設置；通過擠壓將外皮13施加在加強紗線12上。如果增加了中心加強件，擠壓機還可以從相應的傳送線軸上接收上述中心加強件14，并如圖4所示，將光纖環繞著上述中心加強件14。
水冷通道305設置在擠壓機304的下游，用于向擠壓了的外皮13提供合適的制冷。
有利的，可以在擠壓機304的下游設置一個供給服務線軸303，用于供給輔助銅線來設定和啟動擠壓階段。
上述加強保護子裝置200b最好是進一步包括在該工藝階段中為光纜提供恒定線速度的電動絞盤306和光纜卷取系統308。光纜卷取系統308最好是能夠為裝運線軸提供光纜卷取的雙自動線軸卷取系統308(例如EP970926所述的形式)。
上述加強保護子裝置200b最好是進一步包括設置在絞盤306和卷取系統308之間的聚積機構307，在線軸卷取系統308中自動變更線軸時用于聚積光纜。
如前所述，制造光纜的工藝包括兩個連續地(即沒有間斷)主要步驟(或階段)光纖制造步驟，或光纖牽拉步驟，其中由各自的光纖預制件制成設有初級涂層的一或多個光纖；光纜制造步驟或者接纜步驟，其中光纖被組裝(如果多于一個)，施加額外的加強保護件(包括加強件和外皮)，從而完成光纜組裝。在所示的實施例中，光纜制造步驟包括光纖致密減震步驟和加強保護步驟。上述工藝可以在大致恒定的速度下進行，尤其是在10m/s或更高的速度下。
最好是通過供給服務線軸201，207，303傳送的光纖和銅線，同時開始形成整個工藝(光纖制造，光纖致密減震，光纜加強保護)的不同步驟。
可如下執行光纖制造步驟。
在牽拉塔101中，承載第一預制件108a的第一預制件進給機構109a以預定的速度向下移動，從而將第一預制件108a的頸部放置在爐107的高溫區域，將其熔化。被供給到塔101處的第一預制件108a和每一預制件可以是和ITU-T G.651或G.652規定相一致的形式。這些預制件的長度在1m-1.5m之間，直徑在65mm-85mm之間，重量在7-18kg之間。通常，預制件為由氧化硅制成的單體。但是預制件也可以包括兩個單獨的個體，形成嵌管式結構，它們在爐內熔融在一起。該預制件可以通過不同的工藝形成，例如在本領域可稱為OVD(外部蒸氣沉積)、VAD(蒸氣軸向沉積)或MCVD(改良化學沉積)等工藝。這些工藝分別在WO02090276A(OVD)，WO03093182A(VAD)，和WO04018374A(MCVD)中有所敘述。
在加工工藝中，排出第一預制件108a時，承載第二預制件108b的第二預制件進給機構109b向下移動，從而將第二預制件的底部和第一預制件的頂部相接觸。隨后，將可動爐116設在與上述接觸位置相應的地方，并為兩個預制件提供接點。通過第一預制件進給機構109a來保持接合以后的預制件，而第二預制件進給機構109b升高到能夠接收另一個預制件的位置。
熔化第一預制件108a所產生的光纖被絞盤102以和預制件進給速度相關的預定速度向下牽拉。熱光纖就通過制冷機構110被冷卻到適于進行丙烯酸鹽涂覆的溫度。
上述裸露光纖的張力、直徑和溫度可以在經由制冷機構102之前通過專用儀表進行測量，裸露光纖的溫度可以在離開制冷機構時利用溫度傳感器進行測量。通常，裸露光纖的直徑為125μm。
隨后，利用第一、第二涂覆機構118、119將第一、第二丙烯酸鹽保護層4a、4b涂覆到上述光纖上，從而形成光纖的初級涂層11。初級涂覆的光纖的直徑大約為185-190μm。
隨后光纖通過旋轉機構(未示出)，繞著軸線旋轉，最好是順時針和逆時針交替的旋轉。
張力控制機構103保持光纖的張力基本恒定，從而對絞盤102和校驗器105之間的速度差進行補償。
隨后，校驗器105測試光纖的拉伸應力。如果光纖斷裂，第一聚積器104就會收集斷裂點上游的前進光纖，而第二聚積器203將先前收集的斷裂點下游的光纖傳送出去。有利的，第二聚積器203可以向下游的機構供給和第一聚積器104所收集的斷裂點上游的光纖長度大致相對應的光纖長度。聚積器104、105的動作可以使操作者在全速狀態下有足夠的時間來進行連接操作(將校驗器105的前進光纖和聚積器203的光纖末端相連接)，重新加載和重啟上述校驗器105。
聚積器104可如下詳細的操作。當從校驗器105接收到斷裂信號時，和最后一個滑輪相連的光纖止動機構(未示出)就被驅動，從而將通過上述最后一個滑輪的光纖鎖緊在當前位置上。同時，驅動和可動滑輪104b相連的電機，使可動滑輪104b開始移動。根據可動滑輪104b是否和常用電機或各自的電機相連，它們一體地或單獨地運動。舉例來說，如果是單獨的動力，可以連續地驅動可動滑輪104b，在前面的一個完成行程時就會驅動每一滑輪。
