JP2619376B2 - 光ファイバコードの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は光ファイバコードの製造方法、特に金属管
内に光ファイバが隙間をもって挿通されており、金属管
および光ファイバが全長にわたって実質的に均一な温度
にある状態で光ファイバが金属管の長さより長い光ファ
イバコードの製造方法に関する。

（従来の技術） 架空、海底、地下などに延線される光ファイバは、過
度の張力を防止し、あるいは耐環境性を持たせるために
金属管で被覆して用いられる。また、被覆が金属管であ
ると、テンションメンバが不要となり、架線のたるみが
小さいためにスパンを大きくして延線することができ
る。近年広く用いられるようになった光通信ケーブル
は、光ファイバが強度的に弱いことから、金属管で被覆
した光ファイバが要求されるようになって来ている。

従来、金属管に光ファイバを挿通した光ファイバコー
ドを製造する方法として、テープ形成一溶接法（たとえ
ば特開昭60−46869）が知られている。テープ成形一溶
接法では、金属テープを管状に形成し、テープの両側縁
を溶接して管を製造しながら光ファイバを挿入してい
く。しかし、この方法では光ファイバが溶接点を通過す
る際、溶接熱の影響を受け変質し易い、また管径が2mm
以下と細径の場合、技術的に挿入が困難である、などの
欠点がある。また、他の方法として管挿入法（たとえば
特開昭58−25606）が知られている。管挿入法では、管
内に鋼線を挿入したアルミ管を製造したあと、管を縮径
加工し、ついで管内の鋼線を光ファイバに引き替える。
しかし、この方法では、製造工程が複雑化すること、あ
るいは断線の危険があるため光ファイバの強度以上の引
き替え力が使用できないことから、たとえば管外径が2m
m以下で、かつ単一長さが30m以上の長尺のものは製造が
困難であることなどの欠点があった。

これらのことから、従来では金属管の外径が2mm以下
で、光ファイバコードの単一長さが30m以上のものはな
かった。

なお、金属管の機械的性質と光ファイバのそれとの間
に大きな差があるので、いろいろな不具合が生じること
がある。たとえば、光ファイバが金属管で被覆された光
ファイバコードが加熱された場合、金属管と光ファイバ
との熱膨張率の差によって光ファイバに過大な張力が加
わることがある。このため、光ファイバの伝送特性が低
下し、あるいは光ファイバに微細なクラックがあればそ
こから光ファイバが破断するという問題がある。また、
張力を加えて光ファイバコードを延線する場合、縦弾性
係数の差により光ファイバに過大な張力が加わり、上記
のような伝送特性の低下などの問題が生じる。そこで、
従来では光ファイバコードが全長にわたって均一な温度
にある状態で、光ファイバを管よりある程度長くしてい
る。以下、その余分の長さを余長という。製造時に光フ
ァイバを管内で蛇行、あるいはうねらせて余長を形成し
ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の光ファイバコードには次にような問題
があった。

光ファイバコードが2mmを越える大きさであるため、
自重が大きく、可撓性が小さので、光ファイバコードの
ケーブル化あるいは延線作業が困難となる。特に、光フ
ァイバコードが海底ケーブルとして用いられる場合、自
重が大きいために深海の敷設に適さない。

また、光ファイバコードの単一長さが30m未満である
ため、長距離の延線を行なう場合、多くの光クネクタを
用いて多数本の光ファイバを接続しなければならない。
したがって、伝送損失が大きくなり、場合によっては多
数の増幅器を必要とする。

細径金属管の長尺光ファイバコードは、太径の金属管
の光ファイバコードと比較するとスプールに巻き取った
り、コイル状に束ねたりすることが容易である。また、
長尺の光ファイバコードは取扱い上、このような状態で
なければ使用に供することができない。したがって、細
径金属管の長尺光ファイバコードは巻きぐせ、コイルぐ
せが生じることになる。従来の細径金属管の長尺光ファ
イバコードは金属フープを溶接もしくはろう付しながら
光ファイバを挿入するので、光ファイバの保護の面から
後熱処理が困難である。したがって、円周部位によって
その塑性変形抵抗が異なっているので、くせが不安定で
ある。このくせはケーブル化を企てる場合、より線にす
る場合、あるいはこのままのものを施工する場合に問題
となる。つまり、ケーブル中の光ファイバコードの軸心
ずれが生じたり、より線の外径がばらついたり施工時に
光ファイバコードが方向性を生じ適切に設置することが
できない。この問題を解決するために、使用に供する時
に、このくせを矯正している。一方向の安定したくせで
あればこのくせを直すことが簡単であるが、くせが安定
していないと、実際上の矯正は困難である。つまり、一
方向だけの弱い矯正力は矯正ロール等の簡単な装置で実
施できるが、不安定なくせは加工減面を与えるなどの強
い矯正力が必要であり、管中の光ファイバが圧力を受け
たり、管が長くなり管と光ファイバの伸び率の差により
張力が生じたり、激しい時には光ファイバが断線したり
する。

