生产光导纤维条的方法和装置的制作方法

专利名称：生产光导纤维条的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的生产光导纤维条的方法，该方法通过将光导纤维并列布置在同一平面上并使用涂面树脂将其涂敷来整体形成光导纤维条。同样，可分离的光导纤维条也是通过将光导纤维条并列布置在同一平面上并利用涂面树脂将其整体涂敷而成。
本发明特别涉及一种具有一种特殊结构的定位引导装置，所述定位引导装置通过稳定及一致的涂敷运行可适用于生产上述光导纤维条和可分离的光导纤维条。本发明还涉及一种利用定位引导装置生产光导纤维条和可分离光导纤维条的改进的装置和方法。
图6A和图6B所示为生产光导纤维条过程中用于将光导纤维定位的传统技术的机构示意图。
图7A和图7B所示为生产光导纤维条过程中用于将光导纤维定位的另外一种传统技术的机构示意图。
在图6A至图7B中数字40代表光导纤维；数字41代表一种光导纤维供应机构；数字42代表涂布器；数字43代表光导纤维；数字44代表一种光导纤维收集装置；数字45代表光导纤维收集辊；数字46代表凹槽；数字47代表定位引导辊；数字48代表凹面；数字49代表供应筒管；数字50代表硬化装置；数字51代表转向辊子。
如图6A和图6B所示，已公开的申请号为No.Hei.10-142464的未审查日本专利申请文件(kokai)披露了多根光导纤维43通过由光导纤维收集辊45构成的光导纤维收集装置44，在每个光导纤维收集辊45的边缘上均有凹槽46。因此，单根的光导纤维在一个平面上分隔开，不存在诸如光导纤维布置不规则及对光导纤维造成损坏等问题。
在这种情况下，由于存在涂布器42，由带相互分离凹槽46的辊子45构成的光导纤维收集装置44与转向辊子51之间的距离通常就不能制造的足够短以抑制光导纤维的振动，而这种振动将引起后文中所定义的“平面偏心率”。
如图7A和图7B所示，已公告的申请号为No.8-33507的未审查日本专利申请文件(kokoku)披露了一种光导纤维定位装置，该装置具有一条垂直输送线，光导纤维40利用多个定位引导辊47布置，在每个定位引导辊47的边缘上均具有凹面槽48。在图7A所示的情况下，与光导纤维相接触的三个定位引导辊布置在不同的位置。
该装置存在一个缺点，即每根定位引导辊倾向于横向压制光导纤维而使其向中心移动，这样就造成光导纤维的相互接触。
如果相邻的光导纤维在其进入涂布器42之前相互接触，它们之间的摩擦就增加了发生振动的机会。如果单根光导纤维40没有足够的长度绕到定位引导辊47上而是部分与定位引导辊47接触，在光导纤维整合为纤维条之前，这些光导纤维中的一条可能由于承受很大的扭矩而引起定位引导辊47转动。因此，在不稳定的反作用力的作用下，那根特殊的光导纤维40上的张力将会增加，这样该光导纤维将产生振动。
各单根光导纤维40的张力之间的平衡被打破也会引起了光导纤维43之间的长度差别，这样就破坏了它们的特性。
本发明为解决传统技术中所存在的上述问题而进行了充分的研究并在涂布器的传送线的上游提供一个具有特殊结构的定位引导装置。经研究发现光导纤维或光导纤维条穿过一个管心时即使其所受自动对准中心力减小，在光导纤维从光导纤维收集装置向转向辊子移动时定位引导装置就可帮助抑制光导纤维的振动，这样光导纤维或光导纤维条就可一致地布置在一个平面上。本发明就是在这个发现的基础上完成的。
根据本发明的一种用来生产光导纤维条或可分离的光导纤维条的装置具有光导纤维收集装置，一个或多个涂布器和一个转向辊子，上述所有装置均布置在一条直线上，此外还在每个涂布器的上游布置至少一个盘状的定位引导机构，定位引导机构与光导纤维或光导纤维条相接触的一侧制作成弧形，定位引导机构用来阻止光导纤维在与其布置方向相垂直的方向上产生振动。
在上述装置中，盘形定位引导机构与光导纤维或光导纤维条相接触的表面区域上最好涂敷金刚石层。
在上述装置中最好提供一个可将盘形定位引导装置回撤的机构，这样，定位引导机构就可移出光导纤维或光导纤维条的传送线。
本发明提供一种利用上述任何一种装置和定位引导机构相结合来生产光导纤维条的方法。
