JP2012062138A - 光ファイバ用巻取りボビン - Google Patents

Abstract

【課題】石英ガラス製の巻取り胴部の熱膨張差による破損を防止できる光ファイバ用巻取りボビンを得る。
【解決手段】軸穴部品１３の両端に鍔１５が固定され、一対の鍔１５の間には筒状に形成された石英ガラス製の巻取り胴部１７が軸穴部品１３と同軸で挟まれて固定される光ファイバ用巻取りボビン１１であって、前記軸穴部品１３と前記鍔１５は前記巻取り胴部１７と異なる熱膨張係数の素材からなり、前記巻取り胴部１７と前記軸穴部品１３及び前記鍔１５との熱による膨張差を吸収する緩衝材３７を、前記巻取り胴部１７と前記軸穴部品１３及び前記鍔１５との間に介装した。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバのマイクロベンドロスを測定するに際し、光ファイバが巻かれる光ファイバ用巻取りボビンに関する。

光ファイバの伝送損失にマイクロベンドによる損失があるが、これは被覆樹脂などに起因する微少なファイバ曲げにより発生する。この損失を測定するために従来は、光ファイバ用巻取りボビンの表面に細かいメッシュの金網を貼り付けて、その上に光ファイバを巻いて測定したり、あるいは、温度変化によるマイクロベンド特性を見るのに熱膨張の少ない石英製の巻取り胴部に大きなピッチで重ね巻きして恒温槽にて低温から高温まで変化させ、重なり部の曲げによるロスを温度変化と共に測定したりする方法（非特許文献１など参照）が採られていた。

Steven R.Schmid et al, "Development and Characterization of a Superior Class of Microbend Resistant Coating for Today’s Networks",Proceeding of the 58th International Wire & Cable Symposium, pp.72-77

上記のように光ファイバのマイクロベンドロスを測定する際、石英ガラス製の巻取り胴部に光ファイバを巻き付け、温度特性を測定する方法が採られている。このように巻取り胴部の素材に石英を用いるのは、熱膨張が少なく、正確にマイクロベンドロスが測定できるためである。図３に示すように、石英ガラス製巻取り胴部５０１に光ファイバを巻き付けるには、巻取機５０３の巻取り軸５０５に巻取り胴部５０１を装着して回転させる必要がある。この時、巻取り胴部５０１を保持し、回転力を伝えるために、金属製又は樹脂製の軸穴部品５０７と鍔５０９を取り付けて、軸穴部品５０７又は鍔５０９に巻取り胴部５０１を保持固定させ、回転力は巻取り軸５０５側のケレピン５１１と鍔５０９に設けたケレピン穴５１３の組み合わせで伝達していた。
そのため、温度特性の測定を行う際に、石英ガラス製巻取り胴部５０１に軸穴部品５０７と鍔５０９を取り付けたまま恒温槽に入れて温度変化させると、石英ガラス製巻取り胴部５０１に比べて熱膨張係数の大きい金属製又は樹脂製の軸穴部品５０７や鍔５０９で巻取り胴部を保持する場合、石英ガラス製巻取り胴部５０１を高温または低温にする際の熱膨張差で破損してしまう虞があった。この破損を避けるために、石英ガラス製巻取り胴部５０１を軸穴部品５０７や鍔５０９から外して恒温槽に入れることもできるが、その際には、光ファイバを床に接触させないように石英ガラス製巻取り胴部５０１の内径を受ける専用治具が必要であり、測定の準備作業が煩雑となり測定作業時間全体が長くなった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、石英ガラス製巻取り胴部の、他の部材との熱膨張差による破損を防止できる光ファイバ用巻取りボビンを提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 軸穴部品の両端に一対の鍔が固定され、前記一対の鍔の間には筒状に形成された石英ガラス製の巻取り胴部が前記軸穴部品と同軸となって挟まれて固定される光ファイバ用巻取りボビンであって、
前記軸穴部品及び前記鍔は前記巻取り胴部と異なる熱膨張係数の素材からなり、
前記巻取り胴部と前記軸穴部品及び前記鍔との熱による膨張差を吸収する緩衝材が前記巻取り胴部と前記軸穴部品及び前記鍔との間に介装されていることを特徴とする光ファイバ用巻取りボビン。

