专利名称：光纤拉伸装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及光纤拉伸装置和该装置的控制方法。
在所述控制方法适用的光纤拉伸装置中，具有加热炉，用于融化光纤预制件；预制件供给单元，固定光纤预制件并把光纤预制件的末端送进加热炉；密封气体供给单元，把惰性气体引入加热炉；光纤外径测量单元，测量在加热炉内热融并拉伸的光纤的外径；冷却单元，利用冷却气体冷却已拉伸的光纤；树脂镀膜单元，向被冷却单元冷却的光纤提供树脂镀膜，从而形成带有树脂膜层的光纤；镀膜外径测量单元，测量利用树脂镀膜单元镀上树脂的光纤的外径；以及光纤收回单元，收回镀有树脂的光纤。
所述光纤拉伸装置的控制方法包括如下步骤在起动所述拉伸装置的控制操作后，进行所述光纤的收回速度的线速度的操作控制，以便所述光纤外径测量单元测量的光纤外径能够变成目标外径；并完成选自一组包括如下控制(a)至(j)中的至少一个控制；(a)在光纤预制件的末端在所述加热炉内还没有处于形状稳定融化状态的情况下，按三级进行光纤的供给速度控制，即，是通过把所述光纤预制件的供给速度设置成至少等于稳定状态下的参考速度来控制光纤预制件初始供给速度，即自所述拉伸装置的控制操作开始直到所述光纤的收回加速度的线加速度达到预定的线加速度为止，或者直到线速度达到预定的初始设定线速度为止；与加速度相关的预制件供给速度控制，是根据检测加速度和预定目标加速度之间的偏差反馈，控制所述光纤预制件的供给速度，即自线加速度达到设定线加速度，或者，自线速度达到初始设定线速度开始到所述线速度达到高于所述初始设定线速度的预定中间设定线速度为止；与线速度相关的预制件供给速度控制是，根据检测线速度和预定目标线速度之间的偏差反馈，控制所述光纤预制件的所述供给速度，该控制在所述线速度达到中间设定线速度之后进行；(b)在所述光纤预制件的末端已经处于在所述加热炉内融化状态的情况下，光纤供给速度控制分二级进行，即控制光纤预制件初始供给速度，即自所述拉伸装置的所述控制操作开始到所述线加速度达到预定的线加速度为止，或者，至所述线速度达到预定的初始设定线速度为止；与线速度相关的预制件供给速度控制，是在所述线加速度达到设定线加速度之后，或者，在所述线速度达到初始设定线速度之后进行；(c)清洁控制，在所述光纤开始镀膜之前，清洁所述树脂镀膜单元的模具以便除去残余镀膜树脂和其它脏物；(d)冷却气体流速控制，当所述镀膜外径测量单元测量的镀膜外径的测量值已经变成最大达到目标镀膜外径时，根据预定的目标镀膜直径和镀膜外径测量值之间的偏差控制冷却气体的流速。
(e)树脂压力控制，控制要供给模具的树脂压力使其变成与所述线速度相关的预定值；(f)密封气体流速控制，自从所述光纤拉伸装置开始操作就检测所述线速度，按预定流速给所述加热炉供给密封气体直到检测的线速度达到用于转换气体供给流速的预定参考线速度为止，而且在所述检测的线速度达到气体供给流速转换的参考线速度后，根据与线速度相关的密封气体供给流速的预定控制数据控制所述密封气体的供给流速；(g)加热炉温度控制，存储所述加热炉的最佳内部温度作为每次进行光纤拉伸操作的最佳炉内温度，以便能够在所述线速度加速开始时，使所述加热炉的内部温度成为最后拉伸操作的最佳炉内温度，而且测量光纤张力，以便在测量张力偏差落入允许范围内之后使得能够精确测量张力时，开始控制所述加热炉在所述线速度的温度；(h)旋转加压控制，用于消除给所述光纤施加的扭矩，在所述线速度达到所述中间设定线速度后，通过旋转加压单元向所述光纤施加扭矩。
(i)线轴更换控制或者监测控制设置线轴更换单元，当更换线轴时，所述线轴更换单元把所述光纤缠绕在至少两个连续缠绕的线轴上，开始拉伸时，所述线轴更换单元把所述光纤缠绕在用于缠绕非合格产品的样品线轴上，所述光纤预制件的供给长度达到预先设定长度之后，输出线轴允许更换信号，使光纤线轴换成用于合格产品的线轴；以及监测器控制，设置监测所述光纤的监测单元，监测单元在所述拉伸操作开始时不监测所述光纤，在所述光纤线轴更换为合格产品的线轴后，所述监测单元监测所述光纤，以便存储光纤质量信息；(j)长度存储/清零控制，存储所述光纤的拉伸长度和所述光纤预制件的供给长度，并在一个光纤预制件完全拉伸之后，把所存储的拉伸长度和供给长度清零。
此外，本发明的另一方面，提供了一种如下所述的光纤拉伸装置。
该光纤拉伸装置包括加热炉，用于融化光纤预制件；预制件供给单元，固定光纤预制件，并把所述光纤预制件的末端引入所述加热炉；密封气体供给单元，把惰性气体引入所述加热炉；光纤外径测量单元，测量在所述加热炉内热融并拉伸的光纤的外径；冷却单元，利用冷却气体冷却已拉伸的光纤；树脂镀膜单元，向被所述冷却单元冷却的光纤提供镀膜树脂，从而形成带有树脂膜层的所述光纤；镀膜外径测量单元，测量利用所述树脂镀膜单元镀上所述树脂的光纤的外径；光纤收回单元，收回镀有所述树脂的所述光纤；线速度控制单元，在起动所述拉伸装置的控制操作后控制作为所述光纤的收回线速度的线速度控制操作，以使所述光纤外径测量单元测量的光纤外径可以变成目标外径；及选自控制单元(o)-(x)中的至少一个控制单