光ファイバーケーブル製造機: 精密生産の必需品

光ファイバーケーブルの製造に専用の設備ラインが必要な理由

標準の銅線電源ケーブル用に設計されたマシンを使用して、信頼性の高い光ファイバー ネットワークを構築することはできません。その主な理由は、ガラス繊維自体の物理的性質にあります。標準的な光ファイバーのクラッド直径はわずか 125μm で、人間の髪の毛よりも小さいです。銅導体はねじり時の大きな引っ張り張力やわずかな表面摩耗に耐えることができますが、ガラスファイバーは切れたり、微小亀裂が発生したりして、減衰として知られる壊滅的な信号損失につながります。

この脆弱性により、生産ラインではまったく異なる設計哲学が強制されます。光ファイバーケーブル製造機は、サブニュートン張力制御と動的曲げ半径管理という 2 つの要素を何よりも優先する必要があります。銅線ケーブルの製造では、数キログラムの張力変動が許容される場合があります。光ファイバーの二次コーティングまたは撚り合わせでは、張力制御システムは、多くの場合 1 ニュートン未満で安定した張力を維持する必要があります。キャプスタンのベルトの摩耗や非同期のペイオフによって引き起こされる突然のジャークは、光学式時間領域反射率計 (OTDR) に「点欠陥」として即座に記録されます。

ケーブルの構造もマシンのタイプに影響します。ルーズチューブ ケーブルには、正確なファイバー余長 (EFL) 管理が可能な SZ 撚り機が必要です。この EFL は通常 0.1% ～ 0.3% の間に制御され、凍結条件下での設置中に完成したケーブルが伸びても、ガラス繊維がゲルで満たされたチューブ内に浮いてストレスのない状態を保ちます。逆に、中央チューブ設計では、ファイバーが単一のコア チューブ内に配置され、リボンのスタックを押しつぶさずにジャケットを押し出す被覆ラインの能力に高い要求が課されます。ルーズチューブ設計でバックツイストを行わずにリジッドフレームストランダーを使用すると、壊れやすいチューブがねじれ、予測できない減衰スパイクが発生します。専用の光ケーブル設備は贅沢品ではありません。 0.35 dB/km の減衰上限に達することが要件です。

光ファイバーケーブル生産ラインのコアマシンタイプ

グラスファイバーの経路を頑丈な屋外ケーブルにマッピングすると、専用ステーションの連続チェーンが明らかになります。上流のプリフォームと線引きタワーのプロセスで裸のファイバーが作成される一方で、ケーブル製造ラインは完成したファイバーのスプールが積み込まれるところから始まります。このシーケンスを理解すると、ボトルネックを特定し、提案された構成が完了していることを確認できます。

標準のワークフローは、次の 4 つの異なるゾーンを通過します。

• ファイバーのカラーリングとバッファリング: 高速着色機は、識別のために安定した UV 硬化インク層を適用します。タイトバッファ屋内ケーブルの場合、タイトバッファ押出機は厚い熱可塑性ジャケットを光クラッドの上に直接塗布します。
• リボンの形成: ファイバー数の多いケーブルの場合、リボン成形機は 4、6、または 12 本のファイバーを UV アクリレート マトリックスと並べて接着します。これにより、平らなリボンのスタックが作成され、小さなコア チューブ内の繊維密度が最大化されます。
• コアの撚り線とテーピング: これは中心的なアーキテクチャのフェーズです。 SZ 撚り機は、中央の強度部材の周りでルース チューブを振動させ、らせんパターンを作成します。その直後、テーピングマシンがコアを止水テープとポリエステル結合糸で包み、形状を保持します。
• 内部および外部シース: 最後の関門。ナイロンまたはポリエチレンの内側ジャケットが押出成形され、アラミド糸の強度部材が適用され、最終的に厚いポリエチレンの外側ジャケット (通常は高密度ポリエチレン (HDPE) または中密度ポリエチレン (MDPE)) で頑丈なパッケージが完成します。

