JP2004051442A - ファイバコイル巻き取り装置及び光ファイバコイル - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ素線等によるファイバコイルの製造において、ファイバコイルを、小型のものであっても、均質な形状で、効率よく製造することができるファイバコイル巻き取り装置、特に、多種多様なサイズのファイバコイルの製造に使用可能な、巻径が可変であるファイバコイル巻き取り装置を提供すること。
【解決手段】スピンドル保持部と、該スピンドル保持部に固着された第１の鍔部と、該第１の鍔部に対して間隔をおいて平行に配置された第２の鍔部とを備えるファイバコイル巻き取り装置であって、前記第１及び第２の鍔部は、それぞれ少なくとも３つの開口部が設けられている少なくとも１枚の円盤からなり、前記開口部には、前記鍔部に対して垂直に、同一直線上にない少なくとも３本の円柱スペーサが挿入されて、前記第１及び第２の鍔部を連絡していることを特徴とするファイバコイル巻き取り装置。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光増幅器などに用いられるコイル状に巻かれた光ファイバ（以下、光ファイバコイルという）等のファイバコイルの製造に用いられるファイバコイル巻き取り装置及びそれを用いて製造される光ファイバコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エルビウム添加光ファイバ（以下、ＥＤＦという）などの長尺が必要とされるファイバは、コイル状の形状に巻き取られて収納、使用されている。このようなファイバコイルをはじめとする光複合モジュールの製造においては、円筒型のドラム部と、その上底部と下底部に取り付けられた一対のドーナツ状の鍔部とからなるボビンを用い、このボビンのドラム部に、スピンドル（回転軸）によりファイバを巻き取って、巻き取った束状のファイバをボビンから取り出すという方法が用いられてきた。
【０００３】
この方法では、ファイバを、ドラムの表面全体に接触させて巻き取っているため、ボビンをファイバコイルから取り除く際に、ボビンのドラム部分とファイバコイルの内周部分との間に大きな摩擦が発生する。この摩擦により生じる摩擦力によって、コイル内周部と外周部とでコイルのほつれが生じてファイバコイルの形状が崩れてしまい、巻き取り時のファイバコイルの形状を保持するのが困難であるという問題があった。
特に、近年、光ファイバコイルの小型化が進められているが、光ファイバコイルにかかる摩擦力は、使用するボビンのドラム径が小さいほど大きく、均質な形状の小型の光ファイバコイルを製造するためには、その都度、ドラム径や幅が異なる他種類のボビンを必要としていた。
既にドラム径を可変とする手段として、特開２００１−４８４２６号公報「光ファイバ巻取り用ボビン及びこれを用いた光ファイバの取扱い方法」において、分離部を有する円筒状の弾性体を巻取り用ボビンのドラムとし、実質的な巻径を変化させる手段が提案されている。だが、この方式を用いた場合、巻取り径を任意に定めることが行いにくいという問題点があり、また、巻取り面が弾性体や柔軟体であり、十分な硬さを持たないため、径を変化させて巻き取った光ファイバコイルの形状の保持性に欠けるという問題点がある。
また、特開２００２−１０４７４１号公報「光ファイバ巻取りボビン及び緩み防止方法」にも、ボビンの胴部に気体封入シートを巻付けて配置し、その気体封入シートへ気体を封入（およびシートから排出する）ことによって、ドラム部の厚みを変化させる手段が提案されている。
この方式を用いた場合、空気の封入によりドラムの周囲の封入シート厚みが増加する。しかしながら、これは巻取り時のゆるみ防止を目的とするもので、能動的にファイバコイルの巻取り形状（径）を変化させるものとしては、ドラム部の硬さが不十分であるという問題点がある。
