JP2020067586A - 光ファイバケーブルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて光ファイバ心線の残留歪みの制御範囲が広く、制御しやすい光ファイバケーブルの製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバ心線（光ファイバテープ心線１０で例示）と、光ファイバ心線を収納するためのスロット溝を有するスロットロッド２０と、を備えた光ファイバケーブルの製造方法である。光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回するステップ（巻取装置３７で例示）と、捻回したスロットロッドに光ファイバ心線を収納するステップ（集合装置３４で例示）と、光ファイバ心線を収納したスロットロッドを巻き取ることにより、スロットロッドの捻回を解消させるステップ（巻取装置３７で例示）と、を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、光ファイバケーブルの製造方法に関し、詳細には、光ファイバ心線と、光ファイバ心線を収納するためのスロット溝を有するスロットロッドと、を備えた光ファイバケーブルの製造方法に関する。

光ファイバケーブルには、スロット溝が形成されたスロットロッド（スペーサともいう）を備えたタイプが流通している。スロット溝には、複数本の光ファイバ心線を並列に配置した光ファイバテープ心線や単心の光ファイバ心線などが収納される。スロットロッドの外側は例えば押さえ巻きテープで巻かれ、さらにケーブル外被（シースともいう）で覆われる。

例えば、特許文献１、２には、スロットロッドと光ファイバ心線にそれぞれ所定の張力（サプライ張力ともいう）を与えながら集合装置に供給し、集合装置で光ファイバ心線をスロット溝に収納し、押さえ巻きを施した後に巻き取る技術が開示されている。

特開２０００−１５５２４９号公報 特開２００５−２４８５４号公報

ところで、光ファイバケーブルに側圧がかかると、スロット溝に収納された光ファイバ心線には、残留歪みが生じ、ロス増などが生じることがある。集合後の光ファイバ心線に対する残留歪みは、スロット溝の軌跡長に対する光ファイバ心線の長さで定義することができるが、品質上許容される範囲内であれば問題は生じない。このような光ファイバ心線の残留歪みは、光ファイバ心線のサプライ張力やスロットロッドのサプライ張力で、ある程度は制御可能である。

しかし、光ファイバ心線のサプライ張力やスロットロッドのサプライ張力は、その張力機構の設備上の制約や、光ファイバ心線やスロットロッドの品質保持の理由から、その制御範囲には限度がある。このため、光ファイバ心線のサプライ張力やスロットロッドのサプライ張力以外で、光ファイバ心線の残留歪みを制御できることが望ましい。

本開示は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、従来に比べて光ファイバ心線の残留歪みの制御範囲が広く、制御しやすい光ファイバケーブルの製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る光ファイバケーブルの製造方法は、光ファイバ心線と、該光ファイバ心線を収納するためのスロット溝を有するスロットロッドと、を備えた光ファイバケーブルの製造方法であって、前記光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回するステップと、捻回した該スロットロッドに前記光ファイバ心線を収納するステップと、光ファイバ心線を収納した前記スロットロッドを巻き取ることにより、該スロットロッドの捻回を解消させるステップと、を含む。

上記によれば、従来に比べて光ファイバ心線の残留歪みの制御範囲が広く、制御しやすくなる。

本開示における光ファイバケーブルの製造工程の一例を説明する図である。 光ファイバケーブルを説明する図である。 スロットロッドの巻き替えによるスロットピッチの挙動を説明する図である。 スロット溝の軌跡長を短くするように捻回した際の挙動を説明する図である。 スロット溝の軌跡長を長くするように捻回した際の挙動を説明する図である。 スロットロッドの捻回と残留歪みの関係を説明する図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
本開示の一態様に係る光ファイバケーブルの製造方法は、（１）光ファイバ心線と、該光ファイバ心線を収納するためのスロット溝を有するスロットロッドと、を備えた光ファイバケーブルの製造方法であって、前記光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回するステップと、捻回した該スロットロッドに前記光ファイバ心線を収納するステップと、光ファイバ心線を収納した前記スロットロッドを巻き取ることにより、該スロットロッドの捻回を解消させるステップと、を含む。光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回しておき、この捻回を光ファイバ心線の収納後に解消させれば、捻回したときのスロット溝の軌跡長とこの捻回を解消したときのスロット溝の軌跡長が変わるので、巻き取った後のスロット溝内の光ファイバ心線の残留歪みを調整することができる。よって、従来に比べて光ファイバ心線の残留歪みの制御範囲が広く、制御しやすくなる。