これらのマシン間の各トランジションには、マルチ ダンサー アキュムレータが必要です。アキュムレータは動的バッファとして機能し、被覆ラインのオペレータが新しいテープ パッドを接合したり、リールを交換したりしている間も、より線を連続的に走行させます。これらの遷移を注意深く管理しないと、回線速度は最も遅い手動操作の速度まで落ちてしまいます。

撚り線と SZ ケーブルの段階: 光ファイバーケーブル製造の核心

光ケーブルの撚り線は、プロセスが連続的に回転するのではなく振動するため、通信用の銅ペアの撚り線とは異なります。用語に慣れていない場合は、 ケーブル撚り機の総合ガイド 基本を確立するのに役立ちますが、SZ 撚り線はルーズチューブ光学設計の基礎です。巨大なスリップ リングを必要とする回転ペイオフの代わりに、ファイバー バッファ チューブが固定スプールから供給されます。ガイド ディスクは、あらかじめ定義されたピッチ (通常は 60 ～ 300 mm) で時計回りと反時計回りに振動し、チューブを強度部材の螺旋状の溝に置きます。

ここでの選択基準は、バックツイストの排除に重点を置く必要があります。あ プラネタリー式光ケーブルコア撚線機 これは、各要素のねじれをキャンセルする同期ギアリングによって実現されます。 SZ 遊星ユニットでは、チューブは機械の床と平行になるようにそれぞれの軸を中心に回転し、チューブ自体にねじれ回転が発生しないようにします。これにより、内部の 12 本の繊維が束になって応力のかたまりになるのを防ぎます。機械では、レイプレート領域での正確なキャプスタン速度差を通じてファイバー余剰長 (EFL) を制御できる必要があります。 EFL のわずか 0.1% の偏差により、ケーブルの温度安定性ウィンドウが 30°C シフトし、低温での大幅な減衰が発生する可能性があります。

同様に重要なのは緊張です。ペイオフモーターが起動時にトルクをオーバーシュートすると、その跳ね返りにより 125µm ファイバーが衝撃波で振動し、マイクロベンドが発生します。高品質のより線には、レーザーマイクロメーターのフィードバックを備えた閉ループのテンション ダンサーが使用されます。これらのシステムは、マイクロ秒以内に外乱を排除し、ラインが毎分 0 メートルから 60 メートルまで秒単位で加速した場合でも、一定のレイ ジオメトリを維持します。正確なペアリングが必要な小規模な運用の場合、バックツイスト ペア ツインナーにより、コネクタ接続済みドロップ ケーブルの帯域幅を低下させるスパイラル ストレスを発生させることなく、データ ペアが完全に平行に保たれます。

光ケーブルコア保護のための適切なテーピングマシンの選択

SZ 座礁直後のゾーンは封じ込め戦場です。振動した真空管は弾けて離れようとします。導管内の縦方向の水の移動を防ぐために、屋外ケーブルには防水が法的に義務付けられています。これは高速精密テーピングの領域です。

膨潤テープを縦方向に貼り付けるか、結合糸を螺旋状に巻き付けるかの選択に迫られます。通常、不織布の吸水膨張性テープを長手方向に重ねて送り込み、コアの周りに靴下を形成します。あ 多層ラッピング用CNCサーボテーピングマシン 後続の段階では、ポリエステル製の結合テープをインターレースまたはギャップラッピング技術で貼り付けます。ここで重要な指標はオーバーレイの一貫性です。設定されたテープ オーバーレイが 15% の場合、ペイオフ スプールが空になり回転慣性が低下すると、機械式ブレーキ システムが 5% ～ 25% の間で振動する可能性があります。これにより、コアが緩んだままになります。

