JP2012185259A - ケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内部に複数の収容路を有するケーブルにおいて、光ファイバ心線またはメタル電線を高い実装密度で収納すること、並びに製造コストを下げることを可能にする。
【解決手段】本発明によるケーブル（光ケーブル１ａで例示）は、軸に垂直な断面において中心から放射状に延びる形状となる複数の仕切を有する仕切部材１２と、その仕切部材１２の外周を覆う外被１０とを備え、仕切部材１２と外被１０とにより長さ方向に連続する複数の収納路が形成され、複数の収納路のそれぞれに複数本の光ファイバ心線１１が収納される。そして、この光ケーブル１ａは、仕切部材１２と光ファイバ心線１１とが、共に外被１０に対して撚られており、仕切部材１２は樹脂製とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の収納路のそれぞれに光ファイバ心線またはメタル電線を収納したケーブル及びその製造方法に関する。

近年、光通信の需要増大とデータ通信サービス（ＦＴＴＨ：Fiber To The Home）網の拡大に伴い、光ケーブルは多心化、細径化が求められている。
そのため、例えば特許文献１には、複数の収納路のそれぞれに光ファイバ心線を収納した光ケーブルが提案されている。

図４は、特許文献１に記載の光ケーブルを示す断面図である。図４で示す光ケーブル３は、断面が十字状の介在物である十字介在３２により４分割された空間のそれぞれに１本ずつの光ファイバ心線３３を収納し、その周りに押さえテープ３１が巻かれ、さらにその周囲にケーブル外被３０が施されてなる。

このように、特許文献１に記載の光ケーブル３では、１つの十字介在３２につき４本の光ファイバ心線しか内包することができず、より多くの光ファイバ心線を内包させることはできない。
ところが、実際にはより多くの光ファイバ心線を１本の光ケーブルに収納する必要が生じることもあるため、スロット型のスペーサを用いる光ケーブルも提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

図５は、従来のスロット型の光ケーブル並びにその製造方法を説明するための図である。図５（Ａ）で示すスロット型の光ケーブル４は、複数の収容溝（スロット溝）４２ａを有するスロットスペーサ４２を用い、複数の収容溝４２ａ内に、光ファイバテープ心線４４が複数積層して収容している。

ここで収容溝４２ａは、所定の間隔で且つ軸方向に螺旋状またはＳＺ状に形成されており、一般的には長手方向に数十ｃｍ〜１ｍ程度のピッチで一方向またはＳＺ方向に反転して撚られている。また、スロットスペーサ４２の材質としては一般的に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が用いられる。スロットスペーサ４２の中心には抗張力体４３も設けられる。そして、光ケーブル４は、収容溝４２ａ内に光ファイバテープ心線４４が収容された状態でその周囲に押さえ巻き４１が巻かれ、さらにその周囲にケーブル外被４０が施されてなる。

このような光ケーブル４は、図５（Ｂ）に示すようにして製造される。まず、スロットサプライ２８から溝が既に一方向またはＳＺ方向に撚られているスロットスペーサ４２を供給すると共に、複数のファイバサプライ２９をスロットスペーサ４２を中心に回転させながら複数のファイバサプライ２９からそれぞれ積層した光ファイバテープ心線４４を供給して、スロットスペーサ４２の収容溝４２ａに各ファイバサプライ２９を収容させながら、それらを集合させる。
集合後、図示しない押さえ巻き機により押さえ巻き４１が施されたものを、クロスヘッド２３に入れ、ホッパー２４から供給したコンパウンド樹脂によりケーブル外被４０を形成することで、光ケーブル４をなす。そして、その光ケーブル４を冷却装置２５に供給し、ケーブル外被４０の冷却を行って、巻き取りキャプスタン２６を介して巻き取りボビン２７に巻き取る。

特開平１−１４５６０９号公報 特開平７−２１８７８５号公報

上述のように、特許文献１に記載の光ケーブルでは１つの十字介在につき４本より多くの光ファイバ心線を収納することができない。
一方で特許文献２に記載されたようなスロット型の光ケーブルでは、多くの光ファイバ心線を収納できるものの、収容溝が長手方向に撚られた状態で形成されるため、その断面形状をきれいに製造するためには製造線速を速くすることができない。
また、長手方向に撚られた溝に光ファイバ心線を挿入するには、その溝を検知する必要があり、設備が複雑になる。