また、上記２件ともに、巻取り用ボビンの形状の変化は、ドラム部の径方向のみであり、軸方向つまりドラム部の幅を変更できないという問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバ素線等によるファイバコイルの製造において、ファイバコイルを、小型のものであっても、均質な形状で、効率よく製造することができるファイバコイル巻き取り装置、特に、多種多様なサイズのファイバコイルの製造に使用可能な、巻径が可変であるファイバコイル巻き取り装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決する本発明の第１の発明は、スピンドル保持部と、該スピンドル保持部に固着された第１の鍔部と、該第１の鍔部に対して間隔をおいて平行に配置された第２の鍔部とを備えるファイバコイル巻き取り装置であって、前記第１及び第２の鍔部は、それぞれ少なくとも３つの開口部が設けられている少なくとも１枚の円盤からなり、前記開口部には、前記鍔部に対して垂直に、同一直線上にない少なくとも３本の円柱スペーサが挿入されて、前記第１及び第２の鍔部を連絡していることを特徴とするファイバコイル巻き取り装置である。
前記ファイバコイル巻き取り装置においては、前記開口部は、前記円盤の中心よりの位置から外周方向に向けて、前記円柱スペーサの径以上の幅で、直線状乃至円弧状に形成されていることが好ましい。
また、前記第１及び第２の鍔部の少なくとも一方が、それぞれ異なる形状の開口部を有する複数の円盤から構成され、各円盤の開口部が交差する位置に、前記円柱スペーサを挿入する貫通部が形成されており、前記円盤同士が成す角度を変えることにより、前記貫通部の位置が変化し、前記円柱スペーサの外接円の半径が変化するようになっていることが好ましい。
さらに、前記第１及び第２の鍔部の少なくとも一方が、２枚の円盤から構成されており、一方の円盤の開口部は、長手方向が該円盤の径方向に対して平行な直線状であり、他方の円盤の開口部は、長手方向が該円盤の径方向に対して傾斜した直線状であることが好ましい。
また、前記課題を解決する本発明の第２の発明は、前記ファイバコイル巻き取り装置を用いて製造される光ファイバコイルである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に、本発明のファイバコイル巻き取り装置の一実施態様を示す。本実施態様では、ファイバコイル巻き取り装置１は、スピンドル保持部２と、スピンドル保持部２に固着された第１の鍔部３と、第１の鍔部３に対して所定の間隔をおいて平行に配置された第２の鍔部４とを備えている。
第１及び第２の鍔部３，４間は、該鍔部３，４に垂直な８つの円柱スペーサ５により連絡されており、各円柱スペーサ５は、開口部６を介して、鍔部３，４の外側で、スペーサ中を貫通しているボルトとナットからなる固定手段７により固定されている。
なお、図１の左側の図は、本実施態様におけるファイバコイル巻き取り装置１の側面図であり、図１の右側の図は、ファイバコイル巻き取り装置１を、第１の鍔部３側から見た正面図である。
【０００７】
本実施態様では、第１の鍔部３は、１枚のドーナツ状の円盤３ａから構成されており、第２の鍔部４は、２枚のドーナツ状の円盤４ａ，４ｂから構成されている。これらの円盤３ａ，４ａ，４ｂには、それぞれ、８つの開口部が設けられている。
図２の（ａ）は、円盤３ａ，４ａに用いられているタイプ（以下、タイプＡという）の円盤１１を示す図である。タイプＡの円盤１１は、円盤１１の中心からｒ１の位置から、長手方向が半径方向に対して平行に設けられた８つの開口部１２を有している。すなわち、この開口部１２の幅ｒ３は、円柱スペーサ５の径以上であり、長手方向の長さｒ２は任意の長さとすることができる。これらの開口部１２は等間隔に設けられている。また、円盤１１の中心部には、スピンドルを通すための穴１３が設けられている。
図２の（ｂ）は、円盤４ｂに用いられているタイプ（以下、タイプＢという）の円盤２１を示す図である。タイプＢの円盤２１は、中心付近から外周方向に向けて、長手方向が半径方向に対して所定の角度θ１で傾斜している、直線状の８つの開口部２２を有している。これらの開口部２２は等間隔に設けられている。
【０００８】
したがって、第２の鍔部４のように、タイプＡの円盤１１とタイプＢの円盤２１とを重ね合わせると、図３に示すように、それぞれの開口部１２，２２が交差し、交差した位置に、８つの貫通部３１が形成されている。
これらの貫通部３１は同一円周上にあるので、この貫通部に円柱スペーサを挿入すると、それらの円柱スペーサの外周にファイバを巻き付けて、ファイバコイルを製造することができる。つまり、円柱スペーサがドラム部として機能し、この円柱スペーサの外接円（半径ｒ４）を内周とするファイバコイルを製造することができる。