（２）本開示の光ファイバケーブルの製造方法の一態様では、前記光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回するステップでは、前記スロットロッドを、前記スロット溝の軌跡長が短くなるように捻回する。スロットロッドを、スロット溝の形成方向とは逆方向（集合点で元のスロットピッチに対してロングピッチ側）に捻回した場合には、スロットロッドの捻回解消によって、スロットピッチは元のスロットピッチ（ショート側）に戻るため、スロット溝の軌跡長が捻回したときよりも長くなる。一方、スロット溝に収納された光ファイバ心線自体の長さは変わらないので、光ファイバ心線の長さは、捻回したとき（集合したとき）のスロット溝の軌跡長に比べて短くなる。この結果、光ファイバ心線の残留歪みを張り側（プラス側）にシフトさせることができる。

（３）本開示の光ファイバケーブルの製造方法の一態様では、前記光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回するステップでは、前記スロットロッドを、前記スロット溝の軌跡長が長くなるように捻回する。スロットロッドを、スロット溝の形成方向と同じ方向（集合点で元のスロットピッチに対してショートピッチ側）に捻回した場合には、スロットロッドの捻回解消によって、スロットピッチは元のスロットピッチ（ロング側）に戻るため、スロット溝の軌跡長が捻回したときよりも短くなり、光ファイバ心線の長さは、捻回したとき（集合したとき）のスロット溝の軌跡長に比べて長くなる。この結果、光ファイバ心線の残留歪みを余り側（マイナス側）にシフトさせることができる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本開示による光ファイバケーブルの製造方法の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本開示における光ファイバケーブルの製造工程の一例を説明する図であり、図２は、光ファイバケーブルを説明する図である。

図１に示すように、この製造工程には、ロッド供給装置３０、キャプスタン３１，３６、テープ心線繰出装置３３、集合装置３４、押さえ巻き装置３５、巻取装置３７が備えられている。
スロットロッド２０は、図２（Ｂ）に示すように、螺旋状に形成されたスロット溝２２を有しており、ロッド供給装置３０からキャプスタン３１を介して集合装置３４に繰り出される。

また、複数枚（例えば５枚）の光ファイバテープ心線１０が、各テープ心線繰出装置３３から集合装置３４に向けてそれぞれ繰り出される。光ファイバテープ心線１０は、集合装置３４でスロット溝２２に収納される。集合装置３４から送り出されたスロットロッド２０は、押さえ巻き装置３５で、光ファイバテープ心線１０がスロット溝２２から飛び出さないように押さえ巻きテープ２５が巻かれる。その後、キャプスタン３６を介して巻取装置３７に達して巻き取られる。

ロッド供給装置３０と巻取装置３７は、図１に示すように、同期して同じ速度になるように同じ方向に回転する。また、ロッド供給装置３０によるスロットロッド２０の供給速度と巻取装置３７によるスロットロッド２０の巻取速度は同じである。このため、スロットロッド２０は、ロッド供給装置３０と巻取装置３７との間を直線状に延ばされた状態で、巻取装置３７に向けて移動する。

スロットロッド２０の移動速度に合わせ、光ファイバテープ心線１０が、集合装置３４でスロット溝２２の軌跡に沿ってスロット溝２２に挿入される。
さらに、本実施形態では、光ファイバテープ心線１０をスロット溝２２に挿入する前のスロットロッド２０に捻回を付与している。