この光ファイバ用巻取りボビンによれば、熱による膨張差を吸収する緩衝材が石英ガラス製巻取り胴部を保持する部分に介装され、軸穴部品の半径方向外側への膨張、及び鍔の軸方向への膨脹、鍔間隔の収縮、などにより石英ガラス製巻取り胴部に作用する応力を緩和することができる。例えば軸穴部品が半径方向外側に膨張しても、緩衝材にてその変位が吸収され、石英ガラス製巻取り胴部の内径を拡径させる方向の応力が格段に小さくなる。また、従来、当接していた石英製巻取り胴部の端面と鍔との間に緩衝材が挟入されることとなり、鍔が軸方向へ膨張しても、緩衝材にてその変位が吸収される。これにより、光ファイバ用巻取りボビンを、そのまま恒温槽に入れても、破損することなくマイクロベンドロスを測定できる。

（２） （１）の光ファイバ用巻取りボビンであって、前記緩衝材が弾性体であることを特徴とする光ファイバ用巻取りボビン。

この光ファイバ用巻取りボビンによれば、温度変化により、軸穴部品及び鍔と、石英ガラス製巻取り胴部との生じる変位を、弾性体の弾性変形により繰り返し吸収することができる。

（３） （２）の光ファイバ用巻取りボビンであって、前記弾性体がシリコンゴムであることを特徴とする光ファイバ用巻取りボビン。

この光ファイバ用巻取りボビンによれば、弾性体として、恒温槽で設定する温度範囲に耐えられるシリコンゴムが選定される。温度特性の測定は、通常温度範囲が−６０°Ｃから＋８０°Ｃであるので、ブタジエンゴムなどの他のゴムに比べ、低温耐性、耐付着性、弾力回復性などの面で、シリコンゴムが最も適している。

（４） （１）〜（３）のいずれか１つの光ファイバ用巻取りボビンであって、前記緩衝材は、前記巻取り胴部の円周方向に複数配置されていることを特徴とする光ファイバ用巻取りボビン。

この光ファイバ用巻取りボビンによれば、緩衝材が巻取り胴部の円周方向にバランス良く分散配置されることで、円周方向均等に、熱膨張差による石英ガラス製巻取り胴部に作用する応力を緩和することができる。

本発明に係る光ファイバ用巻取りボビンによれば、緩衝材を、石英ガラス製巻取り胴部と鍔及び軸穴部品との間に介装することにより、高温時に鍔や軸穴部品が熱膨張したときや、低温時に鍔間隔が収縮することによる熱膨張差を吸収でき、巻取り胴部の熱膨張差による破損を防止することができる。

本発明に係る光ファイバ用巻取りボビンの断面図である。 図１のＡ−Ａ断面矢視図である。 従来の光ファイバ用巻取りボビンとその巻取りに使用される巻取機とを概念的に表した模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る光ファイバ用巻取りボビンの断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
本実施の形態による光ファイバ用巻取りボビン１１は、図３に示した従来と同様の巻取機５０３の巻取り軸５０５に装着して回転される。

光ファイバ用巻取りボビン１１は、上記巻取り軸５０５が挿入される軸穴部品１３と、この軸穴部品１３の両端の鍔１５と、光ファイバが外周に巻かれる石英ガラス製の巻取り胴部１７と、を有する。軸穴部品１３は、軸部１９と、その両端に溶接等によって固定される小径フランジ２１とを有する。この小径フランジ２１には鍔１５が固定される。