さらに、収容溝と収容溝との間を仕切る部分（リブ）において最も薄い部分の厚みは、リブの形状を保ちリブが倒れないようにするために１ｍｍ以上に設定されているが、このようにリブが厚くなってしまうと、その分だけ光ファイバ心線の実装密度が低くなってしまう。リブを薄くするとスロットが傾き易く寸法精度が良くない。
そして、これらの問題は、光ファイバ心線のみを収納した光ケーブルに限らず、光ファイバ心線及びメタル電線を収納したケーブルやメタル電線のみを収納したケーブルでも同様に生じる。

本発明は、上述した実状に鑑みてなされたもので、内部に複数の収容路を有するケーブルにおいて、光ファイバ心線またはメタル電線を高い実装密度で収納すること、並びに収容路を仕切る仕切部材を速い線速で製造して製造コストを下げることをその目的とする。

本発明によるケーブルの製造方法は、軸に垂直な断面において中心から放射状に延びる複数の仕切を有する仕切部材と、その仕切部材の外周を覆う外被とを備え、仕切部材と外被とにより長さ方向に連続して形成される複数の収納路のそれぞれに複数本の光ファイバ心線またはメタル電線が収納されたケーブルを製造する方法である。そして、この製造方法は、仕切部材が樹脂製であり、複数本の光ファイバ心線またはメタル電線を撚られていない仕切部材を挿入した後、それらを共に撚りながら集合し、それを外被で被覆することを特徴とする。

また、仕切部材の中心に抗張力線が設けられていても、外被に抗張力線が設けられていてもよい。また、ケーブルを支持するための支持線がケーブルに沿って設けられていてもよい。さらに、本発明のケーブルは、仕切部材と光ファイバ心線またはメタル電線とが、共に外被に対してＳＺ方向に撚られていることが好ましい。さらに、仕切部材の先端が外被に埋め込まれていることが好ましい。

本発明によるケーブルは、軸に垂直な断面において中心から放射状に延びる複数の仕切を有する仕切部材と、その仕切部材の外周を覆う外被とを備え、仕切部材と外被とにより長さ方向に連続する複数の収納路が形成され、複数の収納路のそれぞれに複数本の光ファイバ心線またはメタル電線が収納される。そして、このケーブルは、仕切部材と光ファイバ心線またはメタル電線とが、共に外被に対して撚られており、仕切部材は樹脂製であることを特徴とする。

本発明によれば、内部に複数の収容路を有するケーブルにおいて、光ファイバ心線またはメタル電線を高い実装密度で収納すること、並びに製造コストを下げることが可能になる。

本発明に係る光ケーブルの構成例を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの他の構成例を示す断面図である。 本発明による光ケーブルの製造方法の一例を説明するための図である。 従来の光ケーブルを示す断面図である。 従来のスロット型の光ケーブル並びにその製造方法を説明するための図である。

図により本発明の実施の形態について、光ケーブルを例に挙げて説明する。図１及び図２は本発明に係る光ケーブルの構成例を示す断面図であり、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）、図２（Ｂ）はそれぞれ異なる構成例を示している。

図１（Ａ）で例示するように、本発明による光ケーブル１ａは、仕切部材１２と仕切部材１２の外周を覆うケーブル外被（シースとも言う）１０とを備える。仕切部材１２は中心から放射状に延びる複数の仕切を有する。この仕切として仕切板を例に挙げて説明するが、スロットのように溝を刳って形成してもよい。光ケーブル１ａは、仕切部材１２とケーブル外被１０とにより長さ方向に連続する複数の収納路（収納空間）が形成されており、各収納路のそれぞれに複数本の光ファイバ心線１１が収納される。

また、仕切部材１２は、中心から均等に放射状に延びるように仕切板を設けることが好ましく、この場合、これら複数の収納路も断面積が均等になる。よって、この場合には、基本的に各収納路に収納される光ファイバ心線１１の本数は同じとする。例えば各収納路に収納された光ファイバ心線１１は１５本（合計６０本）である例を挙げているが、これより多くの本数を収納するようにしてもよいし、例えば各収納路に６本ずつ（合計２４本）など、より少ない本数を収納するようにしてもよい。しかし、各収納路の断面積が同じであるか否かに関わらず、各収納路に収納される光ファイバ心線１１の本数は同じでなくても、複数本入っていればよい。また、各収納路には光ファイバ心線をテープ状にまとめた光ファイバテープ心線を収納することもできる。

図１（Ａ）の例では、仕切部材１２はその断面が十字形状であり、４つの収納路に仕切るための４枚の仕切板を有する。無論、仕切部材１２の断面は十字形状に限ったものではなく、ケーブル外被１０とにより形成される空間が２つ以上となればよい。よって、中心から放射状に延びる仕切板の数は３つでも、５つ以上であってもよい。また、仕切板の数が２つであっても、つまりほぼケーブル外被１０の内側の直径分の長さをもつ１枚の仕切板であっても、ケーブル外被１０とにより形成される空間が２つとなるため問題ない。

