JP2000075179A

JP2000075179A - 金属管被覆光ファイバケ―ブルの製造装置のための表示手段

Info

Publication number: JP2000075179A
Application number: JP11231630A
Authority: JP
Inventors: Yasutetsu Yoshie; 康哲吉江; Kenji Shigehara; 健次重原; Masahiko Haruta; 正彦治田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: JP3260130B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属管を溶接により形成しながら該金属管内
に光ファイバを導入するための導入管の損傷及びそれに
よる金属管被覆光ファイバケーブルの品質の低下を防止
することを目的とする。【解決手段】金属ストリップ１の両側端を突き合わせ
て金属管１Ａにした後に突き合わせ部を溶接トーチ１１
によるビーム溶接で密封し、上記金属管１Ａ内に挿入し
た導入管１２；３５を通じて光ファイバ又は光ファイバ
束１７を該金属管１Ａ内に装填して金属管被覆光ファイ
バケーブルを得る製造装置において、上記ビーム溶接の
ビーム照射位置にて、上記導入管１Ａによって光ファイ
バ又は光ファイバ束１７を熱的に保護し、上記ビーム照
射位置と導入管１２；３５の相対位置の変化を行わせ
る。その際、表示手段により異常操業状態でないことを
確認してから導入管の移動を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ又は光
ファイバ束を金属管で外装したいわゆる金属管被覆光フ
ァイバケーブルの製造装置に関し、詳しくは、外装金属
管内に導入管を通じて光ファイバ又は光ファイバ束を導
入する場合にあって、外装金属管をビーム溶接で密封す
るときに、この導入管を移動させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを単心又は多心とする光ファ
イバケーブルを金属管で外装し保護した、所謂金属管被
覆光ファイバケーブルの製造装置としては、特開昭６４
−３５５１４にて開示されているものが知られている。

【０００３】この技術によると、牽引される金属ストリ
ップを徐々に金属管に成形して行く過程で導入管を用い
て光ファイバを該金属管内に導入し、金属管の隙間はレ
ーザ溶接により密封されている。

【０００４】この従来技術自体は、熱遮蔽材を用いずに
金属管の隙間を溶接している。しかし、実際には、光フ
ァイバのような熱に対し敏感な材料を内装する金属管を
溶接するに際して熱遮蔽材を用いないのは困難である
（特開昭５６−１００３）。この意味から、密封位置
で、光ファイバを導入するために金属管内に導入配置さ
れた導入管を熱遮蔽材として機能させる技術が開示され
ている（特開昭５８−９５３０４）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる状況下におい
て、金属ストリップを金属管に成形し、その突き合わせ
部をレーザ溶接により密封するに際し、光ファイバ又は
光ファイバ束（以下単に光ファイバという）の導入管を
レーザ溶接のレーザ光からの熱の遮蔽材として用いるこ
とは当業者にとっては容易であり、又、レーザ溶接以外
の公知の溶接手段をこの製造技術に適用することも容易
である。

【０００６】しかし、実際に金属管の密封をビーム溶接
で行わんとすると、光ファイバの保護は可能であるが、
導入管表面の損傷が生じる。この損傷は、短時間の製
造、したがって、短尺のケーブルを製造する場合には、
格別大きな問題を生じないが（但し、導入管を損傷させ
ることには違いはない）、長尺物を製造する長時間操業
においては、一箇所の損傷をより大きなものとし、やが
て、導入管に貫通孔を生じさせて、光ファイバに熱的影
響を与えることになる。