この場合、ファイバコイルの内周部分が接触するのは、円柱スペーサとその外接円との接線部分のみであるので、接触面積が小さく、コイルを取り出す際の摩擦力を低減することができる。
【０００９】
また、このとき、重なっている円盤１１，２１の一方を回転させるなどして、円盤１１と円盤２１とが重なる角度θ２を変化させると、貫通部３１の位置が変化する。例えば、角度θ２を大きくすると、貫通部３１の位置はより中心側に移動し、外接円の半径ｒ４が小さくなる。
このように、外接円の半径ｒ４を任意に増減させることができるので、任意の巻き取り径のファイバコイルを製造することが可能となる。また、円盤１１，２１の開口部１２，１３の形状や、中心からの距離ｒ１、長さｒ２等を調節することにより、貫通部３１の位置も任意に調節することができる。
【００１０】
さらに、ファイバの巻き取り後に、角度θ２を変化させ、円柱スペーサ５の外接円の径ｒ４を巻き取り作業時よりも小さくすると、ファイバコイルの内周部分の特定の部分に偏った摩擦力がかかることがなくなるので、ファイバコイルの形状の崩れをさらに低減することが可能であり、また、ファイバコイルの取り外しも容易になる。
【００１１】
また、第１及び第２の鍔部３，４間の間隔は、製造するファイバコイルの幅に応じて円柱スペーサ５の長さを変えることにより調節することができるので、製造するファイバコイルの幅も任意に設定することができる。
【００１２】
このように、上記のファイバコイル巻き取り装置１を用いることにより、様々なサイズのファイバコイルを、均質な形状で、効率よく製造することが可能になる。
【００１３】
次に、本発明の光ファイバコイルは、本発明のファイバコイル巻き取り装置を用いて製造されるものである。
光ファイバコイルに用いられる光ファイバは、従来から使用されているものであればその種類は特に制限はないが、コイル状にして使用することから、分散補償光ファイバ、光増幅用光ファイバ等として使用されるものが好ましい。分散補償光ファイバは、光伝送に使用される光ファイバと逆符号の波長分散を有し、伝送される光信号が劣化しないように使用されるものであって、コアとクラッドの屈折率の差が大きくなるように設計された単峰型構造の光ファイバや、クラッドが２重に設けられた二重クラッド型屈折率分布構造の光ファイバ等である。光増幅用光ファイバは、ある波長の光信号を光増幅する光ファイバであって、エルビウム等の希土類をコアにドープした光ファイバである。
【００１４】
光ファイバをファイバコイル巻き取り装置に巻き込む際は、光ファイバがゆるまないように、光ファイバを一定の張力で引っ張りながら順次ファイバコイル巻き取り装置に巻き込んでいく。従来は、形成された光ファイバコイルの内周部分に摩擦力がかかっていたが、本発明のファイバコイル巻き取り装置では、ドラム部が円柱スペーサにより構成されているので、光ファイバコイルをファイバコイル巻き取り装置から取り外す際にかかる摩擦力が小さく、コイルの形状が維持される。また、このとき、あらかじめ、円柱スペーサの位置を変えて、その外接円の径を小さくしておけば、ファイバコイル巻き取り装置を取り外す際にコイルとの間に摩擦は生じない。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明およびその効果を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
実施例１
φ１２０ｍｍのアルミ合金製の円盤１１の半径方向に、図２（ａ）に示すように、８つの穴（開口部１２）をそれぞれが等角度になるように開けた。この穴は、円盤１１の中心から３０〜５０ｍｍの間を長手方向とする、長さ２０ｍｍ×幅６ｍｍの長方形状であった。
次に、別のφ１２０ｍｍのアルミ合金製の円盤２１に、図２（ｂ）に示すように、半径方向に対して５０°傾斜させた８つの穴（開口部２２）を開けた。この穴は、長手方向が、円盤の中心から３０〜５０ｍｍの領域にわたって存在する、長さ３０ｍｍ×幅５ｍｍの長方形状であった。
なお、これらの円盤１１，２１の中心にはそれぞれφ１０ｍｍの穴１３，２３が開け、スピンドルを挿入することができるようにした。
次いで、スピンドル上に、円盤１１と円盤２１の面を合わせて形成した鍔部４と、スピンドル保持部１に固着した円盤１１（鍔部３）を、１０ｍｍの間隔をあけて配置した。