図１（Ａ）に示す光ケーブル１ａは、仕切部材１２の隣り合う仕切板の間の空間に光ファイバ心線１１を収納して、樹脂の押出し成形によりケーブル外被１０を施すことにより、形成される。つまり、仕切部材１２の隣り合う仕切板とケーブル外被１０とにより囲まれる空間が光ファイバ心線１１の収納路となり、各収納路に複数本の光ファイバ心線１１が収納される。
複数の収納路に分けて光ファイバ心線１１を収納することができるため、識別性が良くなる。例えば収納路ごとに数本〜十数本の光ファイバ心線１１でなる１ユニットを入れるようにすればよく、また、ユニット内の光ファイバ心線１１は色やマークを付与することで識別できる。

そして、本発明では、光ケーブル１ａは、仕切部材１２により仕切られた空間に光ファイバ心線１１が入れられて仕切部材１２が撚られており、これにより光ケーブル１ａを曲げ易くすることができる。図示しないが、仕切部材１２を光ファイバ心線１１と共にケーブル外被１０に対して一定方向に螺旋状に撚りながら集合してもよいし、仕切部材１２を光ファイバ心線１１と共にケーブル外被１０に対してＳＺ方向に撚りながら集合してもよい。ＳＺ方向に撚ることで、光ケーブル１ａを容易に８の字巻きすることができるようになる。

ここで、光ケーブル１ａのケーブル外被１０が仕切部材１２の外接円になっているため、仕切部材１２がケーブル外被１０と接することで仕切部材１２の撚りが保持される。また、ケーブル外被１０が仕切部材１２の仕切板の先端の外接円となるのではなく、図１（Ａ）で図示するように、仕切部材１２の仕切板の先端がケーブル外被１０に埋め込んだ状態になるようにケーブル外被１０を施すことで、仕切部材１２を撚った状態を強固に保持することができる。仕切部材１２とケーブル外被１０とのずれを防止することもできる。
また、各収納路において光ファイバ心線１１を収納した際にできる隙間にはヤーンやケブラ等を入れて埋めるようにしてもよい。

さらに本発明では、仕切部材１２は樹脂製で、複数の仕切板の厚みが０.５ｍｍ以下であることが好ましい。光ケーブル１ａのサイズの一例としては、各仕切板は厚みＤａが０.２５ｍｍ、高さ（Ｄｂ／２）が１.３ｍｍ、ケーブル外被１０はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製で、厚み０.５ｍｍ、外径（つまり光ケーブル１ａの外径）が３.８ｍｍ、といったサイズが挙げられる。仕切部材は、ＬＤＰＥのような軟質材料の方が、一方向またはＳＺに撚りやすく望ましい。一方、ＨＤＰＥのような硬質材料は撚りにくい。

また、仕切部材１２の材質は、ＨＤＰＥであってもよいが、ＨＤＰＥよりも軟質な低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）などの材質であることが好ましい。これにより、仕切板が折れ曲がっても仕切板が破損することがなく光ファイバ心線１１に損傷を与えることがない。仕切部材１２の仕切板は軟質であること、つまり柔軟性を有する材質からなることが好ましく、その弾性率は５００ＭＰａ以下であることが好ましい。さらに、仕切板がＬＤＰＥを２０％以上含有するようにすることで、柔軟性をもたせてもよい。
但し、上述のように厚さＤａを０.５ｍｍ以下にすると硬質なＨＤＰＥやフッ素系樹脂も使用しても仕切板が完全に折れて塑性変形してしまうことが少なくなるため、問題ない。

以上のように、本発明に係る光ケーブル１ａでは、仕切部材１２の仕切板が薄く、光ケーブル１ａ内の空間がその分大きいため、光ファイバ心線１１の本数が同じであれば光ケーブル１ａを細径化でき、ケーブル径が同じであればより多くの光ファイバ心線１１を収納することができる。つまり、本発明によれば、収納空間を仕切る部分の厚みを薄くしているため、従来の光ケーブルに比べて光ファイバ心線を格段に高い実装密度で収納することができる。

