JP2679446B2 - 金属管被覆光ファイバケーブルの製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属管被覆光ファイバケ
ーブルの製造方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信ケーブルの出現に伴い、
光ファイバ又は光ファイバ束（以下単に「光ファイバ」
と呼ぶ）を金属管で外装したケーブル所謂金属管被覆光
ファイバケーブルが提案されている。この金属管被覆光
ファイバケーブルとしては、光ファイバが金属管に密着
すること無く、緩やかに装填される構造のものが知られ
ている。この構造において、ケーブルに張力又は側圧が
作用すると、光ファイバにはその力が伝達されないの
で、光の伝送効率を低下させることがない。

【０００３】金属管被覆光ファイバケーブルは、上記の
ような光伝送効率上好ましい構造とするためには、敷設
後や事後の加工時において生じる張力又は温度を予想し
た上で、金属管の長さに対する光ファイバの長さの割
合、即ち余長率を予め所定値となるように、金属管被覆
光ファイバケーブルを製造する必要がある。この余長率
を所定値にししつ金属管被覆光ファイバケーブルを連続
的に製造する技術が特開昭６１−１７４４７号に開示さ
れている。

【０００４】この技術では、金属ストリップ１２を金属
管にダイス２４で引抜き成形する際に、光ファイバ１８
に所定の式で定まる後方張力を印加し、テンション装置
２６により牽引される金属管被覆光ファイバケーブル１
１をリール４６で巻き取る。ケーブル１１がリール４６
に巻き取られると、チューブ１４は弾性的なスプリング
バック現象により収縮する。しかし、光ファイバ１８に
は所定の後方張力が印加されているので、チューブ１４
の収縮による圧縮歪みは光ファイバ１８には残留しな
い。このため、光の減衰は生じないようになっている。

【０００５】ここで、所定の式とは、ケーブル製造後
に、光ファイバ内の残留応力を実質的にゼロにするため
のもので、光ファイバが成形ダイスに進入する際の光フ
ァイバの後方張力歪みを、成形ダイスの出口側でのチュ
ーブの弾性的な張力歪みに等しくするという条件の下に
規定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、上
述のように、所定の式は、光ファイバが成形ダイスに進
入する際の光ファイバの後方張力歪みを、成形ダイスの
出口側でのチューブの弾性的な張力歪みに等しくすると
いう条件の下に規定されている。

【０００７】ところで、ケーブル１１を引出すのに要す
る力は、テンション装置２６によって加えられている。
このテンション装置２６は、ケーブル１１と巻取ドラム
との摩擦力を利用している。従って、この摩擦力により
チューブ１４及び光ファイバ１８に、引張り力が作用す
ることになる。そして、チューブ１４と巻取ドラムとの
間の摩擦係数は、光ファイバ１８とチューブ１４との間
の摩擦係数とは一般的に異なるので、チューブ１４及び
光ファイバ１８の歪みは、成形ダイス通過時とは異なっ
た値になる。そこで、チューブ１４及び光ファイバ１８
の歪みの関係、即ち余長率は、本来的には、チューブ１
４と巻取ドラムとの間の摩擦係数及び光ファイバ１８と
チューブ１４との間の摩擦係数を考慮に入れて、テンシ
ョン装置２６出側でのチューブ１４及び光ファイバ１８
について決定すべきであるのに、上記従来技術ではこの
点の配慮がなされていない。

【０００８】また、ケーブル１１が巻取ドラムに巻かれ
た際、張力を印加された光ファイバ１８はチューブ１４
の内側周面にくっついて巻かれるので、チューブ１４の
中心軸で考えたチューブ１４の周長さと、光ファイバ１
８の周長さとの間に差が生ずるので、余長を検討する場
合、この周長差も考慮する必要があるが、上記従来技術
ではこの点の配慮がなされていない。