そこで、この発明はコイリング、ケーブル化、あるい
は延線作業が容易な金属管被覆の光ファイバコードの製
造方法を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の光ファイバコードの製造方法は、外径が2m
m以下の金属管内に光ファイバが間隙をもって振動によ
り挿通されたコード単一長さが30m以上の光ファイバコ
ードを製造する方法において、溶接金属素管または鍛接
金属素管を伸管し、前記素管の溶接部または鍛接部の凝
固組織が相平衡組織に回復する熱処理を少なくとも１回
行い、前記熱処理した管を更に伸管し、前記伸管した管
をコイル状に巻き取って管のコイルを形成し、管の任意
の点がら旋に沿って振動するように管のコイルをコイル
軸回りに振動させることを特徴としている。

光ファイバはガラス系および樹脂系のいずれであって
もよく、要は透明度が高く、コア部外周およびクラッド
部内周に傷がないことが必要である。また、光ファイバ
として、コアとクラッド層からなるファイバ素線、この
ファイバ素線に合成樹脂、金属、セラミックなどでコー
ティングしたもの、ならびにこれらの単心のもの、多心
のもの、およびより線などが用いられる。コート後およ
び／または表面処理後の外径、、複数本の場合の外接円
の外径は光ファイバ挿通の作業性を考慮しなければなら
ない。

金属管は鋼、アルミニュームその他所望の材質の熱処
理接合管であり、ティグ溶接管、高周波溶接管、鍛接管
その他の管を伸管して用いる。金属管の外径と肉厚は、
伸管における断線、最終製品である光ファイバコードの
外径、強度、伸びなどを考慮して決められるが、光ファ
イバ挿通の作業性の点から金属管の内径は光ファイバの
外径より少なくとも0.1mm大きくなければならない。ま
た、長尺の光ファイバコードが要求される場合には、複
数の金属管を長手方向に接続して所要の長さとする。

（作用） この発明の光ファイバコードは、金属管の外径が2mm
以下であるので、光ファイバコードの単位長さ当たりの
重量は小さく、自由に湾曲あるいは真直に延ばすことが
できる。また、光ファイバコードは30m以上の長さにわ
たり接続部がないので、１本の光ファイバコードでもっ
て長距離の延線が可能である。

素管の溶接部または鍛接部の凝固組織が相平衡組織に
回復する熱処理を行うので、溶接部または鍛接部は周方
向に沿って機械的性質が一様である。このため、スプー
ルなどから巻き戻した光ファイバコードは、金属管の巻
きぐせが一定方向に限られるので矯正が容易であり、先
端の振れは小さくなる。したがって、コイリング、ケー
ブル化あるいは延線作業の際に光ファイバコードを装置
に正確にセティングでき、また工具に容易に通すことが
できる。

（実施例） 第１図はこの発明の光ファイバコードの製造工程の一
例を示している。

伸管１における減面率は、光ファイバコードの外径、
強度、伸びを考慮する。つまり、目的とする焼鈍サイズ
を決定する。伸管方法は、単なるダイスによる管引、ロ
ール圧延による管引、管内にダイスを有するフローティ
ングダイス法、固体もしくは液体圧伸管方法などいずれ
の方法でもよいが、材質、伸管方法、速度による完成面
および増肉または減肉の有無および程度に留意しなけれ
ばならない。

焼鈍は、加工硬化の除去および製品での機械的性質の
均一性を得るために実施する。加工硬化の除去について
は、各種金属の加工硬化の度合い、材質および肉圧によ
り最も効果的な温度保持時間、焼鈍方法（ストランド方
式、バッチ方式）、加熱冷却速度が変化することはいう
までもない。また、焼鈍雰囲気も材質により最も適切な
雰囲気が選定されるべきである。たとえば、ステンレス
の光輝焼鈍を大気中ではできず、不活性ガス、H₂、もし
くはアンモニアの分解ガス雰囲気で実施すべきである。
１回の焼鈍だけでは所望の原管に対する減面率を得られ
ない場合は点線で示すごとく、伸管１と焼鈍を繰り返
す。最後の焼鈍は製品の機械的性質の設計に直接かかわ
る因子であり、慎重にその内容を決定しなければならな
い。一方、金属素管は、必ず、溶接部、鍛接部などの異
った組織を有しており、これらは製品の円周部位による
機械的性質の変化の原因となる。この円周部位による機
械的性質の変化は、細径金属管にくせを与えることにな
り施工上好ましくない。したがって、溶接部、鍛接部な
どの異なった組織を他の部位の組織と同一もしくは機械
的性質が同程度の組織になるまでの条件にて少なくとも
１回の焼鈍を実施する。単なる加工硬化を除去する目的
で実施する焼鈍と比較すると温度はより高温に保持時間
は長くならざるを得ない。