また、スロット型の光ケーブルでは長手方向に一定方向の螺旋溝やＳＺ方向の螺旋溝を予め形成したスロットが必要であるため、製造時に断面形状を出すのが難しかったが、本発明では、光ケーブル１ａの製造方法について後述するように仕切部材１２の製造時に螺旋状やＳＺ方向に溝を入れる必要がないため、スロット型の光ケーブルに比べて収納路を形成するための部材（仕切部材１２）の形状が安定し、仕切部材１２の製造線速を大きくできる。本発明では、仕切部材１２の仕切板が薄いため光ファイバ心線１１と同じように回転させながら繰り出すことができ、光ケーブル１ａの製造線速を小さくする必要がない。

次に、図１（Ａ）の構成例とは異なる他の構成例について図１（Ｂ）、図２（Ａ）、及び図２（Ｂ）を参照しながら説明する。以下、これらの構成例について、基本的に図１（Ａ）で示す光ケーブル１ａと異なる点だけを説明し、同様の点についてはその説明を省略する。

本発明では、図１（Ｂ）の光ケーブル１ｂで例示するように、仕切部材１２の中心に抗張力線１３が設けられていてもよい。抗張力線１３としては、仕切部材１２に、例えばアラミド繊維等の高張力繊維をプラスチックで補強した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を埋め込むようにすればよく、加えて仕切板の先端をケーブル外被１０に埋め込むことで、ケーブル外被１０の低温収縮を低減することができる。

図１（Ｂ）で例示する光ケーブル１ｂでは、抗張力線１３として直径０.５ｍｍのＦＲＰ（使用糸のタイプがＫ２９）が埋め込まれている。抗張力線１３が埋め込まれた中心部分１２ａの直径Ｄｃは０.８ｍｍで、中心部分１２ａと仕切板部分との境界には円弧半径Ｒが０.１２５ｍｍの円弧部分１２ｂが設けられている。また、抗張力線１３を鋼線とするなど、抗張力線１３としては他の材質を採用してもよい。

また、図２（Ａ）で例示する光ケーブル１ｃや図２（Ｂ）で例示する光ケーブル１ｄのように、ケーブル外被１４に１または複数本の抗張力線１５が設けられていてもよい。ここで、光ケーブル１ｃ，１ｄでは、ケーブル外被１４として例えば難燃性ポリエチレンが用いられる。
また、光ケーブル１ｄのように、光ケーブル本体を支持するための支持線部１７が、光ケーブル本体に沿ってケーブル外被１４の一部分に設けられていてもよい。ここで、支持線部１７と光ケーブル本体とは首部１６により接続されている。支持線部１７はその中心に鋼線１８を設け、その周囲を被覆するなどによって構成しておくことで、光ケーブル１ｄを自己支持型とすることができる。

以下、本発明に係る製造方法について、図３を参照しながら上述の光ケーブル１ａ，１ｂを例に挙げて説明するが、他の光ケーブル１ｃ，１ｄや他の構成をもつ本発明の光ケーブルにおいても基本的な部分は同様に説明できる。図３は、上述した本発明の光ケーブルの製造方法の一例を説明するための図で、図中、１は光ケーブル１ａまたは光ケーブル１ｂである。

本発明に係る製造方法は、樹脂製で、複数の仕切板の厚みが０.５ｍｍ以下である仕切部材１２（抗張力線１３付きであってもよい）を用いるのが好ましい。
そして、本発明に係る製造方法は、図３で図示するような製造システム２を用いる。ここで、ケーブル内部を仕切るための仕切部材１２は、撚り無しの状態（ストレートの状態）で事前に成形等により製造しておくものとして説明する。

製造システム２は、仕切部材１２を繰り出して供給する仕切部材サプライ２１を１台備え、２以上の所定の本数の光ファイバ心線１１を繰り出して供給するファイバサプライ２２を複数台（この例では４つの収納路用に４台）備える。さらに、製造システム２は、コンパウンド樹脂を供給するホッパー２４と、外被成形用のクロスヘッド２３と、外被を冷却する冷却装置と、製造された光ケーブル１を巻き取るための巻き取りキャプスタン２６、巻き取りボビン２７とを備える。

このような製造システム２において、まず、仕切部材サプライ２１から仕切部材１２（抗張力線１３付きであってもよい）を供給すると共に、隣り合う仕切板の間の空間（収納路）に上記所定の本数の光ファイバ心線１１が入るように複数のファイバサプライ２２からそれぞれ上記所定本の光ファイバ心線１１を供給して、それらを一緒に矢視の方向に所定の回転速度で回転させながら図示しない集線装置で集合させる。仕切部材１２は撚り返しなしで繰り出し、集合点において光ファイバ心線１１を収納路に挿入しながら、仕切部材１２を繰り出す仕切部材サプライ２１を回転させて仕切部材１２を撚る。従来行われていたスロットの溝に光ファイバ心線を挿入する方法に比べて、この方法は格段に高速化が可能で生産性がよい。なお、ＳＺ方向に回転させる場合にはピッチごとに回転の方向を変えればよい。