元(o)进行线速度控制的单元，至少完成三级光纤供给速度控制和二级光纤供给速度控制之一；其中前一个三级控制在光纤预制件的末端还没有处于在所述加热炉内稳定融化状态的情况进行，即按如下方式光纤预制件初始供给速度控制，是通过把所述光纤预制件的供给速度设置成至少等于稳定状态下的参考速度来供给所述光纤预制件，该控制在如下时间段内进行，即自所述拉伸装置的控制操作开始直到作为所述光纤的收回加速度的线加速度达到预先设定的线加速度时为止，或者直到线速度达到预定的初始设定线速度时为止；与加速度相关的预制件供给速度控制，是根据检测加速度和预定目标加速度之间的偏差反馈，控制所述光纤预制件的供给速度，并在如下时间段进行，即自线加速度达到设定线加速度或者自所述线速度达到初始设定线速度开始到所述线速度达到高于所述初始设定线速度的预定中间设定线速度；与线速度相关的预制件供给速度控制，是根据检测线速度和预定目标线速度之间的偏差反馈，控制所述光纤预制件的所述供给速度，该控制在所述线速度达到中间设定线速度之后进行；而后一二级控制在所述光纤预制件的末端已经处于在所述加热炉内融化状态的情况下进行，即以如下方式光纤预制件初始供给速度控制，在如下时间段进行，即自所述拉伸装置的所述控制操作的所述开始到所述线加速度达到预先设定的线加速度，或者到所述线速度达到预定的初始设定线速度；与线速度相关的预制件供给速度控制是在所述线加速度达到设定线加速度之后或者在所述线速度达到初始设定线速度之后进行；(p)模具清洁控制单元，在所述光纤开始镀膜之前，对清洁所述树脂镀膜单元的模具进行清洁控制，以便除去残余镀膜树脂和其它脏物；(q)冷却气体流速控制单元，当所述镀膜外径测量单元测量的镀膜外径的测量值最大已经变成目标镀膜外径时，根据预定的目标镀膜直径和测量的镀膜外径之间的偏差控制冷却气体的流速；(r)树脂压力控制单元，控制提供给模具的树脂压力以便变成与所述线速度相关的预定值；
(s)密封气体流速控制单元，从所述光纤拉伸装置开始操作就检测所述线速度，提供预先设定流速的密封气体到所述加热炉内，自到检测的线速度达到用于转换气体供给流速的预定参考线速度，而且在所述检测的线速度达到气体供给流速转换的参考线速度时，根据与线速度相关的密封气体供给流速的预定控制数据，控制所述密封气体的供给流速；(t)加热炉温度控制单元，存储所述加热炉的最佳内部温度作为每次进行光纤拉伸的最佳炉内温度，以便能够在所述线速度开始加速时，使所述加热炉的内部温度为最后拉伸操作的最佳炉内温度，而且测量光纤张力，以便在测量张力偏差落入允许范围内之后能够精确测量张力时，开始控制所述加热炉在所述线速度的温度；(u)旋转压力控制单元，在所述线速度达到所述中间设定线速度后，进行旋转压力控制，通过向所述光纤施加扭矩的旋转压力单元向所述光纤施加扭矩。
(v)线轴更换控制单元，开始拉伸时，把所述光纤缠绕在用于缠绕非合格产品的次品线轴上，并以所述光纤预制件的供给长度达到预先设定长度之后输出的线轴更换允许信号为条件，使光纤线轴换成用于合格产品的线轴；(w)监测器控制单元，使得光纤监测单元在所述拉伸操作的所述开始不监测所述光纤，并在所述光纤线轴更换为合格产品的线轴后，使得所述光纤监测单元监测被所述光纤收回单元收回的所述光纤以便存储光纤质量信息；(x)长度存储/清零控制单元，存储所述光纤的拉伸长度和所述光纤预制件的供给长度，并在一个光纤预制件完全拉伸完毕之后，把所存储的拉伸长度和供给长度清零。
现在结合附图描述本发明的举例性实施例，其中图1是根据本发明的光纤拉伸装置的一个实施例的控制结构例子的主要部分的方块图；图2是光纤拉伸装置的结构例子的说明图；图3是光纤拉伸线速度和光纤预制件的供给速度的时间序列数据例子的曲线图；图4是光纤拉伸操作的各种控制的时间序列例子的曲线图。
此外，光纤拉伸装置包括光纤外径测量单元8和冷却单元4。光纤外径测量单元8测量通过拉伸在加热炉2内加热并融化的预制件10所获得的光纤1的外径。冷却气体供给单元14与冷却单元4相连。冷却单元4利用冷却气体供给单元14提供的冷却气体冷却已拉伸的光纤1。
而且，光纤拉伸装置包括树脂镀膜单元6、镀膜外径测量单元35、光纤收回单元7和光纤缠绕单元50。树脂镀膜单元6向被冷却单元4冷却的光纤1提供镀膜树脂，以便利用树脂给所述光纤镀膜。在该例子中，镀膜单元6具有如下结构，即镀膜树脂从镀膜模具16提供给光纤1，并通过光源15的光照射固化，从而利用树脂给所述光纤1镀膜。镀膜外径测量单元35测量利用树脂镀膜单元6镀上树脂的光纤1的外径。光纤收回单元7收回镀有树脂的光纤1。
通常，如上所述的光纤拉伸装置具有如下结构，即控制光纤收回单元7拉回光纤1的速度(线速度)以便达到预定的目标线速度。此外，在把光纤1从初始线速度加速到目标线速度过程中，把光纤预制件10的末端供给到加热炉2的供给速度增大。因此，当光纤预制件10融化的量增大时，通过光纤收回单元7提高线速度。
同时，以前的实际情况是，当各种参数例如光纤1的镀膜外径在达到目标线速度后落入预定的允许范围之内，光纤1被判断为可交付使用的产品(即为合格产品)。在自开始拉伸光纤1至达到目标线速度的加速时间段内，对于光纤1的冷却气体流速、光纤1的镀膜直径等没有进行自动控制，原因是在该时间段内制造的光纤1不作为产品使用。