伸管２は光ファイバコードの外径、強度、伸びを考慮
し、伸管１と同様に行なう。

管洗浄は必ずしも必要ないが、管内面および／または
外面を表面処理する場合の前処理として、もしくは単純
に管内残留物を除去するために行なう場合がある。たと
えば、炭素鋼管の大気焼鈍では内面にスケールが発生
し、伸管２によって管内面から脱離して残存する。単純
な管内残留物の除去を目的とする場合は、高圧ガスの管
内注入で目的を達成することができるが、その圧力は管
内径、管長、および管の耐圧力を考慮しなければならな
い。管内面および／または外面を表面処理する場合の前
処理として実施する場合は、脱脂液、酸洗液などによる
洗浄、およびこれらの液を残さないための水洗浄や中和
液による処理が必要となる。

表面処理も必ずしも必要でないが、使用している金属
が炭素鋼の場合で、しかも耐錆性を要求している場所に
供される場合は、Cuめっき、Niめっき、ステンレスめっ
き、溶射、有機系物質コート、セラミックコートなどに
よる表面処理を実施する必要がある。もちろん、これら
表面処理の要否は材質および使用に供される場所での種
々の要求によって異ることはいうまでもない。

コートは光ファイバのハンドリング改善、識別および
光ファイバを挿通する際のクッション材としての目的を
有するが、ハンドリング方法および光ファイバ挿通条件
の選定によりその要否および必要な場合はコート厚さは
決定される。コートを有機系物質で実施するか、無機系
物質（金属やセラミック）で実施するかは光ファイバコ
ートの要求される耐熱性によて選定される。コート方法
はコート材によって異り、適切に選定すべきである。

つぎに、上記のようにして準備された金属管に光ファ
イバを挿入する装置およびその方法の例について説明す
る。

第２図は上記光ファイバコードの製造装置の全体図、
および第３図はは振動テーブルの平面図である。

架台11は振動しないように床面９に強固に固定されて
いる。架台11上面の四隅には振動テーブル支持用のコイ
ルばね18が取り付けられている。

架台11上には、支持ばね18を介して正方形の盤状の振
動テーブル14が載置されている。振動テーブル14の下面
から支持フレーム15が下方に延びている。

振動テーブル14の支持フレーム15には、一対の振動モ
ータ21,22が取り付けられている。振動モータ22は振動
モータ21を振動テーブル14の中心軸線Ｃ周りに180度回
転した位置および姿勢にある。また、振動モータ21,22
は、これらの回転軸が上記中心軸線Ｃを含む垂直面にそ
れぞれ平行であり、かつ振動テーブル面に対して互いに
逆方向に75度傾斜する姿勢となっている。振動モータ2
1,22は回転軸の両端に不平衡重錘24が固着されており、
不平衡重錘24の回転による遠心力により振動テーブル14
にこれの面に対し斜め方向の加振力を与える。この一対
の振動モータ21,22は、振動数および振幅が互いに一致
し、加振方向が互いに180度ずれるように駆動される。
したがって、この一対の振動モータ21,22による振動を
合成すると、中心軸が振動テーブル14の中心軸線Ｃと一
致するら旋に沿うようにして振動テーブル14は振動す
る。振動テーブル14は上記のように支持ばね18を介して
架台11に取り付けられているので、振動テーブル14の振
動は架台11に伝わらない。

ボビン軸が振動テーブル14の中心軸線Ｃに一致するよ
うにして、ボビン27が振動テーブル14上に固定されてい
る。ボビン27には光ファイバ７が挿通される管１がコイ
ル状に巻き付けられ、この管のコイル５の下端から光フ
ァイバ７が管内に供給される。光ファイバに過大な曲げ
応力を与えないために管のコイル５の直径は150mm以上
であることが望ましい。この実施例では、光ファイバ７
は光ファイバ素線に樹脂をプレコートしたのものであ
り、管１は鋼管である。ボビン27は振動モータ21,22の
振動を確実に受けるようにこれの下部フランジ29の外周
縁がそれぞれ振動テーブル14に固定治具31で固定されて
いる。第４図に示すように、ボビン27は胴部28の円周方
向にボビン軸心方向に凹凸が連続するように溝30をシェ
ーパ加工により設けてあり、溝30に管１が密接するよう
になっている。管１をこのようにボビン27胴部の溝30内
に密接すると、ボビン27の振動を精度良く管１に伝達で
き、光ファイバ７の振動挿通を円滑かつ効率良く行うこ
とが可能となる。