例えば、巻取装置３７におけるスロットロッド２０の中心軸線回りの位相を、ロッド供給装置３０におけるスロットロッド２０の中心軸線回りの位相に対して進めるあるいは遅らせることにより、巻取装置３７の回転（スロットロッド２０の中心軸線回りの回転）と同じ方向の捻りあるいは反対方向の捻りを、光ファイバテープ心線１０を収納する前のスロットロッド２０に付与することができる。
なお、キャプスタン３１と集合装置３４との間に捻回付与装置を設け、集合前のスロットロッド２０に捻回を付与してもよい。

巻取装置３７に巻き取られたスロットロッド２０の外側をケーブル外被２６で覆うと、図２（Ａ）に示す光ファイバケーブル１になる。
スロットロッド２０は、その中心部にテンションメンバ２１が埋設されている。テンションメンバ２１は、引張り及び圧縮に対する耐力を有する線材、例えば、鋼線やＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）などが用いられている。

スロットロッド２０の外周面には、ケーブル長手方向に沿って螺旋状のスロット溝２２が複数条（例えば５つ）形成されている。スロットリブ２３がテンションメンバ２１の周囲から放射状に延びており、スロットリブ２３がスロット溝２２を形成させて他のスロット溝２２と区分している。なお、スロット溝２２の識別を容易にするために、スロットリブ２３の外周にマークを施してもよい。

スロット溝２２には、例えば４心の光ファイバテープ心線１０を５枚積層して収納可能である。光ファイバテープ心線１０は、光ファイバ心線を並列に配置し、全長に亘って共通被覆でテープ状に一体化したものである。
光ファイバ心線は、例えば、標準外径１２５μｍのガラスファイバに被覆外径が２５０μｍ前後の被覆を施した光ファイバ素線と称されるものの外側に、さらに着色被覆を施したものであるが、これに限られるものでは無く、被覆外径が１６５μｍ、２００μｍ程度の細径ファイバであってもよい。光ファイバ心線の心数は、４心、１２心など任意の心数を選択できる。

また、上記の連結型の光ファイバテープ心線１０に替えて、間欠型のテープ心線であってもよい。間欠型のテープ心線は、複数本の光ファイバ心線が平行一列に配列され、隣り合う光ファイバ心線同士を連結部と非連結部により間欠的に連結して形成されたものである。なお、連結部と非連結部を１心毎に設ける必要はなく、例えば２心毎に設けてもよい。

図２（Ａ）に示すように、スロットロッド２０の周囲には、押さえ巻きテープ２５が巻かれ、また、押さえ巻きテープ２５の外側はケーブル外被２６で覆われ、例えば丸型に形成されている。

図３は、スロットロッドの巻き替えによるスロットピッチの挙動を説明する図である。
図３（Ａ）に示すように、スロットサプライ３０’の上側から繰り出されたスロットロッド２０が、巻取ボビン３７’の同じく上側に巻き取られる場合（順パスともいう）、スロットロッド２０は、スロットサプライ３０’と巻取ボビン３７’との間で捻れずに巻取ボビン３７’に向かう。そして、捻ることなく巻き取られるので、スロットサプライ３０’におけるスロット溝２２のスロットピッチと、巻取ボビン３７’におけるスロット溝２２のスロットピッチは同じである。

これに対し、図３（Ａ）の巻取ボビン３７’をスロットロッド２０の中心軸線回りに例えば半回転をさせると、図３（Ｂ）に示すように、スロットサプライ３０’の上側から繰り出されたスロットロッド２０が、巻取ボビン３７’の下側に巻き取られる（Ｓ字パスともいう）。この巻取ボビン３７’の下側に巻き取られる場合、通常は、スロットロッド２０は、スロットサプライ３０’と巻取ボビン３７’との間で１８０°捻れて巻取ボビン３７’に向かう。しかし、巻取ボビン３７’に巻き取られたスロットロッド２０は、捻回が元に戻って巻き付く習性があるため、その捻れが解消された状態になり、スロットサプライ３０’におけるスロット溝２２のスロットピッチと、巻取ボビン３７’におけるスロット溝２２のスロットピッチは、順パスの場合と同様に同じになる。