然而，除非适当控制光纤1的冷却气体流速等，否则会发生故障，诸如断裂，所以最后由人来调整控制参数。但微调需要技巧。
从一个方面看，本发明在于提供一种光纤拉伸装置及其控制方法，其中即使在线速度加速期间各种控制参数诸如冷却气体的流速能够自动控制，从而能够防止发生断裂和类似故障，而不需要借助于操作者的熟练程度。
现在，将结合附图描述根据本发明的实施例。
该实施例中的光纤拉伸装置的结构基本上与如图2所示相同。参考图1，用方块图示出该实施例的光纤拉伸装置的控制结构的例子。顺便指出，在描述该实施例过程中，相同的附图标记将表示与图2的装置相同的组成部分，而且相同部分不再重复描述。
如图1所示，该实施例的光纤拉伸装置包括线速度控制单元19。在开始拉伸装置的控制操作之后，线速度控制单元19进行线速度控制操作以便光纤外径测量单元8所测得的光纤1的外径能够变成目标外径。顺便说明，线速度的时间序列数据的一个例子在图4中用直线a表示。
此外，如图1所示，该实施例的光纤拉伸装置包括线速度检测单元20、预制件供给速度控制单元22、冷却气体流速控制单元23、密封气体流速控制单元(炉密封气体流速控制单元)24、加热炉温度控制单元25、树脂压力控制单元27、供给长度检测单元29、张力检测单元30、旋转压力控制单元31、线轴更换控制单元32、监测器控制单元33、模具清洁控制单元36、长度存储/清零控制单元37、及合格产品开始位置比较单元38。
预制件供给速度控制单元22具有如下结构，即实现如下所述(a)和(b)控制之一。顺便说明，在图3中，光纤1的线速度的时间序列数据的一个例子用实线a表示，而光纤预制件的供给速度的时间序列数据的一个例子用实线b表示。
控制(a)在光纤预制件10的末端还没有处于在加热炉2内稳定融化状态的情况下进行。这里，光纤1的供给速度分三级控制，即光纤预制件初始供给速度控制、与加速相关的预制件供给速度控制和与线速度相关的预制件供给速度控制，如下所述。
光纤预制件初始供给速度控制是在如下时间段进行的控制，即自拉伸装置的控制操作开始直到作为光纤1的收回加速度的线加速度达到预定线加速度时为止，或者直到线速度达到预定的初始设定线速度(例如在图3所示的点B至点C的时间段内)。在该控制中，通过把光纤预制件10的供给速度设置成高于稳定状态下的参考速度(例如，以至少比稳定状态速度高1.5倍的速度)供给光纤预制件10。
顺便说明，光纤预制件10的供给参考速度是根据质量流计算的。举例来说，假设PsO表示光纤预制件供给的参考速度，Fs表示光纤1的目标线速度，Fd表示目标光纤直径，Pd表示光纤预制件直径，光纤预制件供给的参考速度PsO由下面的式子(1)给出
PsO＝Fs×(Fd/Pd)2……(1)此外，在该实施例中，初始设定线速度设置在目标线速度的20％范围内。然而，初始设定线速度并不总是设置在该范围内，而是根据需要适当设置。
与加速度相关的预制件供给速度控制是在如下时间段进行的控制，即自线加速度达到设定线加速度或者自线速度达到初始设定线速度开始到线速度达到高于初始设定线速度的预定中间设定线速度(例如，在图3中的点C至点D的时间段内)。在该控制中，根据检测加速度和预定目标加速度之间的偏差反馈控制光纤预制件10的供给速度。
顺便说明，在该实施例中，中间设定线速度设置在目标线速度的90％-100％范围内。然而，中间设定线速度并不总是设置在该范围内，而是根据需要适当设置。
与线速度相关的预制件供给速度控制，是在线速度达到中间设定线速度之后进行(例如，在图3中的点D之后)。在该控制中，根据检测加速度和预定目标加速度之间的偏差反馈，控制光纤预制件10的供给速度。
顺便说明，线速度通过线速度检测单元20检测，而且线加速度通过检测线速度的微分获得。此外，在该实施例中，目标线速度设置为1200米/分钟，目标线加速度设置为45米/分钟2。然而，目标线速度和目标加速度根据各种因素适当设置，诸如装置结构，它们的数值不是特别限制的。
控制(b)在光纤预制件10的末端已经处于在加热炉2内融化状态的情况下进行。这里，光纤供给分二级控制，即光纤预制件初始供给速度控制、及与线速度相关的预制件供给速度控制。在该控制中，光纤预制件初始供给速度控制在如下时间段进行，即自拉伸装置的控制操作开始到线加速度达到预先设定的线加速度时为止，或者到线速度达到预定的初始设定线速度时为止。此外，与线速度相关的预制件供给速度控制是在线速度达到设定线加速度之后或者在线速度达到初始设定线速度之后进行。
光纤预制件10的末端已经处于在加热炉2内融化状态的情况下，能够利用光纤预制件初始供给速度控制和与线速度相关的预制件供给速度控制二级光纤供给控制技术在较短时间内达到目标线速度。即能够快速而且稳定地开始拉伸操作。
而且，在该实施例中，即使使得供给速度为零，检测的线加速度大于参考加速度，超过允许范围时，例如以速度大约为3米/分钟拉起光纤预制件10(从加热炉2内拉起)。
在该实施例中，由于进行如上所述的光纤供给速度控制，光纤1的直径能够精确调整，而且能够在线速度加速期间防止光纤1断裂。