在本发明的方法中，盘形定位引导机构在以较低的线速度运行的过程中位于传送线上，而在以较高的运行速度运行时就从传送线上回撤。
在本发明的方法中，当线速度小于2m/sec时，定位引导机构最好位于传送线上。
在附图中

图1A和图1B为光导纤维条的两个例子的剖视图，其中图1A所示为包括4根光导纤维的光导纤维条，图1B所示为可分离的光导纤维条，其中布置有8根光导纤维；图2为可分离的光导纤维条的剖视图，该图用作定义“平面离心率”的参考；图3A所示为提供两个涂敷层时用来生产光导纤维条的装置的示意图；图3B和图3C所示为用来解释光导纤维条的涂敷层的剖面示意图；图4所示为定位引导机构的定位示意图；图5A所示为本发明的定位引导机构的结构透视图；图5B所示为涂敷有金刚石涂层的定位引导辊的侧端的示意图；图5C所示为本发明的定位引导机构的平面图；图5D所示为本发明的定位引导机构的侧视图；图6A和图6B所示为在生产光导纤维条过程中传统生产方法中所用的传统装置结构的示意图；图7A和图7B所示为在生产光导纤维条过程中传统生产方法中所用的另一种传统装置结构的示意图；参考图1至5，对本发明的优选实施例中的描述如下。光导纤维条的结构图1A和图1B为光导纤维条的两个例子的剖面示意图，其中图1A所示为包括4根光导纤维的光导纤维条，图1B所示为可分离的光导纤维条，其中布置有8根光导纤维。
图1A和图1B中，数字1代表一根玻璃光导纤维；数字2代表内保护层；数字3代表外保护层；数字4代表的涂色树脂层。由上述各部分构成的光导纤维与图2中的数字11相对应；多条这种光导纤维利用涂敷层5进行整体涂层就形成了光导纤维条。两条这样的光导纤维条利用涂敷层6进行涂敷就形成了可分离的光导纤维条。
在上述各种光导纤维条中，多根典型具有直径为250μm的光导纤维11按直列布置。具有4根光导纤维的光导纤维条是在一次运行过程中通过将涂层5涂敷到光导纤维上来制成的。可分离的光导纤维条是在一次运行过程中首先将内涂层5涂敷到光导纤维上，然后将外涂层6涂敷到包含4根光导纤维的光导纤维条上。
本发明中最好利用紫外线(UV)硬化树脂如尿烷甲基丙烯酸脂、酯甲基丙烯酸脂和环氧树脂甲基丙烯酸脂来整体涂敷光导纤维或光导纤维条。
图2为分离的光导纤维条的剖面示意图，该图用作定义“平面离心率”的参考；术语“平面离心率”在本发明中是指在光导纤维条中每根光导纤维的中心与该光导纤维条最外端的两根光导纤维的中心连线之间的距离。
在图2中，数字11代表一根光导纤维；数字5代表内涂敷层；数字6代表外涂敷层；t2代表第二根光导纤维的平面离心率；t3代表第三根光导纤维的平面离心率。光导纤维条的制造图3A所示为提供两个涂敷层时用来生产光导纤维条的装置的示意图；图3B和图3C所示为包含多根光导纤维的光导纤维条的详细剖视图；在图3A至图3C中，数字5代表内涂敷层；数字6代表外涂敷层；数字11代表一根光导纤维；数字12代表一个筒管；数字13代表供应装置；数字14代表张力调节辊；数字15代表转向辊；16a代表第一涂布器；16b代表第二涂布器；17a和17b代表压力储箱；18a和18b代表紫外线辐射器(UV)；19a代表光导纤维条(2套包含4根光导纤维的光导纤维条)；19b代表一根可分离的光导纤维条(包含8根光导纤维)；数字20代表绞盘；数字21代表收紧张力控制器；数字22代表收紧装置；数字23代表筒管；数字24代表光导纤维收集装置。
利用图3A中所示的装置，一根包含8根光导纤维的可分离光导纤维条可通过下述方式来生产出。
首先，从供应装置13处输送8根光导纤维11，供应装置13具有8个筒管12，光导纤维11缠绕在筒管上。通过张力调节辊14向每根光导纤维施加大约几十克的张力。
将输送的8根光导纤维11供应至光导纤维收集装置24中，这样它们在一定程度上聚拢起来但是各自仍以足够的空间矩离相分离。
合理集聚的8条光导纤维11在以直列(与图3A的图纸面相垂直)布置时它们就被输送到涂布器16a中。涂布器16a由管心和管嘴构成，每个管嘴有两个孔。光导纤维穿过涂布器，内涂敷层5就涂敷到光导纤维上。