軸部１９、小径フランジ２１、及び鍔１５は、金属製又は樹脂製となる。すなわち、軸穴部品１３と鍔１５は、巻取り胴部１７と異なる熱膨張係数の素材からなっている。

軸穴部品１３に固定される鍔１５は、軸部１９の端に固定される小径フランジ２１に、六角穴付ネジ２７によって固定される。六角穴付ネジ２７は、鍔１５の外側から挿入されて、小径フランジ２１に形成される雌ネジ部２９に螺合される。
なお、巻取り機に取り付けるために、左右いずれか、もしくは両方の鍔１５に、上記ケレピン５１１に係合するケレピン穴を形成しても良い。また、ボビン外側に、上記ケレピン５１１に係合するようなケレピン穴を開けた別の取付機構を設けても良い。

一対の鍔１５の間には、筒状に形成される上記した石英ガラス製の巻取り胴部１７が、軸穴部品１３と同軸となって挟まれて固定される。従来構造では、巻取り胴部１７は直接鍔及び軸穴部品に当接して挟まれていたが、本実施の形態による光ファイバ用巻取りボビン１１では、その間に緩衝材３７が介装される。巻取り胴部１７は、緩衝材３７を介して鍔１５に挟まれることで、軸線方向の動きが緩和される。また、この緩衝材３７は、巻取り胴部１７の半径方向の動きも緩和している。なお、介装とは部材の間に位置させ、目的の形にすることを言う。本実施の形態では、鍔１５及び軸穴部品１３と巻取り胴部１７との間に位置させている。

左右の鍔１５の内側対向面３９には、小径フランジ２１の外周に沿って図１に示す環状凹部４１が形成される。また、小径フランジ２１の外周部は歯車状になっていて、挟持壁４３が半径方向外側に突出するように形成されている。この挟持壁４３は、円周方向に所定間隔（角度６０°間隔）で複数（本例では６つ）形成される。それぞれの挟持壁４３には緩衝材３７が保持される。すなわち、本実施の形態では、巻取り胴部１７と鍔１５及び軸穴部品１３の熱による膨張差を吸収する緩衝材３７が、巻取り胴部１７と鍔１５及び軸穴部品１３との間において、円周方向で複数個介装されている。

緩衝材３７は、図１に示すように、鍔の半径方向の寸法の略中央部で、半径方向内側が厚肉部４５、外側が薄肉部４７となる。厚肉部４５と薄肉部４７の間には段部４９が形成される。つまり、緩衝材３７はＬ字型となる。この段部４９は、巻取り胴部１７の内周面５１に当接する。すなわち、緩衝材３７は、半径方向の一端が挟持壁４３に当接し、段部４９が巻取り胴部１７の内周面５１及び巻取り胴部１７の端面５３に当接する。これにより、巻取り胴部１７は、半径方向の動きが厚肉部４５によって緩和され、軸線方向の動きが薄肉部４７によって緩和されている。

緩衝材３７は弾性体であることが好ましい。また、弾性体はシリコンゴムであることがより好ましい。

次に、上記構成を有する光ファイバ用巻取りボビン１１の作用を説明する。
光ファイバ用巻取りボビン１１では、熱による膨張差を吸収する緩衝材３７が巻取り胴部１７を保持する部分に介装され、軸穴部品１３や鍔１５の熱による膨張や収縮により巻取り胴部１７に作用する応力が緩和される。例えば軸穴部品１３が半径方向外側に膨張しても、緩衝材３７にてその変位が吸収され、巻取り胴部１７の内径を拡径させる方向の応力が厚肉部４５によって吸収され格段に小さくなる。

また、従来、当接していた巻取り胴部１７の端面５３と鍔１５との間に緩衝材３７の薄肉部４７が挟入されることとなり、鍔１５が軸方向に膨張・収縮しても、薄肉部４７にてその変位が吸収され、巻取り胴部１７の端部に掛かる応力が緩和される。これにより、光ファイバ用巻取りボビン１１を、そのまま恒温槽に入れても、破損することなくマイクロベンドロスを測定することが可能となる。