【０００７】又、金属管の突き合わせ部を密封するため
の溶接において、レーザビームの焦点位置、溶接入熱不
適正等の溶接条件が不適当であると、金属管溶接部から
スパッタが発生する。特に、溶接部の裏ビート部からス
パッタが発生すると、該金属管内、特に導入管上に堆積
する。この堆積物は時間とともに量を増し、やがて溶接
部に近接ないし接触する。この結果、溶接部における熱
バランスが崩れ溶接不良が発生する。かかる現象は、長
尺のケーブルを製造するために長時間操業する場合に顕
著に認められ、製品の品質を低下させる。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、導入管を用いて光ファイバを金属管に導入し、ビ
ーム溶接によりその金属管を密封する製造技術におい
て、光ファイバに長時間熱的影響を与えず、しかも、導
入管に貫通孔を生じさせずに更に、溶接不良を生じさせ
ずに長尺物のケーブルを連続的に製造する装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、走行する金属ストリップの両側端を突き合わせる
ようにして金属管を成形する成形手段と、上記金属管の
成形中に、該金属管内に挿入されて光ファイバ若しくは
光ファイバ束及び／又はゲルを装填する導入管を有する
導入手段と、上記金属管の突き合わせ部を密封する溶接
手段とを備える金属管被覆光ファイバケーブルの製造装
置において、溶接位置とその近傍の金属管を観察する撮
像手段を備え、前記撮像手段の出力はシーム部の長周期
的若しくは短周期的な振動、又は溶接部の輝度の異常増
大に関する出力であることにより達成される。

【００１０】本発明にあっては、金属管被覆光ファイバ
ケーブルの製造工程において、導入管はビーム溶接のビ
ーム照射位置において熱遮蔽材として機能する。また、
このビーム照射位置と導入管は相対的に移動する。した
がって、導入管の損傷がたとえ生じても、それが特定点
に固定しないので導入管の損傷の拡大が防止され、孔が
開いて光ファイバ（束）を損傷させることもない。たと
え、損傷が導入管に生じたとしても適宜それを相対的に
移動させることにより、別の位置に損傷が生じるように
なるからである。しかも、裏ビートからのスパッタの堆
積が一箇所のみでなくなるため、導入管の移動をある程
度連続的（間歇的であってもよい）に、行えは、溶接不
良を生じさせることもなく導入管損傷回避と相挨って、
長時間操業が可能となる。

【００１１】溶接ビーム照射位置と導入管の相対位置の
変化は、溶接手段を移動させても導入管を移動させても
よい。またその移動方向は金属管の軸線方向でもよい
し、また周方向でもよい。さらには軸方向及び周方向を
組み合わせることも可能である。

【００１２】導入管の移動を経時的に行うと、製造時間
の経過とともに導入管が移動することになるので、長時
間操業が可能となる。尚、「経時的」とは、連続的であ
ると間歇的であるとを問わない。又、製造開始後一度の
みの移動であると、複数回の移動であるとを問わない。
更には、自動的な移動であると、手動による任意な移動
であるとを問わない。

【００１３】表示手段を用いて、溶接ビームの照射位置
及びその近傍を肉眼又は画撮像により観察している際
に、定常操業状態とは異なる異常な状態になったことを
見出した場合に、導入管の移動を実行する。これによれ
ば、限られた長さの導入管を無駄に移動させることがな
い。したがって、たとえ移動させても、移動させる場所
がすぐになくなってしまう心配はない。つまり、メンテ
ナンスの実行を遅らせることが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面にもとづき、本発
明の実施の形態を説明する。

【００１５】図１は本発明の第一実施形態装置の正面か
らみた概要構成図である。図１において、金属ストリッ
プ１が巻回されたコイル２が回転自在に支持されてい
る。上記金属ストリップ１はその引き出し方向に、複数
対の案内ローラ３，４，５，６によって案内され、弯曲
周面をもつ成形ロール７，８によって次第に断面がＵ字
状に弯曲形成され、その走行方向を変えながら、次の突
き合わせロール９，１０によりＵ字状の開放側端が突き
合わされて断面が円形の金属管１Ａに形成されて行く。
この突き合わせ開始位置より先方位置には、ビーム溶接
のための溶接トーチ１１が配設されていて、上記突き合
わせ部分を金属管１Ａの走行と共に溶接される。