每个管嘴的开口稍微大于每根光导纤维直径的4倍，当4根光导纤维穿过管嘴时，它们并列布置且相互之间没有太大的间隙。管嘴的两个孔布置在与纸面相垂直的方向上，每个孔均可允许4根光导纤维通过。
在涂布器16a中，一种可由紫外线(UV)硬化的树脂构成的用于制作内涂敷层5的材料从压力树脂存储箱17a供应到8根光导纤维11上。
随着光导纤维11穿过紫外线(UV)辐射器18a，内涂敷层5被硬化而形成两套包含4根光导纤维的光导纤维条19a。
两套包含4条光导纤维的光导纤维条19a从紫外线(UV)辐射器18a中出现后被输送至单孔的涂布器16b中，此时两套光导纤维条紧密地排列在一个平面上(该平面与图3A的纸面方向相垂直)。
在涂布器16b中，一种可由紫外线(UV)硬化的树脂构成的用于制作外涂敷层6的材料从压力树脂存储箱17b供应到光导纤维条19a上。
光导纤维19a穿过紫外线(UV)辐射器18b时，外涂敷层6被硬化而形成可分离的包含8根光导纤维的光导纤维条19b。
这8根光导纤维就整合形成条的形式，即包含8根光导纤维的可分离光导纤维条19b，可分离光导纤维条穿过转向辊子15b、配送绞盘20和收紧张力控制器21，然后由收紧装置22中的筒管23来收紧。收紧张力设定在几十克到几百克之间。
图3A中，从光导纤维收集装置24到转向辊子15b的传送线是垂直的，但这不是本发明的唯一的情况，本发明中也可采用水平传送线。本发明定位引导机构的结构和作用(i)定位引导机构的结构本发明的装置包括按直线布置的光导纤维收集装置、涂布器和转向辊子，其中盘形定位引导机构布置在涂布器的线路的上游，定位引导机构与光导纤维或光导纤维条相接触的一侧做成弧形，这样定位引导机构可抑制光导纤维在与其布置方向相垂直的方向上产生的振动。此处“线路”是指在传送线的定位引导机构的圆缘在线路上或光导纤维和边缘之间有极小间隙。
参考图4和图5，定位引导机构的结构和作用如下所述。
图5A至图5D为本发明的定位引导机构的结构示意图，图5A为透视图，图5B为涂敷有金刚石层的定位引导机构的端面侧视图，图5C为其平面视图，图5D为其侧视图。
定位引导机构是由炭材料做成的部件。如图5A所示，该定位引导机构为盘形且在数字33所指的一侧即与光导纤维或光导纤维条相接触的一侧为圆弧形。数字33所指的一侧通过化学气相淀积法(CVD)涂敷有厚度为几个微米的金刚石层32。
淀积的金刚石涂敷层用来保护定位引导机构免受运动的光导纤维或光导纤维条的磨损，这样就可保证不会由于磨损而产生的表面微刺对光导纤维或光导纤维条的表面产生二次损伤或产生任何不希望发生的结果。
金刚石涂敷层应具有最小的表面粗糙度，这样就不会损坏运动光导纤维或光导纤维条的表面。
(ii)定位引导机构的定位图4所示为定位引导机构的定位的示意图。根据本明，在位于涂布器的上游的至少一个位置上布置有定位引导机构。该定位引导机构最好位于涂布器的上游5cm～10cm处。在图4所示的情况下，本发明在两个位置处提供了定位引导机构，(a)在光导纤维收集装置24和第一涂布器16a之间和(b)在第一紫外线(UV)辐射器18a和第二涂布器16b之间。在第二紫外线(UV)辐射器18b和转向辊子15b之间最好也布置定位引导机构。
如果需要的话，在每根光导纤维或光导纤维条与定位引导机构之间应提供一极微小的间隙，这样前者只有在振动时才与后者接触。
通过这种方式，定位引导机构就可阻止光导纤维或光导纤维条在与其布置的方向相垂直的方向上产生振动。
与光导纤维收集装置24和转向辊子15b之间的线性长度相适应可提供有多个定位引导机构。
(iii)定位引导机构的作用定位引导机构的弧形侧位于光导纤维或光导纤维条的传送线上或在其附近，这样就可抑制振动的产生。如果需要的话该定位引导机构可利用一个机构来调节，该机构可使其回缩至某一位置从而使其完全远离传送线路，这样该定位引导机构就不与光导纤维或光导纤维条相接触。该机构可使用气缸或马达驱动线性移动引导装置。
当线速度小于120m/min时利用定位引导机构来抑制平面偏心率特别有效，因为线性振动多倾向于在此低速度处发生，此低速度时涂层管模心的自动对准中心力较小。