模具清洁控制单元36完成如下所述的清洁控制(c)。清洁控制(c)控制如下操作，即在光纤镀膜操作开始之前，清洁树脂镀膜单元6的模具(镀膜模具)16以便除去残余镀膜树脂和其它脏物。由于清洁模具16，能够防止光纤1受不良影响，诸如脏物的影响。
冷却气体流速控制单元23控制从冷却气体供给单元14提供给冷却单元4的冷却气体的流速。这里，控制(d)是这样的，即当镀膜外径测量单元35测量的镀膜外径的测量值已经变成或小于预定的目标镀膜外径(例如，当图4中的特征曲线b表示的数值变成或小于数值B)时，根据目标镀膜直径和检测镀膜直径之间的偏差控制冷却气体的流速。由于冷却气体流速控制(d)，能够有利地控制光纤1的镀膜外径。
树脂压力控制单元27完成如下控制(e)，即根据线速度把提供给镀膜模具16的树脂的压力控制到预定值，例如如图4中的曲线c所示。由于树脂压力控制(e)，能够精确控制提供给光纤1的镀膜树脂量，而且能够防止树脂逸出等。
密封气体流速控制单元24完成密封气体流速控制(f)。在该实施例中，举例来说，自从光纤拉伸装置开始操作密封气体流速控制单元24时刻接收线速度检测单元20检测的线速度值。此外，直到检测的线速度达到用于转换气体供给流速的预定参考线速度(例如，直到图4中的曲线d上的点D)，密封气体流速控制单元24提供预先设定流速的密封气体到加热炉2内。而且，在检测线速度达到气体供给流速转换的参考线速度时，密封气体流速控制单元24控制密封气体的供给流速，如图4中的d所示，举例来说，根据与线速度相关的密封气体供给流速控制的预定数据。
顺便说明，例如He(氦)、Ar(氩)或者它们的混合气体通常用做密封气体。此外，在使用低密度He气的情况下，在刚开始拉伸之后难以防止空气进入。考虑到这些情况，在该实施例中，使用氩气作为密封气体，而且流速设置成较大(例如8升/分钟)。
此外，当以高线速度进行拉伸时，使密封气体处于如下状态，即被迫从加热炉2的出口出来，因此，密封气体不需要任何大的流速。而且，当密封气体的流速过大时，光纤1的直径波动变大。考虑到这些情况，当线速度提高到达到气体供给流速转换的参考线速度(例如600米/分钟)时，单元内密封气体的流速下降为0.3升/分钟，当线速度超过1200米/分钟时，密封气体的流速设置为3升/分钟。
在该实施例中，由于这样控制密封气体的流速，能够在开始拉伸之后可靠防止空气进入加热炉2内。此外，在线速度提高后，能够抑制光纤1的直径波动，以便防止断裂等。
顺便说明，密封气体供给单元5也可以很好地构造成如下形式，即事先形成多个向加热炉2内提供密封气体的线路，而且密封气体线路在刚开始拉伸之后的阶段和线速度达到气体供给流速转换的参考线速度阶段之间进行更换。
张力检测单元30具有检测光纤1的张力的结构。
加热炉温度控制单元25完成加热炉2的温度控制(g)。在该实施例中，加热炉温度控制单元25存储加热炉2的最佳内部温度作为每次进行光纤拉伸的最佳炉内温度。此外，在线速度加速开始时，加热炉温度控制单元25控制加热炉2的内部温度以便加热炉2的内部温度能够在最后拉伸操作中变成最佳炉内温度。而且，加热炉温度控制单元25时刻接收来自张力检测单元30的光纤张力检测值，并自从测量值偏差落入允许范围内之后使得张力可以测量(例如自从图4中的曲线e上的F点)时，根据预定的控制技术控制加热炉2的温度。由于加热炉温度的控制，能够精确控制加热炉2的温度，以便防止光纤1断裂等。
该实施例的光纤拉伸装置设置有旋转压力单元(未示出)。举例来说，旋转压力单元具有如下结构，即光纤1保持在辊之间，而且辊在与光纤1行走方向基本上垂直的方向上往返移动，并彼此相对，从而给光纤1施加扭矩。
旋转压力控制单元31完成控制旋转压力单元的操作的控制(h)。在该实施例中，举例来说在线速度达到中间设定线速度后，并如图4中的f所示，举例来说，旋转压力控制单元31起动旋转压力单元的操作以便向光纤1施加扭矩。此外，旋转压力控制单元31以与线速度相关的预先设定间隔往返移动旋转压力单元的辊子。
当线速度加速不够的情况下施加扭矩时，会发生光纤1断裂等问题。相反，在该实施例中，由于在线速度达到日标线速度后扭距施加在光纤1上，所以能够防止上述问题的发生。
该实施例设置有线轴更换单元(未示出)，其中两个或多个缠绕线轴进行更换以便连续缠绕光纤1。在该实施例中，至少两类线轴即样品线轴和用于合格产品的线轴设置为缠绕线轴。
合格产品开始位置比较单元38时刻接收供给长度检测单元29检测的当前供给长度，通过后面将描述的长度存储/清零控制单元37，并把接收的当前供给长度与能够开始合格产品的预定预制件供给长度比较。此外，作为比较的结果，在合格产品开始位置比较单元38检测到能够开始缠绕合格产品后，它输出线轴更换允许信号。
线轴更换控制单元32完成对线轴更换单元的控制(i)。举例来说，在该实施例中，线轴更换控制单元32控制线轴更换单元，以便在开始拉伸操作时，光纤1能够缠绕在用于缠绕非合格产品的样品线轴上。此外，在供给长度检测单元29检测的光纤预制件10的供给长度达到预先设定长度之后，合格产品开始位置比较单元38输出线轴更换允许信号条件下(例如图4中的信号g所示的触发信号接通)，线轴更换控制单元32使得线轴更换单元把光纤线轴换成用于合格产品的线轴。