【００１６】上記金属ストリップ１のＵ字状部分から断
面円形の金属管１Ａへ移動する部分には、直状の導入管
が上記金属管１Ａ内に挿入されていて、その先端は溶接
トーチ１１よりも先方位置にまで達している。

【００１７】上記導入管１２は後述のアクチュエータ１
３によって、金属管１Ａ内への挿入長さの変更及びその
軸線まわりでの回転が可能に支持されている。該導入管
１２は上記アクチュエータ１３の手方位置でゲル等の注
入装置１４を貫通し、そこで注入管１５が分岐して接続
されている。上記導入管１２の右側開口端からは、光フ
ァイバのロール１６から光ファイバ１７が引き出され上
記導入管１２が導入されている。かくして、上記注入管
１５から注入されたゲルが導入管１２の先端（左側開口
端）から、溶接後の金属管１Ａ内に充填されると共に光
ファイバ１７がゲルによって該金属管１Ａ内で所定位置
に保持される。

【００１８】なお、本実施形態において、上記導入管に
は金属管内部にてその軸線上にあってもまた偏心位置に
あってもよい。また、その一部が金属管の内壁に弾性接
触していてもよく、特に、その形態に限定はない。

【００１９】次に、前出のアクチュエータ１３について
説明する。該アクチュエータ１３は、図２に示すよう
に、不動の基台２０の両端部にスタンド２１，２２を有
している。該基台２０上にはスタンド２１，２２の間に
レール２３が敷設されており、該レール２３上に二つの
ブロック体２４，２５が移動自在に設けられている。該
二つのブロック体２４，２５は一体的に移動するよう
に、支持板２６によって連結されている。

【００２０】上記スタンド２１は導入管１２を軸線方向
に移動可能かつ軸線まわりに回転可能に案内している。
そして、上記二つのブロック体２４，２５は上記導入管
１２をその軸線まわりに回転可能であるが、軸方向には
拘束して支持している。上記二つのブロック体２４，２
５を連結している支持板２６上にはモータ２７が設けら
れており、その軸にはウォーム２８が取りつけられてい
て、導入管１２に固着されたウォームギア２９と噛合
し、上記モータの正逆回転によって上記導入管１２をそ
の軸線まわりに正逆回転させることができるようになっ
ている。なお、この機構はウォーム歯車によらずとも、
上記導入管１２を所定方向に所定角だけ回転させること
ができれば特に限定はない。

【００２１】また、スタンド２２はモータ３０を支持
し、該モータ３０の正逆回転は、該スタンド２２内に収
容された機構（図示せず）によって、先方に突き出した
軸体３１を所定量だけ前進・後退させることができるよ
うになっている。該軸体３１は先端がブロック体２５の
連結されており、したがって、上記モータの正逆回転
は、ブロック体２４，２５を、すなわち導入管１２を所
定量だけ前進・後退させることとなる。

【００２２】かかる本実施形態装置にあっては、金属管
被覆光ファイバケーブルの形成する際に、予め定められ
たシーケンスあるいは観察により適宜に上記導入管１２
は上記アクチュエータ１３によって軸線方向に移動そし
て／あるいは軸線まわりに回転される。したがって、溶
接ビーム照射位置が一定でも、導入管に対するその相対
位置は常に変化することとなり、その結果、溶接ビーム
の熱影響を受ける部分及びスパッタの堆積部分が導入管
の広い範囲にわたって分散されることとなり、導入管の
損傷がなくなったりあるいはその寿命が長くなる。

【００２３】次に、導入管が屈曲して形成されている場
合の例について、第二実施形態として図３及び図４にも
とづき説明する。なお、図中、図１及び図２に示された
実施形態の場合と共通部分については、同一符号を付す
ことによりそ説明を省略する。