サーボ制御された CNC テーピングマシンは、スプールの直径の減少をリアルタイムで計算し、モーターのトルクを調整してペイオフ張力を線形に保ちます。これは防水性能にとって非常に重要です。テープが緩すぎると、波形に水路が形成されます。きつすぎるとテープがバッファチューブに食い込み、バッファチューブを圧縮し、ファイバの歪みを引き起こします。テーピング ヘッドも線形のライン速度と完全に同期して動作する必要があります。ミリ秒の遅れによりねじれた束が発生し、最終的には内側のシースを突き刺します。高密度ケーブルの場合、二層テーピング ヘッドは逆らせんラップを適用し、最初の層を所定の位置に固定して、ジャケットにすぐに使用できる完全に丸い剛性のコアを作成します。

シースとジャケット: 光ケーブルの最終保護

シース段階では、繊細なテープで包まれたコアが水中使用可能な耐紫外線製品に変わります。標準的な電力ケーブル押出ラインには、ここで必要な重量制御と収縮補正がありません。関連する精密機構について詳しくは、この概要をご覧ください。 精密ケーブル押出装置の説明 重要なコンポーネントを分解します。光ケーブルに移行すると専用のケーブルが必要になります 最終保護のためのケーブルジャケットシース押出ライン 特定の変更を加えたもの。

主な違いは、押出後の収縮管理です。 HDPE は、220°C から室温まで冷却されると大幅に収縮します。ジャケットがコアよりも速く収縮すると、ファイバー チューブが圧縮され、「シュリンクバック減衰」と呼ばれる大きな減衰スパイクが発生します。これに対処するには、クロスヘッドの前にファイバ余長制御システムを備えたラインを構成する必要があります。ダンサー アセンブリは、ペイアウトよりわずかに速い速度でコアを事前に供給します。同時に、冷却トラフではセグメント化された温度ゾーンを使用し、プラスチックをアニールするために 60°C の温水で開始し、徐々に 20°C まで温度を下げます。冷水に一度浸すとプラスチックに衝撃が加わり、非晶質の結晶構造が形成され、現場では予測できないほど収縮します。

肉厚の制御も光学特有の要求です。偏心ジャケットが優先的な曲げ軸を生み出します。ラインマンが設置中にケーブルをよじると、薄い壁によって強度部材がファイバーに押しつぶされます。ホットセンタリング制御ループを備えた 3 軸センタリング クロスヘッドにより、95% 以上の同心度が保証されます。押出機のバレル ゾーンの温度制御は ±1°C 以内に維持する必要があります。温度のオーバーシュートにより、屋内ライザー ケーブルで一般的に使用される低煙ゼロハロゲン (LSZH) 化合物が劣化し、光を散乱させてジャケット表面にムラ欠陥を引き起こす炭粒子が生成されます。最後のホットスタンプインクジェットによりメーターマークが高速で印刷され、耐久性の高いパッケージが完成します。

工場向けの光ファイバーケーブル製造機ラインを構成する方法

回線の構成は、不一致を排除するための練習です。あなたの目標は、最速のマシンが最も遅いマシンを引きずって停止するのを阻止することです。まず、コア製品を指定します。都市間のバックボーン用のルース チューブ ダクト ケーブル、電線管パッキング用のセントラル チューブ マイクロケーブル、FTTx (Fiber To The Home) 用のフラット ドロップ ケーブルなどです。ルースチューブラインには、SZ ストランダー、デュアルテープバインダー、アラミド糸サーボサーバーを備えた厚い HDPE シースラインが必要です。中央のチューブラインはストランダーを簡素化して全体像を排除しますが、マトリックスを溶かさずに振動するリボンスタック上で押し出すことができる、より洗練された押出クロスヘッドが必要です。

回線速度の同等性は、新しい投資家が必ず陥る罠です。最新の着色機は 2,500 m/min で稼働できます。 SZ ストランダーの最高速度は 100 m/min になる可能性があります。 1 メートルのアキュムレータの出力を 2,500 m/min の機械に供給することはできません。目標実効ライン速度 (中容量プラントの場合は 80 ～ 160 メートル/分が多い) を定義し、その速度で少なくとも 180 秒のバッファを提供するようにすべての下流アキュムレータを仕様する必要があります。これにより、オペレーターはライン全体を停止させることなく原材料を変更できます。また、ユーティリティのインフラストラクチャも無視できません。空気圧テンショナーに必要な圧縮空気の露点は -40°C です。水蒸気を含む標準的な工場空気システムでは、1 週間以内に精密レギュレータが故障します。工場出荷時の構成では、マシン、接続ブリッジ、およびユーティリティを、個別の後付けとしてではなく、1 つのシステム負債としてリストする必要があります。