第二聚積器203能夠以相反的方式精確操作，將相同長度的光纖傳遞到下游機構。在聚積器104中繼續光纖聚積且聚積器203繼續傳遞光纖，直到完成光纖連接且操作者通過和聚積器104、203相連的控制系統將上述系統切換回正常操作模式為止。因此，聚積器104、203的可動滑輪移動回到它們的停靠位置。
隨后，將光纖制造裝置100的光纖進行接纜步驟。
當光纖沿著軸線前進時，電動絞盤204致密減震步驟提供了恒定的線速度，而背部張力機構205為光纖提供了合適的背部張力。
涂覆器206和擠壓機208將形成次級涂層11的第一、第二層11a、11b施加到光纖上。如果次級涂層11由單層構成，則根據成分，就可以省去涂覆器206和擠壓機208。擠壓的材料在空冷和/或水冷通道209進行冷卻。次級涂覆的光纖的直徑可以為大約700-900μm。
在施加第二涂層11之后，絞盤210為光纖提供所需的線速度，和聚積器211相連的背部張力機構向致密減震光纖提供恒定的背部張力。
在加強保護步驟中，將制成和涂覆了的光纖和加強紗線12一起供給擠壓機304。如果是多根光纖，在進入擠壓機304之前，光纖要經由S-Z扭絞機構302，以便于進行交替動作(順時針和逆時針)。從扭絞機構302到擠壓機304，將光纖組裝成所需的結構并由加強紗線12所環繞。外皮13的材料被擠壓到加強紗線12上，并在擠壓機304的出口處被水冷通道305所冷卻。
最后，在電動絞盤306向成形光纜提供恒定的線速度之后，光纜由雙自動線軸卷取系統308所收集。當軸線完全收集滿時，就會自動地由一個空線軸來代替，而聚積器307聚積光纜的時間足以更換線軸。
圖8示出了本發明裝置的另一個實施例，在這里由50’表示，用于生產光纜40等松散式光纜。
裝置50’和裝置50不同的地方主要在于松散減震子裝置200’a在這里代替了致密減震子裝置200a，在工藝中松散減震步驟代替了致密減震步驟。
或者，在一個沒有示出的實施例中，上述裝置可以包括光纖減震子裝置，該子裝置既具有實現致密減震的機構，也具有實現松散減震的機構，從而獲得松散容納在致密減震光纖中的減震管。
因此，裝置50’包括如前所述的牽拉裝置100和用于實現減震管15并將芳香聚酰酩紗線12和熱塑性外皮13施加在其上的接纜裝置200’，在下面將詳細敘述。
和圖6中的類似或相同，光纖松散減震子裝置200’a對于每一根前進的光纖仍然包括供給服務線軸201，聚積器203，絞盤204和背部張力機構205，用于執行相同的啟動和光纖修復操作。再者，設置著接頭服務設備202，用于連接前進的光纖，如果光纖斷裂，供給服務線軸201可以提供輔助光纖。
光纖松散減震子裝置200’a還包括一組涂墨機構(已知類似但是沒有示出)，將不同的顏色施加到不同的光纖上。
光纖松散減震子裝置200’a還進一步包括擠壓機208’，用于接收光纖并實現容納這些光纖的減震管15。擠壓機208’還適于進給和光纖一起的減震管15中容納的填充成分。
隨動于擠壓機208’的機構可以和圖6中的擠壓機208相同，即生產線的余下部分可以和圖6中相同。尤其是，加強保護子裝置200b可以和圖6中的相同。
對于制造具有多個(松散容納多組光纖的)減震管的松散光纜來說，裝置50’應該進行進一步更改。尤其是，可以設有多個響應于多個減震管的擠壓機208’，水冷通道209，絞盤210，聚積器211。和圖6中擠壓機304接收光纖的方式相同，減震管由圖8中的擠壓機304所接收。
如上所述，制造光纜40等松散光纜的工藝包括兩個主要階段第一階段，其中加工光纖(構造光纖)；第二階段，其中松散地將光纖減震并施加額外的加強保護層(構造光纜)。
和光纖制造裝置100所實現的一樣，即使用于制造具有預定量光纖的光纜，通過添加一定量的光纖供給線軸，進給和生產線上光纖相對應數量的光纖，也可以使裝置50和裝置50’更加靈活。
權利要求
1.一種制造光纜的工藝，包括從至少一個光學預制件加工至少一個光纖的步驟，和從上述至少一個光纖加工光纜的步驟，其特征在于，上述工藝是連續的。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，如果光纖斷裂成兩個部分，上述工藝包括將這兩個部分連接在一起的步驟。