ボビン27の側方に光ファイバ供給装置33の供給スプー
ル34が配置されている。供給スプール34は軸受台35に回
転可能に支持されている。供給スプール34はこれに巻き
付けられた光ファイバ７を繰り出して、コイル状の管１
に供給する。供給スプール34が光ファイバ７を繰り出す
位置は、光ファイバ７の管１への供給位置とほぼ同じ高
さにある。

供給スプール34に隣接して駆動モータ38が配置されて
おり、供給スプール34と駆動モータ38とはベルト伝動装
置40を介して作動連結されている。供給スプール34は駆
動モータ38により回転駆動され、光ファイバ７を繰り出
して、ボビン27に巻き付けられた管１に光ファイバ７を
供給する。

供給スプール34の光ファイバ繰出し位置に近接して保
持ガイド43が設けられている。保持ガイド43は、供給ス
プール34から繰り出された光ファイバ７を保持する。

保持ガイド43に続いて光ファイバ送給状態検出装置47
が配置されている。光ファイバ送給状態検出装置47は、
支持柱48およびこれに取り付けられた光ファイバ高さ位
置検出器49から構成されている。光ファイバ高さ位置検
出器49はイメージセンサとこれに対向して配置された光
源とからなっており、光ファイバ７の通過位置にあって
光ファイバ７のたるみ具合を検知する。イメージセンサ
としてCCDラインセンサが用いられる。

光ファイバ送給状態検出装置47には回転速度制御装置
52が接続されており、回転速度制御装置52は検出装置47
からの信号に基づき前記駆動モータ38の電源39の電圧を
制御する。すなわち、光ファイバ７が光ファイバ高さ位
置検出器49を光源から遮断する高さ位置に応じて駆動モ
ータ38の回転速度、つまり光ファイバ７の繰出し速度を
制御する。このように供給スプール34を駆動回転し、管
１内の光ファイバ７の移送状態に応じて供給スプール34
の回転速度を変化あるいは場合によっては停止すること
により、光ファイバ７を常に所要の供給速度範囲内で供
給することができる。換言すれば、光ファイバ７が張り
過ぎあるいはたるみ過ぎにならず、最も良好な状態（第
２図に示すような若干たるんだ状態）に維持できる。こ
の結果、光ファイバ７自体に負担を与えずに、すなわち
光ファイバ７の挿通に抵抗を与えることなく、光ファイ
バ７を管１へ何等の支障なく挿通することができる。ち
なみに、直径が0.4mmの光ファイバを内径0.5mmの鋼管に
挿入する場合、光ファイバに加わる光ファイバ供給側に
向う力が20gf以上であると、光ファイバは管内に入って
行かない。

光ファイバ送給状態検出装置47と管入口端２との間に
防振ガイド54が設置されている。この防振ガイド54によ
って管１端外の振れが抑止され、光ファイバ７が傷付く
ことなくかつ光ファイバ７の振動移送に何らの抵抗を与
えることなく、良好な移送状態を維持することができ
る。

防振ガイド54の円筒部56には、潤滑剤が満たされた潤
滑剤供給器59が取り付けられている。潤滑剤としてカー
ボン、タルク、あるいは２硫化モリブデンなどの粉末よ
りなる固体潤滑剤が用いられる。潤滑剤は潤滑剤供給器
59から円筒部56内に落下し、ここを通過するときに光フ
ァイバの表面に潤滑剤が付着する。

上記第１入口端は、別個に製作した防傷ガイド61が固
着されている。防傷ガイド61はプラスチックのような摩
擦係数の小さい材料からなり、外方に向って曲面をもっ
て拡開したテーパ状のガイド部62を備えている。この防
傷ガイド61が上記のような構造をしているので、光ファ
イバ７は容易に管１内へ挿通されると同時に、挿通後光
ファイバ７は傷を生じることなく、確実かつスムースに
管１内に移送される。

つぎに、上記のように構成された装置により管１に光
ファイバ７を挿通する方法について説明する。

予め、ボビン27に管１をコイル状に巻き付けてコイル
５を形成するとともに、供給スプール34にもファイバ素
線にプレコートされた光ファイバ７を巻いておく。つい
で、コイル軸と振動テーブル14の中心軸線Ｃが一致する
ようにして、管１を巻き付けたボビン27を振動テーブル
14上に固定する。そして、供給スプール34から光ファイ
バ７を引き出し、保持ガイド43、光ファイバ送給状態検
出装置47および防振ガイド54を経由して光ファイバ７の
先端部を防傷ガイド61から管入口部に挿入する。管入口
端２は管のコイル５の最下端に位置しており、光ファイ
バ７は管のコイル５のほぼ接線方向に沿って管１内に挿
入されるようになっている。