光ケーブル製造における品質管理設備と検査

光ケーブルには目に見えない欠陥が静かに蓄積されます。最終的なリール OTDR テストでそれらが見つかるまでに、すでに 5 キロメートルのスクラップが木製ドラムに詰められている可能性があります。オンラインの工程内品質管理は交渉の余地のないものであり、主要な機械の各段階の間に属します。

レーザー マイクロメーター、ランプネック検出器、分散張力ロガーの 3 つのゲートキーパー システムが必要です。タイトバッファー押出スクリューの直後に配置されたレーザーマイクロメーターは、直径 5μm の偏差を即座に通知し、スクリューのサージを示します。冷却トラフ内の塊検出器は、ジャケット内部の空隙、つまり霜の下でファイバーを押しつぶす未溶解ゲルのポケットを捕捉します。しかし、最も重要なのは張力トレーサビリティ システムです。 SZ ケージに入るすべてのファイバー ボビンからのペイオフ張力を記録することにより、ドラム 4 の減衰のスパイクが 1.2 キロメートルにあるファイバー位置 4B の粘着ベアリングに起因していることを正確に特定できます。このトレーサビリティがなければ、無差別にベアリングを交換するために何日もラインを停止することになります。

最終的な巻き取りでは、レーザーベースの表面欠陥検査機がジャケットの周りを 360 度回転し、ピンホール、収縮リング、ゲージ バンドをアルゴリズムに基づいて特定してから、巻き取りの張力でケーブル ドラムに巻き付けます。これらのシステムは数十マイクロ秒で欠陥を拒否し、後で手動で切除するためにジャケットにマークを付けます。メルトポンプの RTD (測温抵抗体) プローブは、バレル ゾーンのドリフトが 1 度を超えないことを保証し、光を散乱させ、製造ロット全体の減衰下限値を上昇させるサイレント ゲルの汚染を防ぎます。

適切な機器パートナーと信頼性の高い光ファイバー ケーブル生産ラインを構築する

サプライヤーがライン全体を統合できない場合、機械の用紙仕様はほとんど意味がありません。 100 m/min の SZ ストランダーを、調整が不十分なダンサーを介して被覆ラインに接続すると、40 m/min のラインになります。インターフェースエンジニアリングとプロセス立ち上げサポートにおける投資プールの真の価値。光ケーブル チェーンの主要なブロックである撚り合わせ、テーピング、押し出しをカバーするエンジニアリング ベンチを備えたパートナーが必要です。ストランダーのみを製造するサプライヤーは、レイ変動の原因を押出機のせいにするでしょうし、その逆も同様です。垂直に能力のあるチームは、ペイオフからテイクアップまでの問題を解決し、押出トラクターのキャプスタンが SZ ケージを引っ張るのではなく、ささやくように PID ループ全体を調整します。

精密機器メーカーのものづくりのDNA 江蘇ニュートップ精密ケーブル機械メーカー は、ギアボックスの機械的公差やバレル ゾーンの断熱性が生産歩留まりに直接反映されるソリューションを提供することに基づいて構築されています。単に鉄鋼やモーターを購入しているわけではありません。 1 シフトのサーマル ソーク後もファイバの余長が 0.2 ～ 0.5 パーミルにとどまり、ジャケットの同心度がピーク ライン速度で維持されるという保証を購入することになります。ターンキープロジェクトが引き渡されるとき、技術者は、季節の湿度の変化によって防水テープの摩擦係数が変化したときにどのパラメータダイヤルを回すべきかを正確に把握している必要があります。これは、フロアスペースを占有するマシンと、許容可能なケーブルを出荷するマシンの違いです。