由于线轴更换控制，能够连续缠绕光纤，并把非合格产品与合格产品分开。因此，在拉伸光纤1时能够只抛弃光纤预制件10的末端次品部分，而不抛弃非次品部分，以便能够有效地缠绕光纤1。
该实施例设置有监测光纤1的监测单元(未示出)。
监测器控制单元33使得监测单元在开始拉伸操作时不监测光纤1。在用于缠绕光纤1的线轴更换为合格产品的线轴后，监测器控制单元33使得监测单元监测光纤缠绕单元50缠绕的光纤1，举例来说如图4中的h所示，并存储光纤质量信息。以这种方式，对于存储光纤质量信息的控制(监测器控制)与线轴更换控制(i)一起完成。
具体地说，监测器控制单元33使得监测单元在拉伸合格产品时以在线方式监测光纤1的空心等缺陷。在有任何缺陷情况下，单元33行储有关信息并在后面发出剪掉有缺陷部分的指令。
如果在开始拉伸操作之后立即开始监测，包括在非合格部分的没有用的任何缺陷都被缠绕起来。尤其是在数字存储情况下，存储的信息量最好应该最小，因为存储介质的容量有限。因此，自从用于缠绕光纤1的线轴更换到用于合格产品的线轴之后存储光纤质量信息，从而能够迅速和准确存储光纤质量信息。
长度存储/清零控制单元37完成如下所述的控制(j)。举例来说，在控制(j)，时刻存储供给长度检测单元29检测的光纤1的拉伸长度和光纤预制件10的供给长度，并把它们的数值提供给合格产品开始位置比较单元38。此外，在一个光纤预制件10完全拉伸完毕之后，长度存储/清零控制单元37把存储的拉伸长度和供给长度清零。
该实施例的光纤拉伸装置的结构如上所述，并通过相应的控制单元自动完成响应的控制操作。因此，自从开始光纤拉伸操作就能够非常有效地拉伸光纤1，而与操作者的熟练程度无关。而且，即使在线速度达到目标线速度之前也能够防止诸如断裂的麻烦。而且，不需要抛弃光纤预制件10的非次品部分。
此外，该实施例具有控制结构，其中当光纤拉伸操作中途拉伸被打断时，立即将光纤预制件10从加热炉2内拉起。当光纤预制件10留在加热炉2内而没有从内部拉起时，它就开始融化并滴下来，导致堵塞加热炉2的麻烦。相反，如同在该实施例中这样，在拉伸中断后立即把光纤预制件10拉起的情况下，就能够避免这样的麻烦。因此允许适当处理这样的情况，即在拉伸中断后，光纤预制件10再次融化以便拉伸成为光纤1。
而且，在该实施例中，在光纤拉伸操作过程中存储光纤1的拉伸长度和光纤预制件10的供给长度。在光纤拉伸操作中途拉伸被中断后，光纤预制件10再次融化以便拉伸成为光纤1的情况下，长度存储/清零控制单元37把当前拉伸操作测量的光纤1的拉伸程度和光纤预制件10的供给长度加到上次拉伸操作过程中存储的各自相应数值上，并存储所得的求和数值。
以这种方式，把一根光纤预制件10已经完全拉伸的情况与光纤拉伸操作被中断后光纤预制件10再次融化以便拉伸成为光纤1的情况明显分开，以便能够精确控制。
顺便说明，在光纤拉伸操作被中断后光纤预制件10再次融化以便拉伸成为光纤1的情况下，进行如下所述控制。
当光纤拉伸操作中途拉伸被中断时，存储拉伸刚刚中断之前的加热炉2的内部温度。此外，在中断后光纤预制件10再次融化以便拉伸成为光纤1时，把加热炉2的内部初始温度设置成拉伸刚刚中断之前的温度。
而且，在该实施例中，在光纤拉伸操作中途拉伸被中断后光纤预制件10再次融化以便拉伸成为光纤1的情况下，进行线速度操作控制以便光纤外径测量单元8测得的光纤外径能够变成目标外径。线加速度控制是限制器。举例来说，最大加速度设置为60米/分钟。
而且，在光纤拉伸操作中途拉伸被中断后光纤预制件10再次融化以便拉伸成为光纤1的情况下，除了线速度操作控制之外还进行如下所述的控制(m)，而且至少完成如下控制之一至少线轴更换控制(i)和监测器控制之一、清洁控制(c)、冷却气体流速控制(d)、树脂压力控制(e)、密封气体流速控制(f)、加热炉温度控制(g)和旋转压力控制(h)。
在控制(m)，进行光纤预制件初始供给速度控制直到线加速度达到预先设定线加速度为止，或者直到线速度达到预定的初始设定线速度为止。此外，在线加速度达到设定线加速度之后或者在线速度达到初始设定线速度之后进行与线速度相关的预制件供给速度控制。以这种方式，在控制(m)，能够分如下二级控制光纤的供给速度，即光纤预制件初始供给速度控制和与线速度相关的预制件供给速度控制技术。
在该实施例中，在光纤拉伸操作中断和然后再次拉伸光纤1的情况下，进行上述操作和控制，从而即使在再拉伸模式下也能够精确拉伸光纤1，并能够实现如上所述的效果。此外，通过把再拉伸模式和一根完全拉伸完毕的情况区别开，能够有效地进行光纤拉伸操作。
顺便说明，本发明并不限于该实施例，而是能够实现不同方面的功能。举例来说，在该实施例中，提供了如图1所示的控制结构，在起动拉伸装置的控制操作之后，进行线速度的操作控制以便光纤外径测量单元8测得的光纤外径能够变成目标外径，此外，完成控制(a)-(j)的所有控制，但是任何结构只要实现至少控制(a)-(j)之一就可以了。而且，可以通过设置至少一个对应于要完成的控制的控制单元构成光纤拉伸装置。