光ファイバ７は初め手によりコイル状の管内に５〜20
m押し込まれる。これにより、管の振動によって光ファ
イバは管内面によって十分な搬送力が与えられ、光ファ
イバは確実に管内に入って行く。なお、押込み長さ（初
期挿入長さ）は、管の内径、光ファイバの外径、および
光ファイバと管内壁面との間の摩擦係数によって決めら
れる。初期挿入において、管に振動を与えながら光ファ
イバを挿入すると、挿入は容易となる。また、光ファイ
バが管内に滑らかに入って行くためには光ファイバと管
との間にある程度のクリアランスが必要であり、0.1mm
以上であることが望ましい。さらに、同様な理由によ
り、管のコイルの直径は150mm以上、好ましくは300mm以
上であることが望ましい。

つぎに、振動モータ21,22を駆動すると、振動モータ2
1,22は前述のような位置および姿勢で振動テーブル14に
取付けられているので、振動テーブル14は中心軸線Ｃの
周りのトルクおよび中心軸線方向の力を受ける。この結
果、振動テーブルの任意の点は、第２図に示すら旋Ｈに
沿うような振動をする。この振動は、振動テーブル14か
ら更に固定金具31、ボビン27および管のコイル５を順次
介して光ファイバ７に伝達される。

この振動の種類、光ファイバの物性、管の内径等によ
り光ファイバの動きは変化するが、光ファイバは次のよ
うにして管内を進行するものと考えられる。

第５図に示すように、管内壁底面はＯを中心に振動Ｖ
にて振動している。この振動角度はθで、最大加速度は
重力の加速度ｇのｎ倍（ｎ sinθ＞１）である。光フ
ァイバは管内壁底面と全線にわたって接触しているとは
考え難いのでピッチＬにて接触しているものとする。そ
の接触点をａとする。接触点ａは管内壁底面の鉛直方向
の加速度が下向きにｇに等しくなった時、すなわち離脱
線l₁上の離脱点P₁にて離脱し放たれる。放たれた光ファ
イバはその時の速度v₁、放射角θにて飛行を開始する。
一方、非接触点ｂは光ファイバが剛性なはないので、接
触点ａと異った運動をする。すなわち、接触点ａ程の上
昇力は振動ｖによっては得られず、離脱線l₁上で放出さ
れた後は、接触点ａの動きに連れて生じる下降力を受け
る。この結果、最初の接触点ａと異なる新たな接触点b₁
にて着地線l₂上に着地する。この時の管内壁底面の振動
ｖが上昇する方向であれば、そのまま上昇を続け離脱線
l₁上にて放たれる。振動ｖが下降する方向の時の着地で
あれば、一旦最下方まで下降した後、上昇を開始し同様
に離脱線l₁上にて放たれる。このようなうねり運動が各
振動毎もしくは数回の振動毎に繰り返され、光ファイバ
は管内を進行する。最も効率的な状態は各振動の上昇中
の着地線l₁が離脱線l₂一致し、光ファイバが着地したと
同時に飛行を開始する状態である。

なお、厳密には管内壁底面と光ファイバとの間の摩擦
現象、反発現象等を考慮すべきである。飛行する光ファ
イバが管内壁上面に接触する場合は異なる進行状態にな
ることはいうまでもない。

また、ｎ sinθ≦１の場合には、光ファイバは飛行
せず、管内壁底面と光ファイバとの間の摩擦状態によっ
ては滑動して進行する状態を呈する。

光ファイバ７は上記のように管１の内壁から受ける力
のコイル円周方向成分によって推進され、管内に入って
行く。コイル軸と振動テーブル14の中心軸線Ｃが一致し
ているので、管内の光ファイバ７は中心軸線Ｃを中心と
して円運動（第３図の例では反時計方向Ｐの円運動）を
行う。

再び第２図に戻って説明する。

上記ら旋状振動を振動テーブル14を介して管のコイル
５に与えると、振動の物品搬送力によりコイル５下方の
管入口端２から供給した光ファイバ７は連続的に管１内
に進入して行く。すなわち、光ファイバ７は供給テープ
ル34から繰り出されて、保持ガイド43、光ファイバ送給
状態検出装置47、防振ガイド54、防傷ガイド61、管入口
端２、コイル状の管１、管出口端３の順にコイル５の振
動により移動し、所定時間後にコイル５全体に挿通され
る。