このとき、鍔部４には、円盤１１と円盤２１の開口部１２，２２の交点である、鍔部３を貫通する８つの穴（貫通部３１）が生じているので、この穴に、φ５ｍｍ×長さ６ｍｍの円柱スペーサ５を８個通し、鍔部３，４の外側にて、スペーサ中を貫通しているボルトとナットを用いて固定し、ファイバコイル巻き取り装置１を製造した。
【００１６】
得られたファイバコイル巻き取り装置１においては、８個の円柱スペーサ５は、同一円周上に配置されており、その外接円の直径ｒは、鍔部４を構成する円盤１１と円盤２１の重なる角度を変えることによって、７０〜１００ｍｍの範囲内で調節することができる。これは、円盤１１と円盤２１がなす角度θ２に応じて、貫通部３１の位置が変化するためである。
したがって、ファイバコイル巻き取り装置１をスピンドルに取り付け、円柱スペーサ５の周囲にファイバを巻き取ることで、内径がφ７０〜１００ｍｍの任意の径のファイバコイルを製造することができる。
【００１７】
上記実施例では、開口部の位置を、円盤１１の中心から３０〜５０ｍｍの間としたが、これを、例えば円盤１１，２１の中心から１０〜２０ｍｍに変更することで、内径がφ２０〜４０ｍｍといった極小なファイバコイルの作成も容易に行うことができる。
さらに、円柱スペーサ５の長さを変えるだけで、多様な幅のファイバコイルが製造可能である。
【００１８】
【発明の効果】
上述のように、本発明のファイバコイル巻き取り装置は、均質な形状のファイバコイルを、極めて小さな径のものであっても、効率よく製造することができる。したがって、光ファイバ複合モジュールにおいて、ＥＤＦ等の希土類添加光ファイバの収納、保持が容易となり、作業性も向上する。
また、本発明のファイバコイル巻き取り装置は、製造するファイバコイルの径を簡単な操作で任意に調節することができる。したがって、従来複数の種類のファイバコイル巻き取り装置を使用する必要があった光ファイバコイルの製造作業を、１種類のファイバコイル巻き取り装置で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファイバコイル巻き取り装置の一実施態様を示す側面図及び正面図である。
【図２】図１記載のファイバコイル巻き取り装置に用いられている円盤の概略図である。
【図３】図１記載のファイバコイル巻き取り装置１を構成する鍔部４を示す図である。
【符号の説明】
１…ファイバコイル巻き取り装置、２…スピンドル保持部、３…第１の鍔部、４…第２の鍔部、５…円柱スペーサ、６…開口部、７…固定手段、１１…円盤、１２…開口部、２１…円盤、２２…開口部、３１…貫通部

Claims (5)

1. スピンドル保持部と、該スピンドル保持部に固着された第１の鍔部と、該第１の鍔部に対して間隔をおいて平行に配置された第２の鍔部とを備えるファイバコイル巻き取り装置であって、
   前記第１及び第２の鍔部は、それぞれ少なくとも３つの開口部が設けられている少なくとも１枚の円盤からなり、
   前記開口部には、前記鍔部に対して垂直に、同一直線上にない少なくとも３本の円柱スペーサが挿入されて、前記第１及び第２の鍔部を連絡していることを特徴とするファイバコイル巻き取り装置。
2. 前記開口部は、前記円盤の中心よりの位置から外周方向に向けて、前記円柱スペーサの径以上の幅で、直線状乃至円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のファイバコイル巻き取り装置。
3. 前記第１及び第２の鍔部の少なくとも一方が、それぞれ異なる形状の開口部を有する複数の円盤から構成され、各円盤の開口部が交差する位置に、前記円柱スペーサを挿入する貫通部が形成されており、
   前記円盤同士が成す角度を変えることにより、前記貫通部の位置が変化し、前記円柱スペーサの外接円の半径が変化することを特徴とする請求項２記載のファイバコイル巻き取り装置。
4. 前記第１及び第２の鍔部の少なくとも一方が、２枚の円盤から構成されており、一方の円盤の開口部は、長手方向が該円盤の径方向に対して平行な直線状であり、他方の円盤の開口部は、長手方向が該円盤の径方向に対して傾斜した直線状であることを特徴とする請求項３記載のファイバコイル巻き取り装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファイバコイル巻き取り装置を用いて製造される光ファイバコイル。

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