根据该实施例的光纤拉伸装置及其控制方法，即使从拉伸光纤1开始线速度加速过程中也能够自动而且精确地控制光纤预制件10的供给速度等。因此，自从开始拉伸就能够非常有效地拉伸光纤1，而不依靠操作者的熟练程度，而且在线速度达到目标线速度之前能够防止诸如光纤1断裂等麻烦。
权利要求
1.一种光纤拉伸装置，包括加热炉，用于融化光纤预制件；预制件供给单元，固定光纤预制件并把光纤预制件的末端供给加热炉；密封气体供给单元，把惰性气体引入加热炉；光纤外径测量单元，测量在加热炉内热融并拉伸的光纤的外径；冷却单元，利用冷却气体冷却已拉伸的光纤；树脂镀膜单元，向被冷却单元冷却的光纤提供镀膜树脂，从而形成带有树脂膜层的光纤；镀膜外径测量单元，测量利用树脂镀膜单元镀上树脂的光纤的外径；以及光纤回收单元，回收镀有树脂的光纤，所述光纤拉伸装置的控制方法包括如下步骤在起动所述拉伸装置的控制，操作后进行控制作为所述光纤的收回速度的线速度的控制操作，以便所述光纤外径测量单元测量的光纤外径能够变成目标外径；并进行选自控制(a)-(j)中的至少一个控制；(a)光纤供给速度的三级控制，在光纤预制件的末端还没有处于在所述加热炉内稳定融化状态的情况进行，即为如下方式光纤预制件初始供给速度控制，是通过把所述光纤预制件的供给速度设置成至少等于稳定状态下的参考速度来供给所述光纤预制件，该控制在如下时间段内进行，即自所述拉伸装置的控制操作开始直到作为所述光纤的收回加速度的线加速度达到预先设定线加速度时为止，或者直到线速度达到预定的初始设定线速度为止；与加速度相关的预制件供给速度控制是根据检测加速度和预定目标加速度之间的偏差反馈控制所述光纤预制件的供给速度，并在如下时间段进行，即自线加速度达到设定线加速度或者自线速度达到初始设定线速度开始到所述线速度达到高于所述初始设定线速度的预定中间设定线速度为止；与线速度相关的预制件供给速度控制是根据检测线速度和预定目标线速度之间的偏差反馈，控制所述光纤预制件的所述供给速度，该控制在所述线速度达到中间设定线速度之后进行；(b)在所述光纤预制件的末端已经处于在所述加热炉内融化状态的情况下光纤供给速度控制分二级进行，即以如下方式光纤预制件初始供给速度控制，在如下时间段进行，即自所述拉伸装置的所述控制操作开始到所述线加速度达到预先设定的线加速度为止，或者到所述线速度达到预定的初始设定线速度为止；与线速度相关的预制件供给速度控制是在所述线加速度达到设定线加速度之后或者在所述线速度达到初始设定线速度之后进行；(c)清洁控制，在所述光纤开始镀膜之前，清洁所述树脂镀膜单元的模具以便除去残余镀膜树脂和其它脏物；(d)冷却气体流速控制，当所述镀膜外径测量单元测量的镀膜外径的测量值最大已经变成预定的目标镀膜外径时，根据预定的目标镀膜直径和镀膜外径测量值之间的偏差控制冷却气体的流速，(e)树脂压力控制，控制提供给模具的树脂压力以便变成与所述线速度相关的预定值；(f)密封气体流速控制，自从所述光纤拉伸装置开始操作就检测所述线速度，提供预先设定流速的密封气体到所述加热炉内直到检测的线速度达到用于转换气体供给流速的预定参考线速度为止，而且在所述检测的线速度达到气体供给流速转换的参考线速度时为止，根据与线速度相关的密封气体供给流速的预定控制数据控制所述密封气体的供给流速；(g)加热炉温度控制，存储所述加热炉的最佳内部温度作为每次进行光纤拉伸的最佳炉内温度，以便能够在所述线速度加速开始时，使所述加热炉的内部温度在为最后拉伸操作的最佳炉内温度，而且测量光纤张力，以便在测量张力偏差落入允许范围内之后使得能够精确测量张力时，开始控制所述加热炉在所述线速度的温度；(h)旋转压力控制，在设置了向所述光纤施加扭矩的旋转压力单元的情况，在所述线速度达到所述中间设定线速度后，通过旋转压力单元向所述光纤施加扭矩，(i)线轴更换控制或者监测器控制线轴更换控制，设置线轴更换单元，当更换线轴时所述线轴更换单元把所述光纤缠绕在至少两个连续缠绕的线轴上，开始拉伸时，所述线轴更换单元把所述光纤缠绕在用于缠绕非合格产品的样品线轴上，并以所述光纤预制件的供给长度达到预先设定长度之后，输出线轴更换允许信号，使光纤线轴换成用于合格产品的线轴；以及监测器控制，用于设置有监测所述光纤的监测单元的情况，使得监测单元在所述拉伸操作开始时不监测所述光纤，并在所述光纤线轴更换为合格产品的线轴后，所述监测单元监测所述光纤以便存储光纤质量信息；(j)长度存储/清零控制，存储所述光纤的拉伸长度和所述光纤预制件的供给长度，并在一个光纤预制件完全拉伸之后，把所存储的拉伸长度和供给长度清零。
2.根据权利要求1所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中在光纤拉伸操作期间存储所述光纤的拉伸长度和所述光纤预制件的供给长度；以及在光纤拉伸操作中途拉伸被中断时，立即把所述光纤预制件从所述加热炉内拉起。