温度変化により、軸穴部品１３や鍔１５と、巻取り胴部１７との間に生じる変位は、緩衝材３７の弾性変形により繰り返し吸収することができる。この種の弾性体としては、恒温槽で設定する温度範囲に耐えられるゴムなどが選定される。実際には温度範囲が−６０°Ｃから＋８０°Ｃであるので、低温耐性では、ブタジエンゴムとシリコンゴムなどが適当な材料として挙げられるが、耐付着性や弾力回復性で勝るシリコンゴムがより好適となる。

また、光ファイバ用巻取りボビン１１では、緩衝材３７が巻取り胴部１７の円周方向にバランス良く分散配置されることで、円周方向均等に、熱膨張差による石英ガラス製巻取り胴部に作用する応力を緩和することができる。

したがって、本実施の形態に係る光ファイバ用巻取りボビン１１によれば、緩衝材３７を、巻取り胴部１７と鍔１５及び軸穴部品１３の間に介装することにより、高温または低温とした時の熱膨張差を吸収でき、巻取り胴部１７の熱膨張差による破損を防止することができる。

上記した実施の形態と同様の構成で光ファイバ用巻取りボビンを作成し、それに光ファイバを巻き、恒温槽にて低温から高温まで変化させてマイクロベンドロスを測定し、その際のボビンの破損の有無を調べた。
なお、緩衝材にはゴム硬度４５度のシリコンゴムを用いた。
光ファイバを巻取り胴部に２５００ｍ巻き、光ファイバを巻装した光ファイバ用巻取りボビンを、恒温槽に１２０時間収容し、低温から高温まで変化させた。変化させた温度範囲は−６０°Ｃから＋８０°Ｃとし、この温度の変化を１サイクルとして、２０時間に１回の割合で６回繰り返した。
このようなマイクロベンドロスの測定を何回か繰り返したが、石英ガラス製巻取り胴部が破損することは無かった。
なお、恒温槽から取り出した光ファイバ用巻取りボビンのシリコンゴムの潰れを実測したが、径方向では、巻取り胴部の直径φ１００に対し、ゴム厚さ１５．５ｍｍにおいて３．２％の潰れ、長さ方向では、巻取り胴部の管長さ２２０ｍｍに対し、ゴム厚さ５．５ｍｍにおいて９％の潰れが確認された。このことから、緩衝材を巻取り胴部と鍔及び軸穴部品との間に介装することにより、温度差により生じる部材間の膨張差が緩衝材によって吸収されているため、巻取り胴部に破損の生じないことが知見できた。

１１ 光ファイバ用巻取りボビン
１３ 軸穴部品
１５ 鍔
１７ 巻取り胴部
３７ 緩衝材

Claims (4)

1. 軸穴部品の両端に一対の鍔が固定され、前記一対の鍔の間には筒状に形成された石英ガラス製の巻取り胴部が前記軸穴部品と同軸となって挟まれて固定される光ファイバ用巻取りボビンであって、
   前記軸穴部品及び前記鍔は前記巻取り胴部と異なる熱膨張係数の素材からなり、
   前記巻取り胴部と前記軸穴部品及び前記鍔との熱による膨張差を吸収する緩衝材が前記巻取り胴部と前記軸穴部品及び前記鍔との間に介装されていることを特徴とする光ファイバ用巻取りボビン。
2. 請求項１記載の光ファイバ用巻取りボビンであって、
   前記緩衝材が弾性体であることを特徴とする光ファイバ用巻取りボビン。
3. 請求項２記載の光ファイバ用巻取りボビンであって、
   前記弾性体がシリコンゴムであることを特徴とする光ファイバ用巻取りボビン。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ用巻取りボビンであって、
   前記緩衝材は、前記巻取り胴部の円周方向に複数配置されていることを特徴とする光ファイバ用巻取りボビン。

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