如图4所示，定位引导机构30a、30b和30c各自通过气缸34a、34b和34c来调节，气缸的前后移动可有效控制在31a、31b和31c部分所产生的线性振动，所述振动发生在与传送线路相垂直的方向上。
为了保证光导纤维在与其布置方向相垂直的方向上产生的振动最小并尽可能地阻止平面偏心的发生，每根光纤维或光导纤维条与定位引导机构之间的间隙应保持在0.2mm之内。
为了保证光导纤维有规则地布置在一个平面上，对作用在管心的锥形部分中光导纤维上的自动对准中心力进行调整是很有效的。换句话说，应将作用在锥形部分中的光导纤维条的厚度方向上的自动对准中心力及作用在其宽度方向上的自动对准中心力应调至最小。
但是，在管心结构适于高线速度稳定一致地进行涂敷的情况下，作为管心的特征的自动对准中心力在以低线速度运行的光导纤维条的厚度方向上减小，这样通过自动对准中心力的作用就不能足够抑制光导纤维从光导纤维收集装置向转向辊子传送时产生的振动。
在本发明中，即使发生了自动对准中心力减小的情况，通过利用特殊结构的定位引导机构就可有效抑制从光导纤维收集装置向转向辊子传送的光导纤维的振动，从而保证光导纤维一致地布置在一个平面上。
在定位引导机构的表面上具有金刚石涂敷层，这样定位引导机构与光导纤维或光导纤维条接触时在不受损伤的情况下就可抑制光导纤维的振动，同时可阻止光导纤维和光导纤维条在涂敷表面上受到损坏，这样最终可保证光导纤维一致地布置在一个平面上。
如果盘形定位引导机构设有使其从传送线路回缩的机构，该盘形定位引导机构就可在高速运行过程中回缩，这样它就不与光导纤维或光导纤维条相接触。换句话说，定位引导机构只应用于低速运行过程中，这样可阻止平面离心率的产生。
实施例参照包含8根光导纤维的可分离的光导纤维条对本发明的实施例描述如下。但是不应认为本发明的范围只适用于这些实施例。
<光导纤维的生成物>
单模玻璃光导纤维的外直径为125μm，其上涂敷两层可利用紫外线(UV)硬化的尿烷丙烯酸脂，按顺序涂敷一层有色的可利用紫外线(UV)硬化的尿烷丙烯酸脂，以此来生产外径为250μm的光导纤维。
如图3A所示将8根光导纤维放入该装置的供应装置13中。光导纤维11从供应装置13输送入涂布器16a和16b中，这样将这些纤维涂敷可利用紫外线(UV)硬化的尿烷丙烯酸脂来各自形成内涂敷层5和外涂敷层6。光导纤维11穿过紫外线(UV)辐射器18a和18b，在此处对它们进行紫外线辐射以硬化内涂敷层5和外涂敷层6，这样光导纤维11就整合为具有8根光导纤维的可分离的光导纤维条19。该光导纤维条在150g收紧张力下收紧。
光导纤维条通过下面两个参数来评价，即单根光导纤维的平面离心率和当定位引导机构置于特定位置时光导纤维的振动量。
为评价光导纤维布置的一致性，光导纤维条的相反两端的第一根光导纤维的中心和第八根光导纤维的中心(见图2)用直线连接，所测的其他光导纤维的中心与该直线的距离作为光导纤维的平面离心率。
当光导纤维的平面离心率不超过35μm最好不超过20μm时就可被阻止光导纤维在传送过程中的破坏。
振动的测量是通过边缘测量方法利用激光直径监测器来完成的。
使用图5A至5D中所示的定位引导结构。
实施例1将定位引导机构置于光导纤维收集装置24和第一涂布器16a之间及第一紫外线(UV)辐射器18a和与第二涂布器16b之间来生产可分离的光导纤维条。定位引导机构在线速度为120m/min或更高的线速度时从传送线回缩。
实施例2将定位引导机构置于三个位置来生产光导纤维条，即置于光导纤维收集装置24和第一涂布器16a之间、第一紫外线(UV)辐射器18a和与第二涂布器16b之间和第二紫外线(UV)辐射器18b和转向辊子之间。定位引导机构在线速度为120m/min或更高的线速度时从传送线回缩。结果如表1和表2所示。
比较例光导纤维条在无定位引导机构的情况下利用传统方法生产。
表1和表2概括了在低速情况下实施例和比较实施例的结果。
表1<
>表2<