3.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，上述連接步驟包括收集斷裂點上游光纖的步驟，和傳遞斷裂點下游光纖的在前收集長度的步驟。
4.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，可同時開始上述從至少一個光學預制件加工至少一個光纖的步驟，和從上述至少一個光纖加工光纜的步驟。
5.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，加工光纜的步驟包括將加強件環繞著至少一個光纖。
6.如權利要求5所述的工藝，其特征在于，施加加強件包括將加強紗線環繞著上述至少一個光纖。
7.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，加工至少一個光纖的步驟包括將丙烯酸鹽初級涂層施加到上述至少一個光纖上。
8.如權利要求7所述的工藝，其特征在于，加工光纜的步驟包括將上述至少一個光纖減震。
9.如權利要求8所述的工藝，其特征在于，上述減震步驟包括將致密次級涂層施加到上述初級涂層上。
10.如權利要求8所述的工藝，其特征在于，上述減震步驟包括實現容納上述至少一個光纖的松散次級涂層。
11.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，上述加工至少一個光纖的步驟包括加工多個平行的光纖。
12.如權利要求11所述的工藝，其特征在于，加工光纜的步驟包括組裝上述多個光纖。
13.如權利要求11所述的工藝，其特征在于，上述加工光纜的步驟包括根據開放式螺旋線來設置上述多個光纖。
14.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，上述加工至少一個光纖的步驟包括將上述至少一個光學預制件和另一個光學預制件相接合。
15.一種制造光纜的裝置，包括集成的生產線(50，50’)，該生產線具有從至少一個光學預制件加工至少一個光纖的光纖牽拉裝置(100)，和從上述至少一個光纖加工光纜的接纜(cabling)裝置(200，200’)。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，接纜裝置(200，200’)包括將加強件環繞著上述至少一個光纖的加強護套子裝置(200b)。
17.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，接纜裝置(200，200’)包括將致密或松散涂層施加到上述至少一個光纖上的光纖減震子裝置(200a，200’a)。
18.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，牽拉裝置(100)包括光纖校驗器(105)，設置在上述光纖校驗器(105)上游的、用于在光纖斷裂時收集第一長度光纖的第一光纖聚積器(104)，和設在上述光纖校驗器(105)下游的、用于在光纖斷裂時傳遞第二長度光纖的第二光纖聚積器(203)。
19.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，上述牽拉裝置(100)包括爐(107)，將第一光學預制件進給到上述爐(107)內的第一預制件保持機構(109a)，將第二光學預制件定位在上述第一光學預制件之上的第二預制件保持機構(109b)，和將上述第一光學預制件和第二光學預制件接合在一起的預制件接合機構(116)。
全文摘要
通過光纖/光纜集成生產線(50)，由單一連續的工藝直接從至少一個光纖預制件制造光纜，該生產線包括從光纖預制件加工一或多個光纖的光纖牽拉裝置(100)和從上述光纖加工光纜的接纜裝置(200)。該接纜裝置包括將致密或松散涂層施加到上述光纖上的光纖減震子裝置(200a)和將一或多個加強保護層施加到上述減震光纖上的加強保護子裝置(200b)。
文檔編號C03B37/03GK1957280SQ200480043144
公開日2007年5月2日 申請日期2004年5月24日 優先權日2004年5月24日
發明者K·里德特, A·吉諾基, G·S·羅巴 申請人:普雷斯曼電纜及系統能源有限公司