上記光ファイバ７の挿通中において、管内挿通速度に
何等かの要因により変動が発生すると、これは光ファイ
バ高さ位置検出器49の位置における光ファイバ７の送給
状態に影響を与え、これが検出器49により直ちに検出さ
れる。すなわち、光ファイバ高さ位置検出器49が光ファ
イバ７の張り過ぎを検出したなら、その信号が駆動モー
タ38へ送られスプール回転速度をアップして光ファイバ
７の供給速度を速くする。また、光ファイバ７のたるみ
過ぎを検出したなら、同様に駆動モータ38を制御して光
ファイバ７の供給速度を遅くする。このようにして光フ
ァイバ７の異常な移送状態は直ちに検知され、修正さ
れ、正常な移送状態に復帰する。

上記光ファイバ挿通方法では、光ファイバに一端から
押込み力を加えるのではなく、管全体を振動させて管内
の光ファイバに管内壁面により前進力を与えるようにし
ている。したがって、管内の光ファイバは各部に一様な
前進力が作用し、光ファイバ余長は管長手方向について
均一に分布する。

再び第１図に戻り光ファイバコードの製造工程につい
て説明する。

光ファイバ挿通後に必要に応じて管内の雰囲気を所望
の高圧ガスによってガス置換することもできる。

管内発泡は、光ファイバを管内に固定するために発泡
スチロールなどの加熱発泡性有機物質、あるいは水ガラ
ス乾燥粉末などの加熱発泡性無機物質を使用する。発泡
物質の種類や量は、発泡物質による光ファイバへの加圧
力と光ファイバコードの耐熱性への要求の有無によって
選定する。前述のコート工程でこれらの発泡物質をコー
ト材として使用すれば、これらの粉末を充填する必要も
なく、発泡物質による加圧力の均一化を図ることができ
る。

加熱延伸は、管と光ファイバもしくはファイバ心線と
の間隙を埋めるためより細い光ファイバコードを得るた
めに実施する。特開昭59−73448で開示されている方法
でもよいが、この方法では伝送損失が加熱延伸する前の
光ファイバよりも大きくなる欠点を有している。改善の
例として半溶融・軟化状態にある光ファイバに対して重
力場の影響を除くことが考えられる。すなわち垂直にし
て加熱延伸を行なうことは有効な改善方法である。

表面処理は、前工程における表面汚染物質の除去、表
面の耐錆処理、識別のための着色処理、および前工程で
の光ファイバへの歪除去を目的として実施する。表面汚
染物質の除去は汚染物質の種類により、脱脂、酸洗、単
なる洗浄が実施される。もちろん、これらの組合せも可
能である。耐錆処理は表面汚染物質を除去したのちに、
めっき、酸化皮膜形成、塗装などにより実施される。着
色処理は適当な方法で実施可能である。また、歪除去は
光ファイバを半溶融・軟化状態にして、コア部およびク
ラッド部表面、および内部に存在する歪を加熱により回
復することを目的として実施される。光ファイバの材質
により処理温度、保持時間は考慮されねばならない。重
力場の影響を除去するために光ファイバを垂直状態にし
て処理する方法が望ましい。

両端シールは、光ファイバを固定すること、および保
管中に大気の管内への侵入を防ぐことを目的としている
ので、ガス置換を実施した場合は必要である。その他の
場合は使用されるときの要求に合せて実施すればよい。
有機系シール材や石英よりも低融点の金属などのシール
材を、ファイバの材質、シール目的、使用される場合の
要求に合せて実施する。

なお、光ファイバコードの仕様によっては、上記管内
発泡、加熱延伸あるいは表面処理を省略してもよい。

（製品例） 素金属管は外径10.3mm、肉厚0.9mmのステンレスTIG溶
接管（SUS304）で、第１図に示す伸管１、焼却、伸管２
および管洗浄を次の条件で順次行なった。

第１伸管１工程：外径8.0mm、肉厚0.6mmに伸管 第１焼鈍工程:H₂ガス、1050℃の雰囲気中で１時間焼鈍
（バッチ方式） 第２伸管１工程：外径5.0mm、肉厚0.4mmに伸管 第２焼鈍工程:H₂ガス、1050℃の雰囲気中で５分焼鈍
（ストランド方式） 第３伸管１工程：外径3.0mm、肉厚0.3mmに伸管 第３焼鈍工程:H₂ガス、1050℃の雰囲気中で５分焼鈍
（ストランド方式） 第４伸管１工程：外径1.5mm、肉厚0.15mmに伸管 第４焼鈍工程:H₂ガス、1050℃の雰囲気中で５分焼鈍
（ストランド方式） 伸管２工程：外径1.0mm、肉厚0.10mmに延伸 管洗浄:10気圧のArガスを管内に通す。