3.根据权利要求1所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中在光纤拉伸操作期间存储所述光纤的拉伸长度和所述光纤预制件的供给长度；以及在光纤拉伸操作中途拉伸被中断，而且，后来通过融化所述光纤预制件再次进行光纤拉伸操作的情况下，再次进行光纤拉伸操作，测量的所述光纤的拉伸程度和所述光纤预制件的供给长度分别加到上次拉伸操作过程中所存储的所述光纤的所述拉伸长度和所述光纤预制件的所述供给长度的数值上，以便存储所得的求和数值。
4.根据权利要求2所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中在光纤拉伸操作期间存储所述光纤的拉伸长度和所述光纤预制件的供给长度；以及在光纤拉伸操作中途拉伸被中断，而且，后来通过融化所述光纤预制件，再次进行光纤拉伸操作的情况下，再次进行光纤拉伸操作，测量的所述光纤的拉伸程度和所述光纤预制件的供给长度分别加到上次拉伸操作过程中所存储的所述光纤的所述拉伸长度和所述光纤预制件的所述供给长度的数值上，以便存储所得的求和数值。
5.根据权利要求1所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中当光纤拉伸操作中途拉伸被中断时，存储拉伸刚刚中断之前的温度；以及在所述中断后通过融化所述光纤预制件再次进行光纤拉伸操作的情况下，把所述加热炉的内部初始温度设置成所存储的刚刚在所述拉伸的所述中断之前的温度。
6.根据权利要求2所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中当光纤拉伸操作中途拉伸被中断时，存储拉伸刚刚中断之前的温度；以及在所述中断后通过融化所述光纤预制件再次进行光纤拉伸操作的情况下，把所述加热炉的内部初始温度设置成所存储的刚刚在所述拉伸的所述中断之前的温度。
7.根据权利要求4所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中当光纤拉伸操作中途拉伸被中断时，存储拉伸刚刚中断之前的温度；以及在所述中断后通过融化所述光纤预制件再次进行光纤拉伸操作的情况下，把所述加热炉的内部初始温度设置成所存储的刚刚在所述拉伸的所述中断之前的温度。
8.根据权利要求1所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中在光纤拉伸操作中途拉伸被中断和然后通过融化所述光纤预制件再次进行光纤拉伸操作的情况下，进行线速度操作控制以便所述光纤外径测量单元测得的光纤外径能够变成目标外径；以及进行选自控制(m)和控制(c)-(i)的至少一种控制，其中控制(m)是二级控制光纤的供给速度，以如下方式，即进行光纤预制件初始供给速度控制直到线加速度达到预先设定线加速度，或者直到所述线速度达到预定的初始设定线速度；和在所述线加速度达到设定线加速度之后或者在所述线速度达到初始设定线速度之后进行与线速度相关的预制件供给速度控制。
9.根据权利要求2所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中在光纤拉伸操作中途拉伸被中断和然后通过融化所述光纤预制件再次进行光纤拉伸操作的情况下，进行线速度操作控制以便所述光纤外径测量单元测得的光纤外径能够变成目标外径；以及进行选自控制(m)和控制(c)-(i)的至少一种控制，其中控制(m)是二级控制光纤的供给速度，以如下方式，即进行光纤预制件初始供给速度控制直到线加速度达到预先设定线加速度，或者直到所述线速度达到预定的初始设定线速度；和在所述线加速度达到设定线加速度之后或者在所述线速度达到初始设定线速度之后进行与线速度相关的预制件供给速度控制。
10.根据权利要求4所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中在光纤拉伸操作中途拉伸被中断和然后通过融化所述光纤预制件再次进行光纤拉伸操作的情况下，进行线速度操作控制以便所述光纤外径测量单元测得的光纤外径能够变成目标外径；以及进行选自控制(m)和控制(c)-(i)的至少一种控制，其中控制(m)是二级控制光纤的供给速度，以如下方式，即进行光纤预制件初始供给速度控制直到线加速度达到预先设定线加速度为止，或者直到所述线速度达到预定的初始设定线速度为止；和在所述线加速度达到设定线加速度之后或者在所述线速度达到初始设定线速度之后进行与线速度相关的预制件供给速度控制。
11.根据权利要求7所述的光纤拉伸装置的控制方法，其中在光纤拉伸操作中途拉伸被中断和然后通过融化所述光纤预制件再次进行光纤拉伸操作的情况下，进行线速度操作控制以便所述光纤外径测量单元测得的光纤外径能够变成目标外径；以及进行选自控制(m)和控制(c)-(i)的至少一种控制，其中控制(m)是二级控制光纤的供给速度，以如下方式，即进行光纤预制件初始供给速度控制直到线加速度达到预先设定线加速度，或者直到所述线速度达到预定的初始设定线速度为止；和在所述线加速度达到设定线加速度之后或者在所述线速度达到初始设定线速度之后进行与线速度相关的预制件供给速度控制。