【００２４】図３及び図４において光ファイバを金属管
１Ａ内に導入するための導入管３５は略Ｌ字状に屈曲し
て形成されている。そして、その水平部分３５Ａが金属
管１Ａ内に挿入され、垂直部分３５Ｂから光ファイバ１
７が該導入管３５内に導入されている。図１の場合と同
様な注入管１５を導入管３５に分岐して設けた注入装置
１４は図４に示されるアクチュエータ４０によって支え
られている。アクチュエータ４０は支持枠体４１を有
し、前後に延びる案内軸４２を有しており、上記注入装
置１４を前後に移動可能かつ該案内軸４２まわりに回転
自在に支持している。支持枠体４１にはモータ４３によ
り回転を受けるねじ体４４が設けられ、該ねじ体４４が
上記注入装置１４に螺合しており、ねじ体４４のモータ
４３による回転に伴って上記注入装置１４は所定量だけ
前後に移動される。また、上記支持枠体４１には、上記
ねじ体４４とは直角方向に延びる他のねじ体４５が設け
られ支持枠体４１に取りつけられたモータ４６によって
回転駆動を受けるようになっている。該ねじ体４５は上
記案内軸４１に対し下方にずれた位置にて上記注入装置
１４に螺合しており、該ねじ体４５の回転により上記注
入装置１４を上記案他内軸４２まわりに所定角だけ回転
させることができる。さらに、上記支持枠体４１と注入
装置１４との間には、上記ねじ体４５と反対側にて、板
ばね４７が介在しており、上記ねじ体４５による注入装
置１４の回転に対して弾性的に反力トルクを与えるよう
になっている。

【００２５】かかる本実施形態によっても、前述の第一
実施形態の場合と同様に導入管３５をその前後方向、そ
してその軸線まわりに所定量だけ移動・回転させること
ができる。

【００２６】次に、既述の二つの実施形態装置における
導入管の駆動様式について説明する。

【００２７】導入管はその軸線方向への移動（直動型）
あるいは軸線まわりの回転（回転型）のみでも十分に導
入管の保護・寿命化を図れるが、それらを組み合わせて
もよい。その際、直線移動そして回転を同時に行って
も、交互に行ってもよく、また各運動をどのうよに組合
せてもよい。例えば、導入管を移動させる場合には、種
々の様式があるが、導入管と光ファイバ（束）との間に
接触が必要以上にあることが好ましくない場合や、製造
条件を一定に維持する必要がある場合（例えば、テンシ
ョンコントロールによる余長制御を実施している場合）
には、導入管の管軸方向に関して、並進及び／又は回転
させると良い。並進移動のみを実施すると、ビーム照射
による導入管表面の損傷の跡や、スパッタの堆積分布
は、その移動方向に沿って直線状となる。回転移動のみ
を実施すると、導入管の損傷跡や、堆積分布は導入管の
周方向に沿う。両移動を組み合わせると、図５あるいは
図６のごとく直線分布と周方向分布とが総合した分布
（例えば、ジグザグ、ステップ状）となる。いずれの場
合にせよ、導入管の損傷やスパッタの堆積は一箇所にと
どまらず、分散するので、長尺物の製造がメンテナンス
により中絶されることなく可能となる。また、上述の移
動はその場合、導入管と溶接トーチとの相対動を目的と
するものであるから、上記運動を溶接トーチの側で行っ
てもよいことは言うまでもない。

【００２８】さらに、上記各運動は一定のシーケンスに
もとづいて行うようにしても、また、観測によって手動
でモータ電源を操作したり、所定条件になったときに設
定された運動を行うようにしてもよい。

【００２９】ここに、観測データにもとづき自動的に、
設定された運動を行う例を示す。

【００３０】図７において溶接部は適当な光学フィルタ
を介して二次元ＣＣＤカメラ５１により撮影される。こ
の時光学フィルタの使用、種類の選択は公知技術で十分
対応できる。

【００３１】ＣＣＤカメラ５１による撮像は、ＣＲＴ画
面等に表示される。このＣＲＴ画面等の表示手段５２に
より観測者は肉眼で溶接部観察ができ、経験的見地か
ら、溶接の適否、異常の発生の有無を知ることができ
る。