上記のようにして得られたステンレス鋼管に次の条件
で下記の光ファイバを第２図に示す装置により挿通し
た。

鋼管コイル：長さ10kmのステンレス鋼管を巻胴径1200
mmの鋼製ボビンに整列巻（10層巻）した鋼管コイル 光ファイバ：石英ガラス光ファイバ（径125μｍ）にシ
リコーン樹脂コーティングした径0.4mmの光ファイバ 振動条件：本実施例で用いる鋼管コイルは巻層が10層で
あるので、管のどの部分もほぼ同一の振動条件となる。
コイルの水平面に対する振動角度15度 振動数 20Hz 全振幅の垂直成分 1.25mm 挿通結果：初期挿入長さ 8m 移送速度 2m/min 挿通時間 5,000min 余長 5m 上記のようにして得られた外径1.0mmの光ファイバコ
ードは、光ファイバが切断されることなく全長10kmにわ
たって挿入された。したがって、１本の光ファイバコー
ドで10kmの長さを途中接続することなく延線可能であ
る。これに対して、従来の外径2.0mmの光ファイバコー
ドを用いるとすれば、最大長さが30m未満であるので、1
0kmの延線を行なうとすると、光ファイバコードを約330
箇所以上で接続しなければならない。

この実施例により製造された光ファイバコードは余長
が均一に分布しているので、光ファイバコードが局部的
に加熱され、あるいは局部的に張力が加えられても、そ
の部分に舵行あるいはうねりとして貯えられている余長
が延びて光ファイバに加わる張力を吸収する。また、長
尺の光ファイバコードのいずれの部分を切り取っても、
切り取った部分は所要の余長を備えている。したがっ
て、過大な張力が加わって光ファイバが切断されること
はない。また、光ファイバは、温度が変化しても殆ど伝
送損失は生じない。

また、この実施例の光ファイバコードは前記のような
熱処理を施しているので、機械的性質が管円周方向につ
いて実質的に均一であり、光ファイバコードは何れの方
向にも一様に湾曲するので、巻きぐせ、コイルぐせ、あ
るいはこれらを矯正した後のくせは、大きさおよび方向
が一定している。したがって、コイリング、ケーブル化
あるいは延線作業が容易となる。

この矯正後のくせの安定性を評価する方法として第６
図に示すターゲット試験が有効である。所定径のスプー
ルに巻き取った試験用光ファイバコードを、送給ローラ
で巻き戻して押し進め、矯正ローラに通して巻きぐせを
とる。ついで、固定されたガイドチップを通過させ、チ
ップ間距離Ｌの位置にて、鉛直下点０とのずれ距離Xn値
およびYn値を測定する。チップ下端部にて光ファイバコ
ードを切断し、送給ローラにて再度送給し、つぎのXn値
およびYn値を測定する。この測定を所定回数くり返す。
ガイドチップの長さと内径は、そこで新たなくせを生じ
ないものでなければならない。チップ間距離Ｌは、スプ
ール巻径によって左右される巻きぐせの大きさよって決
定すべきである。測定精度を向上させるためにはＬは大
きい方が良いがＬの長さ中の細かいくせは測定できな
い。測定回数はズプール巻径によって左右される巻きぐ
せの大きさおよびチップ間距離を考慮して決める。外径
2.0mm以下で肉厚0.05〜0.8mmの細径金属被覆管光ファイ
バコードのターゲット試験の場合スプール巻径300mm
φ、チップ間距離180mm、ガイドチップ長さ10mm、内径
は光ファイバコード外径より0.1mm大きい径、測定回数
は20回とする。ターゲット性は、20コのXn値およびYn値
の平均値から平均着地点を求め、各測定点と平均着地点
のずれ距離lnを求め、その平均距離と標準偏差にて評価
する。

供試材として、 従来例：SUS304 外径1mm、肉厚0.10mm、光ファイバ
（径0.4mm）を挿入しながらレーザ溶接でフープをシー
ルしたもの（造管後熱処理なし） 本発明：上記（製品例）のTIG溶接管（SUS304）を熱処
理して伸管した外径1mm、肉厚0.10mmのステンレス鋼管
に光ファイバ（径0.4mm）を振動挿通したもの。

各熱処理（第１〜第４焼鈍工程）条件を1050℃×５分
間として製造したもの。

最初の熱処理（第１焼鈍工程）条件を1050℃×１時
間、以降の熱処理（第２〜第４焼鈍工程）条件を1050℃
×５分間として製造（製品例と同じ）したもの。

第７図にこれらのXn値およびYn値のプロット図を示
す。平均距離および標準偏差を第１表に示す。

SUS304原管より、伸管（第１伸管１工程）された外径
8.0mm、肉厚0.6mmについて、伸管後、1050℃×５分間の
熱処理（第１焼鈍）を実施したもの、1050℃×１時間の
熱処理（第１焼鈍）を実施したもののビッカース硬度値
を第８図に示す。