12.一种光纤拉伸装置，包括加热炉，用于融化光纤预制件；预制件供给单元，固定光纤预制件并把所述光纤预制件的末端引入所述加热炉；密封气体供给单元，把惰性气体引入所述加热炉；光纤外径测量单元，测量在所述加热炉内热融并拉伸的光纤的外径；冷却单元，利用冷却气体冷却已拉伸的光纤；树脂镀膜单元，向被所述冷却单元冷却的光纤提供镀膜树脂，从而形成带有树脂膜层的所述光纤；镀膜外径测量单元，测量利用所述树脂镀膜单元镀上所述树脂的光纤的外径；光纤收回单元，收回镀有所述树脂的所述光纤；线速度控制单元，在起动所述拉伸装置的控制操作后进行控制作为所述光纤的收回线速度的线速度控制操作，以便所述光纤外径测量单元测量的光纤外径可以变成目标外径；及选自控制单元(o)-(x)的至少一个控制单元(o)进行线速度控制的单元，至少完成三级光纤供给速度控制和二级光纤供给速度控制之一；其中，前一个三级控制在光纤预制件的末端还没有处于在所述加热炉内稳定融化状态的情况进行，即为如下方式光纤预制件初始供给速度控制，是通过把所述光纤预制件的供给速度设置成至少等于稳定状态下的参考速度来供给所述光纤预制件，该控制在如下时间段内进行，即自所述拉伸装置的控制操作开始直到作为所述光纤的收回加速度的线加速度达到预先设定的线加速度为止，或者直到线速度达到预定的初始设定线速度为止；与加速度相关的预制件供给速度控制，是根据检测加速度和预定目标加速度之间的偏差反馈控制所述光纤预制件的供给速度，并在如下时间段进行，即自线加速度达到设定线加速度或者自所述线速度达到初始设定线速度开始到所述线速度达到高于所述初始设定线速度的预定中间设定线速度为止；与线速度相关的预制件供给速度控制，是根据检测线速度和预定目标线速度之间的偏差反馈，控制所述光纤预制件的所述供给速度，该控制在所述线速度达到中间设定线速度之后进行；而后一二级控制在所述光纤预制件的末端已经处于在所述加热炉内融化状态的情况下进行，即以如下方式光纤预制件初始供给速度控制，在如下时间段进行，即自所述拉伸装置的所述控制操作开始到所述线加速度达到预先设定的线加速度为止，或者到所述线速度达到预定的初始设定线速度为止；与线速度相关的预制件供给速度控制是在所述线加速度达到设定线加速度之后或者在所述线速度达到初始设定线速度之后进行；(p)模具清洁控制单元，在所述光纤开始镀膜之前，对清洁所述树脂镀膜单元的模具的操作进行清洁控制，以便除去残余镀膜树脂和其它脏物；(q)冷却气体流速控制单元，当所述镀膜外径测量单元测量的镀膜外径的测量值最大已经变成目标镀膜外径时，根据预定的目标镀膜直径和测量的镀膜外径之间的偏差控制冷却气体的流速；(r)树脂压力控制单元，控制提供给模具的树脂压力以便变成与所述线速度相关的预定值；(s)密封气体流速控制单元，自从所述光纤拉伸装置开始操作就检测所述线速度，提供预先设定流速的密封气体到所述加热炉内，直到检测的线速度达到用于转换气体供给流速的预定参考线速度，而且在所述检测的线速度达到气体供给流速转换的参考线速度时，根据与线速度相关的密封气体供给流速的预定控制数据控制所述密封气体的供给流速；(t)加热炉温度控制单元，存储所述加热炉的最佳内部温度作为每次进行光纤拉伸的最佳炉内温度，以便能够在所述线速度加速开始时，使所述加热炉的内部温度为最后拉伸操作的最佳炉内温度，而且测量光纤张力，以便在测量张力偏差落入允许范围内之后，能够精确测量张力时，开始控制所述加热炉在所述线速度的温度；(u)旋转压力控制单元，在所述线速度达到所述中间设定线速度后，进行旋转压力控制，通过向所述光纤施加扭矩的旋转压力单元，向所述光纤施加扭矩；(v)线轴更换控制单元，开始拉伸时，把所述光纤缠绕在用于缠绕非合格产品的样品线轴上，并在所述光纤预制件的供给长度达到预先设定长度之后，输出线轴允许更换信号，使光纤线轴换成用于合格产品的线轴；(w)监测器控制单元，使得光纤监测单元在所述拉伸操作的所述开始不监测所述光纤，并在所述光纤线轴更换为合格产品的线轴后，使得所述光纤监测单元监测被所述光纤收回单元收回的所述光纤以便存储光纤质量信息；(x)长度存储/清零控制单元，存储所述光纤的拉伸长度和所述光纤预制件的供给长度，并在一个光纤预制件完全拉伸完毕之后，把所存储的拉伸长度和供给长度清零。
全文摘要
在开始拉伸装置的控制操作之后，线速度控制单元(19)完成作为光纤收回速度的线速度控制操作，预制件供给速度控制单元(22)完成光纤供给速度控制，以便光纤外径测量单元(8)所测得的光纤的外径能够变成目标外径。举例来说，在光纤预制件的末端还没有处于在加热炉内稳定融化状态的情况下，预制件供给速度控制单元(22)分三级控制光纤预制件的供给速度，即光纤预制件初始供给速度控制、与加速度相关的预制件供给速度控制和与线速度相关的预制件供给速度控制。在光纤预制件的末端已经处于稳定融化状态的情况下，单元(22)分二级控制光纤预制件的供给速度，省略三级中的与加速度相关的预制件供给速度控制。在光纤拉伸过程中，即使在线速度加速期间也能够防止诸如光纤断裂等麻烦。
文档编号C03C25/70GK1405105SQ0211611
公开日2003年3月26日 申请日期2002年4月18日 优先权日2001年8月3日
发明者仲恭宏, 河野和广 申请人:古河电气工业株式会社