つまり、スロットロッド２０がスロットサプライ３０’と巻取ボビン３７’の間で捻られると、スロットピッチが変わり、スロット溝の軌跡長も変わるのであるが、スロットサプライ３０’でのスロットピッチと巻取ボビン３７’でのスロットピッチは、スロットロッド２０がスロットサプライ３０’と巻取ボビン３７’の間で捻るか否かにかかわらず、同じになる。

図１で説明した製造工程で言うと、ロッド供給装置３０と巻取装置３７の間でスロットロッド２０を捻れば、スロット溝２２の軌跡長が変わるが、巻取装置３７に巻き取られたスロットロッド２０は、その捻れが解消された状態になるので、ロッド供給装置３０でのスロットピッチと巻取装置３７でのスロットピッチとは同じ値になる。

このように、光ファイバテープ心線１０を収納する前のスロットロッド２０を捻回しておき、この捻回を光ファイバテープ心線１０の収納後に解消させれば、スロットロッド２０を捻回したときのスロット溝２２の軌跡長と、この捻回を解消したときのスロット溝２２の軌跡長とが変わるので、スロット溝２２内の光ファイバテープ心線１０の残留歪みを調整することができる。よって、従来に比べて光ファイバテープ心線１０の残留歪みの制御範囲を広げることができ、残留歪みを制御しやすくなる。

例えば、光ファイバケーブルを低温環境下で使用する場合、スロットロッドが収縮して（光ファイバテープ心線が余って長くなって）伝送損失が生じるが、このような場合を想定して、予め、光ファイバテープ心線１０の残留歪みを調整しておくことができる。すなわち、この場合には、光ファイバテープ心線１０の残留歪みを予め張り（プラス）側に変更しておけば、低温になってスロットロッドが収縮しても、残留歪みが解消する方向に働き、低温環境下における伝送損失を防止できる。

図４は、スロット溝の軌跡長を短くするように捻回した際の挙動を説明する図である。
まず、図４（Ａ）に示したスロットロッド２０のみを、その捻りが小さくなるように、つまり、スロット溝２２の形成方向とは逆方向（集合点で元のスロットピッチに対して単位長さ当たりのピッチが長く（軌跡長は短く）なるように（ロングピッチ側））捻回する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、スロット溝２２が図４（Ａ）よりも寝てくるので、スロットピッチが長くなり、スロット溝２２の軌跡長が短くなる。

次に、スロット溝２２に光ファイバテープ心線１０を収納する。この場合、図４（Ｃ）に示すように、スロット溝２２の軌跡長は光ファイバテープ心線１０の長さに等しくなり、スロット溝２２と光ファイバテープ心線１０が略平行に配置される。
続いて、スロットロッド２０を巻取装置３７に巻き取ると、スロットロッド２０の捻回が解消される。このため、スロットピッチは元のスロットピッチ（ショート側）に戻る。図４（Ｄ）に示すように、スロット溝２２が図４（Ｃ）よりも起きてくるので、スロット溝２２の軌跡長が捻回した状態のときよりも長くなる。一方、スロット溝２２に収納された光ファイバテープ心線１０自体の長さは変わらないことから、光ファイバテープ心線１０の長さが足りない状態（引っ張られる状態）になる。

よって、図４（Ｄ）に示すように、捻回の解消によって起きてきたスロット溝２２が、光ファイバテープ心線１０に規則的に接触するようになり、光ファイバ心線の残留歪みを張り（プラス）側にシフトさせることができる。