これらの結果から、ファイバを挿入しながらレーザ溶
接でシールする場合は溶接後の熱処理ができないため、
溶接部の組織が残存し、円周部位によって塑性変形抵抗
が異なり、矯正が安定しないことを示している。熱処理
を加えることにより、この円周部位での塑性変形抵抗の
均一化が計れる。また、この均一化は供試材のように
通常の加工硬化除去熱処理によってもできるが、供試材
のように溶接後の凝固組織を完全に相平衡組織に回復
させる熱処理を実施するとその均一性は向上する。

供試材（管外径1.4mm、肉厚0.3mm、光ファイバ径0.4m
mφ）を軟鋼として同様のターゲット試験を実施した結
果を第２表に示す。

従来例：′光ファイバを挿入しながらレーザ溶接でフ
ープをシールしたもの（造管後熱処理なし） 本発明：原管は外径12.3mm、肉厚1.5mmの高周波溶接管
で、外径2.0mm、肉厚0.38mmまで伸管した後、熱処理
（′は650℃×１時間の焼鈍、′は750℃×2.5時間
の焼鈍）し外径1.4mm、肉厚0.3mmまで伸管した管に光フ
ァイバを振動挿通したもの。

この発明は上記実施例に限られるものではない。

管内への光ファイバの供給は、１本のみに限らず管内
径と光ファイバ径との関連で複数本でも可能である。上
記の説明では光ファイバを素線にプレコートしたもの、
光ファイバを挿通する管を鋼管として説明したが、もち
ろんこの組合せに限らず光ファイバあるいはそのケーブ
ルをアルミ管、その他の金属管に挿通する等色々な具体
例が考えられる。

（発明の効果） この発明の光ファイバコードは金属管が外径2mm以下
であるので、光ファイバコードの単位長さ当たり重量は
小さく、取扱いが容易であり、また耐圧性に優れてい
る。したがって、海底ケーブルとして深海の敷設に適し
ている。また、光ファイバコードの単一長さが30m以上
の長さであるので、１本の光ファイバコードでもって継
目なく長距離にわたり延線でき、光ファイバ接続による
伝送損失の低下を防ぐことができる。

さらに、巻きぐせ、コイルぐせ、あるいはこれらを矯
正した後のくせは、大きさおよび方向が一定しているの
で、コイリング、ケーブル化あるいは延線作業が容易と
なる。

【図面の簡単な説明】 第１図は光ファイバコードの製造工程の一例を示すフロ
ーチャート、第２図は光ファイバを管に挿通するための
装置の一例示す側面図、第３図はその装置の振動テーブ
ルの平面図、第４図は上記振動テーブルへ取り付けられ
るボビンの一例を示す正面図、第５図は管内におれる光
ファイバの搬送原理を説明する図面、第６図はターゲッ
ト試験の説明図、第７図は管先端のずれ距離の分布を示
すグラフ、および第８図は管断面の硬度分布の一例を示
すグラフである。 １……管、５……管のコイル、７……光ファイバ、11…
…架台、14……振動テーブル、21,22……振動モータ、2
7……ボビン、33……光ファイバ供給装置、38……駆動
モータ、43……保持ガイド、47……速度差検出装置、52
……制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳賀 博世 相模原市淵野辺５−10−１ 新日本製鐵 株式会社第二技術研究所内 (72)発明者 矢葺 洋一 東京都中央区築地３丁目５番４号 日鐵 溶接工業株式会社内 (72)発明者 田畑 和文 習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵 溶接工業株式会社習志野工場内 (72)発明者 佐伯 信郎 東京都中央区築地３丁目５番４号 日鐵 溶接工業株式会社内 (72)発明者 福島 新一 習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵 溶接工業株式会社習志野工場内 (72)発明者 尾添 邦幸 東京都中央区築地３丁目５番４号 日鐵 溶接工業株式会社内 (56)参考文献 実公 昭50−12371（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外径が2mm以下の金属管内に光ファイバが
   間隙をもって振動により挿通されたコード単一長さが30
   m以上の光ファイバコードを製造する方法において、溶
   接金属素管または鍛接金属素管を伸管し、前記素管の溶
   接部または鍛接部の凝固組織が相平衡組織に回復する熱
   処理を少なくとも１回行い、前記熱処理した管を更に伸
   管し、前記伸管した管をコイル状に巻き取って管のコイ
   ルを形成し、任意の点がら旋に沿って振動するように管
   のコイルをコイル軸回りに振動させることを特徴とする
   光ファイバコードの製造方法。