続いて、集合後の仕切部材１２及び光ファイバ心線１１でなる集合コアを、クロスヘッド２３に入れ、ホッパー２４から供給したコンパウンド樹脂によりケーブル外被１０を形成することで、光ケーブル１をなす。そして、その光ケーブル１を冷却装置２５に供給し、ケーブル外被１０の冷却を行って、巻き取りキャプスタン２６を介して巻き取りボビン２７に巻き取る。
また、被覆の工程（シース工程）は、図示したように集合コアをなす集合工程と同時進行で行うことで、光ファイバ心線１１がずれて仕切部材１２の仕切板等で外傷を受けることがないため好ましい。従来行われていたスロットの溝に光ファイバ心線を挿入する方法では、光ファイバ心線を溝に挿入する設備が複雑であったためにシースとのタンデム化が難しかった。しかし、本発明では光ファイバを仕切部材の収納路に入れる設備が簡易なため、集合工程と被覆の工程とをタンデムで（隣接した設備で途中で巻き取ることなく）実行することが可能である。集合工程を施した集合コアを巻き取るなどしてから、シース工程を施すなど、各工程を別々に施してもよい。

このように、本発明に係る製造方法は、複数本の光ファイバ心線１１を仕切部材１２における仕切板で仕切られた複数の空間のそれぞれに収納するように、仕切部材１２を光ファイバ心線１１と共に撚りながら集合し、ケーブル外被１０で被覆する。
なお、仕切部材１２は事前に製造しておくものとして説明したが、仕切部材サプライ２１の代わりに、仕切部材１２の成形機および冷却装置を設けてもよい。但し、少なくともこの冷却装置からの繰り出しの部分は仕切部材サプライ２１で説明したように回転可能に構成しておく必要がある。

以上、光ファイバ心線を集合した光ケーブルの例について説明したが、光ファイバ心線以外にメタル電線を含むケーブルやメタル電線のみを含むケーブルでも、光ケーブルと同様に適用可能である。

１ａ〜１ｄ…光ケーブル、２…製造システム、１０，１４…ケーブル外被、１１…光ファイバ心線、１２…仕切部材、１２ａ…中心部分、１２ｂ…円弧部分、１３…抗張力線（ＦＲＰ）、１５…抗張力線（鋼線）、１８…鋼線、１６…首部、１７…支持線部、２１…仕切部材サプライ、２２…ファイバサプライ、２３…クロスヘッド、２４…ホッパー、２５…冷却装置、２６…巻き取りキャプスタン、２７…巻き取りボビン。

Claims (7)

1. 軸に垂直な断面において中心から放射状に延びる複数の仕切を有する仕切部材と、該仕切部材の外周を覆う外被とを備え、前記仕切部材と前記外被とにより長さ方向に連続して形成される複数の収納路のそれぞれに複数本の光ファイバ心線またはメタル電線が収納されたケーブルの製造方法であって、
   前記仕切部材は樹脂製であり、
   前記複数本の光ファイバ心線またはメタル電線を撚られていない前記仕切部材に挿入した後、それらを共に撚りながら集合し、それを前記外被で被覆することを特徴とするケーブルの製造方法。
2. 前記仕切部材の中心に抗張力線を設けることを特徴とする請求項１に記載のケーブルの製造方法。
3. 前記外被に抗張力線を設けることを特徴とする請求項１に記載のケーブルの製造方法。
4. 前記ケーブルを支持するための支持線を前記ケーブルに沿って設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブルの製造方法。
5. 前記仕切部材と前記光ファイバ心線または前記メタル電線とが、共に前記外被に対してＳＺ方向に撚られていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のケーブルの製造方法。
6. 前記仕切部材の先端が外被に埋め込まれていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のケーブルの製造方法。
7. 軸に垂直な断面において中心から放射状に延びる複数の仕切を有する仕切部材と、該仕切部材の外周を覆う外被とを備え、前記仕切部材と前記外被とにより長さ方向に連続する複数の収納路が形成され、該複数の収納路のそれぞれに複数本の光ファイバ心線またはメタル電線が収納され、
   前記仕切部材と前記光ファイバ心線または前記メタル電線とが、共に前記外被に対して撚られており、
   前記仕切部材は樹脂製であることを特徴とするケーブル。

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