これに対し、例えば、高温環境下で使用する場合は、光ファイバテープ心線１０の残留歪みを予め余り（マイナス）側に変更しておけばよい。
具体的には、図５（Ａ）に示したスロットロッド２０のみを、その捻りが大きくなるように、つまり、スロット溝２２の形成方向と同じ方向（集合点で元のスロットピッチに対して単位長さ当たりのピッチが短く（軌跡長は長く）なるように（ショートピッチ側））捻回する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、スロット溝２２が図５（Ａ）よりも起きてくるので、スロットピッチが小さくなり、スロット溝２２の軌跡長が長くなる。

次に、スロット溝２２に光ファイバテープ心線１０を収納する。この場合、図５（Ｃ）に示すように、スロット溝２２と光ファイバテープ心線１０が略平行に配置される。
続いて、スロットロッド２０を巻取装置３７に巻き取ると、スロットロッド２０の捻回が解消されるため、スロットピッチは元のスロットピッチ（ロング側）に戻る。図５（Ｄ）に示すように、スロット溝２２が図５（Ｃ）よりも寝てくるので、スロット溝２２の軌跡長が捻回した状態のときよりも短くなり、光ファイバテープ心線１０の長さが余る状態になる。

よって、図５（Ｄ）に示すように、捻回の解消によって寝てきたスロット溝２２が、光ファイバテープ心線１０に規則的に接触するようになり、光ファイバ心線の残留歪みを余り（マイナス）側にシフトさせることができる。
なお、スロットロッドが捻回によって塑性変形してしまったり、捻りすぎてしまった場合は、巻取装置に巻き取ってもスロットロッドの捻回が解消されなくなる。このため、スロットロッドは、捻りすぎず、塑性変形しない程度で捻回されることが好ましい。

すなわち、図６に示すように、１ピッチ当たりのスロッドロッドの捻回角度を横軸に、光ファイバテープ心線の残留歪みの変化を縦軸にとると、上記のように、集合点で元のスロットピッチに対してロングピッチ側に捻回した場合、残留歪みは張り側にシフトし、ショートピッチ側に捻回した場合、残留歪みは余り側にシフトする。また、スロッドロッドの捻回角度と残留歪みの変化は、ある程度の範囲までは、比例関係にある。しかし、捻回角度が所定値ａ（あるいは−ａ）を超えると、スロットロッド２０は、捻回が元に戻らずに巻取装置３７に巻き取られてしまうので、残留歪みは変化しなくなる。試行の結果、ａは５０％（半回転）程度であった。
このように、スロッドロッド２０を、スロットピッチが元のスロットピッチに対して±５０％の範囲内に収まるように捻回させれば、巻き取られた光ファイバ心線の残留歪みを制御することができることがわかる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…光ファイバケーブル、１０…光ファイバテープ心線、２０…スロットロッド、２１…テンションメンバ、２２…スロット溝、２３…スロットリブ、２５…押さえ巻きテープ、２６…ケーブル外被、３０…ロッド供給装置、３０’…スロットサプライ、３１，３６…キャプスタン、３３…テープ心線繰出装置、３４…集合装置、３５…押さえ巻き装置、３７…巻取装置、３７’…巻取ボビン。

Claims (3)

1. 光ファイバ心線と、該光ファイバ心線を収納するためのスロット溝を有するスロットロッドと、を備えた光ファイバケーブルの製造方法であって、
   前記光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回するステップと、
   捻回した該スロットロッドに前記光ファイバ心線を収納するステップと、
   光ファイバ心線を収納した前記スロットロッドを巻き取ることにより、該スロットロッドの捻回を解消させるステップと、
   を含む光ファイバケーブルの製造方法。
2. 前記光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回するステップでは、前記スロットロッドを、前記スロット溝の軌跡長が短くなるように捻回する、請求項１に記載の光ファイバケーブルの製造方法。
3. 前記光ファイバ心線を収納する前のスロットロッドを捻回するステップでは、前記スロットロッドを、前記スロット溝の軌跡長が長くなるように捻回する、請求項１に記載の光ファイバケーブルの製造方法。