【００３２】ＣＣＤカメラ５１の出力のうち、溶接部近
傍の適当な出力ライン（Ｙ値（軸線方向位置））を選択
する。この選択した出力ラインは、例えば二値化、平滑
化され、さらに出力曲線の変曲点を求めるべく二次微分
回路５３を通過させる。出力曲線Ｘ−Ｉにおいて

【００３３】

【数１】ｄ²Ｉ／ｄＸ² となるＸをＸ_A，Ｘ_Bとする。つぎの判定回路ではＸ_A，
Ｘ_Bを求め、これらに基づきシーム位置を規定する。即
ち、シーム位置のパラメータＸ₁，Ｘ₂を次のように定義
する。

【００３４】

【数２】Ｘ₁＝ｋ₁Ｘ_A

【００３５】

【数３】Ｘ₂＝ｋ₂Ｘ_B

【００３６】

【数４】ｋ₁，₂≒０．８〜１．０ｋ₁，₂は経験的に調整すれば足りる。なお、上記二値
化、平滑化として二次微分による信号処理は、一例を示
したにすぎず、他の公知信号処理法によってＸ₁，Ｘ₂を
求めてもよい。

【００３７】かくして求められたシーム位置のパラメー
タＸ₁，Ｘ₂は予め入力されている値と比較回路５４にて
比較される。あるいは、Ｘ₁，Ｘ₂に基づき適当な副次的
なパラメータを更に演算して求め、この副次的パラメー
タが予め入力されている設定値と比較された後、

【００３８】

【数５】Ｘ_m＝（Ｘ₁＋Ｘ₂）／２なる平均値が求められる。

【００３９】かかる設定値との偏差の値は、次の判断回
路５５において、別のしきい値と比較され、アクチュエ
ータ手段を駆動するに値するか否かを評価する。すなわ
ち、図５に示されるように、Ｘ_mが所定範囲内にある

【００４０】

【数６】（ａ＜Ｘ_m＜ｂ）ならば問題なしとして、そして不感帯内にある

【００４１】

【数７】（ａ＋θ＜Ｘ_m＜ｂ＋θ）ならば制御不要と判断し、一定の範囲外になった

【００４２】

【数８】（Ｘ_m＜ａ＋θ，Ｘ_m＞ｂ＋θ）ときに制御要と判断する。判断結果はそのまま制御手段
５６に送られる。アクチュエータ手段の駆動が必要と判
断された場合には、信号発生回路にその信号が送れる。
駆動信号発生回路からは制御手段５６により制御された
信号が導入管用及び／又はレーザトーチ用アクチュエー
タ６０へフィードバックされる。なお、レーザトーチ用
アクチュエータは、公知手段で足りる。

【００４３】制御手段５６は、駆動様式（直動型あるい
は回転型）、駆動タイミング、駆動量を制御する。これ
らの様式、タイミング量は判断回路からの出力を考慮し
た上で決定される。例えば駆動「要」と判断したその度
毎に直動型、回転型で駆動される必要はなく「要」が５
回連続した時に駆動させるというように制御することは
自由に可能である。又、「要」が８回連続する場合に駆
動様式を駆動型から直動＋回転型に変換する。「要」の
頻度が低下した場合（単位時間当たり数回以下）に、駆
動様式を直動＋回転型から直動型に回復させるという制
御が可能である。さらに単位時間当たりの頻度があるレ
ベル以上の場合には駆動量を増加させることも自由に可
能である。

【００４４】Ｙ値の選択、二値化のためのしきい値の設
定、Ｘ_A，Ｘ_BからＸ₁，Ｘ₂を求める場合の定数ｋ₁，ｋ₂
の設定、比較回路における演算式としきい値の設定判断
回路におけるしきい値の設定、制御手段５６における制
御内容の規定は、バスライン５７を介して、表示・キー
ボード手段５８により実現され、予め設定しておくべき
値や式は記録手段５９に蓄積しておき、バスライン５７
に結合させる。