>第二和第七根光导纤维在较低的速度(小于120m/min)下产生的平面离心率为71μm或更少。在光导纤维收集装置24和第一涂布器16a之间的最大振动量为535μm，在第一涂布器16a和第二涂布器16b之间的最大振动量为535μm，第二涂布器16b和转向辊子15b之间的最大振动量为750μm.结果如表1和表2所示。因为这些值较高，所以这些产品均不满意。
光导纤维在较低的速度(小于120m/min)下的平面离心率为13μm或更少，与传统技术相比该结果得到有限的提高。
光导纤维在第一涂布器16a和第二涂布器16b之间产生的最大振动量为40μm，光导纤维在第二涂布器16b和转向辊子15b之间产生的最大振动量为150μm；这些值与传统方法的生产结果相比小了许多。
第二和第七根光导纤维在较低的速度(小于120m/min)下产生的平面离心率不超过10μm。在光导纤维收集装置24和第一涂布器16a之间的最大振动量为67μm，在第一涂布器16a和第二涂布器16b之间的最大振动量为40μm，第二涂布器16b和转向辊子15b之间的最大振动量为50μm。所有这些值与传统方法的生产结果相比已小了许多并好于实施例1中的结果。
实施例3在高速运行过程中除了不将定位引导机构从安装线回缩外，重复实施例1的生产过程。在低速和高速条件下的生产结果的满意程度如实施例1。
实施例4在高速运行过程中除了不将定位引导机构从安装线回缩外，重复实施例2的生产过程。在低速和高速条件下的生产结果的满意程度如实施例2。
概括以上的描述，本发明的优点如下。
(1)即使自动对中力减小，具有特殊结构的定位引导机构亦可保证有效抑制光导纤维从光导纤维收集装置向转向辊子传送时所产生的振动，该振动产生在与光导纤维布置的方向相垂直的方向上，因此光导纤维可一致地布置在一个平面上。
(2)可选择地提供在与光导纤维或光导纤维条相接触的定位引导机构表面上的金刚石涂敷层以阻止该机构表面受到磨损，同时阻止可能受损的定位引导机构的表面损坏光导纤维或光导纤维条的表面。
(3)定位引导机构可在较低的线速度运行过程中工作而在较高速度运行时将其从传送线回缩，这样除了必须的情况外光导纤维不与定位引导机构相接触。
权利要求
1.一种生产光导纤维条的装置，该装置包括光导纤维收集装置；一个或多个涂布器；转向辊子；所述所有机构均布置在光导纤维或光导纤维条的直接的传送路径上，该装置还包括盘形的定位引导机构，该机构与所述光导纤维或光导纤维条相接触的一侧制作成弧形，每个定位引导机构布置在位于所述传送路径上的各涂布器上游，这样就可阻止光导纤维或光导纤维条在与其布置方向相垂直的方向上产生振动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述盘形的定位引导机构与光导纤维或光导纤维条相接触的区域上具有金刚石涂敷层。
3.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括用来将盘形定位引导机构从所述传送路径中回缩的机构。
4.一种利用根据权利要求1所述的带盘形定位引导机构装置来生产光导纤维条的方法，其中的定位引导机构用来抑制在与光导纤维布置的方向相垂直的方向上产生的振动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，盘形定位引导机构在低线速度运行过程中位于光导纤维传送线上，在高线速度运行过程中该盘形定位引导机构从所述传送线中回撤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当线速度为120m/min或更低时定位引导机构位于所述传送线上。
全文摘要
一种用来生产光导纤维条的装置,该装置包括以直线布置的光导纤维收集装置、涂布器和转向辊子,盘形定位引导机构布置在位于传送线上的涂布器的上游。定位引导机构与光导纤维或光导纤维条相接触的一侧制成弧形。所述定位引导机构用来抑制在光导纤维或光导纤维条的布置方向相垂直的方向上光导纤维所产生的振动。
文档编号G02B6/44GK1265472SQ99126579
公开日2000年9月6日 申请日期1999年12月24日 优先权日1998年12月25日
发明者小林宏平, 土屋一郎, 服部知之 申请人:住友电气工业株式会社