【００４５】以上は基本的にはマイクロコンピュータを
用いてプログラム化された信号処理により実現できるこ
とは言うまでもない。

【００４６】また、表示・キーボード手段５８というＩ
／Ｆにより、ＣＲＴ画面をみつめる観察者は、任意に駆
動信号を発生させることもできる。このとき、やはりこ
のＩ／Ｆにより制御内容を設定し、駆動信号を任意に発
生させることができる。さらには、Ｉ／Ｆを用いるまで
もなく、観測者は駆動信号発生手段のみを動作させるこ
とも可能であり、アクチュエータ手段のみを手動で動作
させることも可能である。

【００４７】なお、ＣＲＴ画面上で観測者が異常と判断
する現象としてはシーム部の長・短周期的な振動や、溶
接部の輝度の異常増大が挙げられる。

【００４８】なお上述のごとくの本発明において、導入
管の材質を溶接用ビームに対して高い反射率を有するも
の（例えばＣｕ，Ａｕ，Ｐｔ等）としたときには、導
入管の損傷がさらに抑制されて光ファイバに対する熱遮
蔽効果も向上する。

【００４９】また、導入管の表面、特に溶接ビームが照
射される表面が上記ビームに対して反射率の高い材質で
コーティングされていると、導入管全体がそのような材
質で構成されている場合と同様の効果が期待できる。こ
のコーティングの手法によれば、全部が高反射率材で構
成されている場合よりも、廉価で導入管を作成できるこ
とは勿論であるが、所望の導入管（例えば、成形性を重
視した場合のＣｕ製導入管，耐熱性を重視した場合のセ
ラミックス管）より、基本設計をし、次いで．コーティ
ングにより導入管の損傷抑制、光ファイバに対する遮蔽
性向上を図ることができるので設計の自由度が向上す
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明方法は以上のように、溶接ビーム
位置と導入管が相対的に位置の移動を行うので、導入管
を損傷することがなく、また溶接部における熱バランス
が崩れることもなくなる。その結果、導入管の定期チェ
ックの期間が延びて作業能率が向上が図れると共に、製
品の品質の精度の維持及び安定化が図れるという効果を
もたらす。

【００５１】また、本発明装置によれば、上記相対移動
を容易に行うことができ、その構成も簡単であり安価に
実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態装置を示す概要構成図で
ある。

【図２】図１装置の第一実施形態装置を示す概要斜視図
である。

【図３】第二実施形態装置を示す概要構成図である。

【図４】図２装置のアクチュエータの一部破断斜視図で
ある。

【図５】第一実施形態及び第二実施形態における導入管
の移動様式の一例を示す図である。

【図６】第一実施形態及び第二実施形態における導入管
の移動様式の他の一例を示す図である。

【図７】第一及び第二実施形態装置におけるアクチュエ
ータの動作の一例を示すためのブロック図である。

【符号の説明】

１金属ストリップ１Ａ金属管１１溶接手段１２導入管１３導入管用アクチュエータ４０導入管用アクチュエータ６０レーザトーチ用アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行する金属ストリップの両側端を突き
合わせるようにして金属管を成形する成形手段と、上記
金属管の成形中に、該金属管内に挿入されて光ファイバ
若しくは光ファイバ束及び／又はゲルを装填する導入管
を有する導入手段と、上記金属管の突き合わせ部を密封
する溶接手段とを備える金属管被覆光ファイバケーブル
の製造装置において、溶接位置とその近傍の金属管を観
察する撮像手段を備え、前記撮像手段の出力はシーム部
の長周期的若しくは短周期的な振動、又は溶接部の輝度
の異常増大に関する出力であることを特徴とする金属管
被覆光ファイバケーブルの製造装置のための表示手段。
【請求項２】撮像手段がＣＣＤカメラであることとす
る請求項１に記載の金属管被覆光ファイバケーブルの製
造装置のための表示手段。