【０００９】更に、上記従来技術では、余長を、許容値
の範囲内で、一定に制御することを目的にしている。し
かし、光ファイバケーブルの敷設状態により、または光
ファイバケーブルを用いて更に撚体を形成する場合に
は、余長を正、または負に制御しておくことが望ましい
場合があるが、この点についての配慮もなされていな
い。本発明は上記のような問題点を解消できるようにし
た金属管被覆光ファイバケーブルの製造方法及びその装
置を提供することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の金属管被覆光フ
ァイバケーブルの製造方法は、金属ストリップから金属
管を成形する成形工程と、前記金属管内に光ファイバ又
は光ファイバ束を装填する工程とを有する金属管被覆光
ファイバケーブルの製造方法において；前記製造方法
は、金属管に対する光ファイバ又は光ファイバ束の長さ
を調節する余長調整工程を有し；この余長調整工程は、
前記金属管並びにこの金属管内部に装填される光ファイ
バ又は光ファイバ束を牽引手段により牽引し且つそれら
の張力を徐々に減少させる張力可変行程と、前記光ファ
イバ又は光ファイバ束の張力を調節する光ファイバ張力
調整工程と、前記金属ストリップ又は金属管の張力を調
整する金属管張力調整工程とを有し；金属管に対する光
ファイバ又は光ファイバ束の長さの比を、当該比に寄与
する成分（ε）を以下の関係式に基づき求めて、これを
調節することを特徴とする金属管被覆光ファイバケーブ
ルの製造方法。

【００１１】

【数７】 ここで、ε_SSは前記張力可変行程直前における金属管の
歪み；ε_FSは前記張力可変行程直前における光ファイバ
又は光ファイバ束の歪み；ε_FOは前記張力可変行程中に
おける光ファイバ又は光ファイバ束の非常に小さな所定
の歪みの値；μ_S は前記牽引手段と金属管との間の摩擦
係数；μ_F は金属管と光ファイバ又は光ファイバ束との
間の摩擦係数；である。

【００１２】そして、必要により牽引手段としての回転
ドラムに巻回される金属管と光ファイバとの周長差を考
慮して金属管に対する光ファイバ又は光ファイバ束の長
さの比に寄与する成分（ε）を調節する。更に、必要に
より、牽引手段通過後又は回転ドラムに巻取り後の金属
管の張力を調節することにより、余長率を所望の値に調
節する。

【００１３】

【作用】上記のように、牽引手段と金属管との間の摩擦
係数及び金属管と光ファイバ又は光ファイバ束との間の
摩擦係数を考慮して、金属管に対する光ファイバ又は光
ファイバ束の長さの比（ε）を調節するので、実態に即
して余長率を調節することができる。

【００１４】また、必要により牽引手段としての回転ド
ラムに巻回される金属管と光ファイバとの周長差を考慮
して金属管に対する光ファイバ又は光ファイバ束の長さ
の比（ε）を調節することにより、余長率を正しく調節
することができる。

【００１５】更に、必要により、牽引手段通過後又は回
転ドラムに巻取り後の金属管の張力及び光ファイバ又は
光ファイバ束の張力を調節することにより、余長率を所
望の値に調節することができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す全体構成図で
ある。

【００１７】図に示すように、金属管被覆光ファイバケ
ーブルの製造装置は、金属ストリップ１を成形し両側端
を突合わせて金属管に成形する第１組立体３と第２組立
体４とからなる組立体２と、第１組立体３と第２組立体
４との間に設けられ、成形された金属管内に光ファイバ
５を導入する光ファイバ導入手段６と、組立体２の後段
に設けられた、例えばレーザ溶接手段である、溶接手段
７を有する。

【００１８】溶接手段７の後段には計測部８と絞り手段
９が連設されている。この絞り手段９とケーブル巻取機
１０との間に、張力可変手段１１と金属管張力調整手段
１３とからなる牽引手段を有する。

【００１９】この張力可変手段１１と、金属管張力調整
手段１３と、組立体２の前段に設けられた金属ストリッ
プ１の張力調整手段１４及び光ファイバ５の張力調整手
段１５とにより、光ファイバの金属管に対する相対長
さ、即ち余長を調節する余長制御手段を構成している。

【００２０】組立体２を構成する第１組立体３は、連続
して一列に並べられた複数、例えば５組の成形ローラ対
３１ａ〜３１ｅからなる。各成形ローら対３１ａ〜３１
ｅは順次異なる成形面を有し、連続して送られる金属ス
トリップ１を、図２ａの断面図に示すように、頂部に縦
方向の隙間１６を有するほぼＵ字型の金属管１ａに加工
する。

【００２１】第２組立体４も連続して一列に並べられた
複数、例えば５組の成形ローラ対４１ａ〜４１ｅからな
り、図３ａ〜ｃに示すように、前段の成形ローラ対４１
ａ〜４１ｄの上側ローラは順次幅が小さくなるフィン１
７を有する。そしてフィン１７の金属管１ａの隙間１６
を係合させて、隙間１６が金属管１ａの頂点にくるよう
に位置決めしながら、隙間１６の間隔を小さくし、最終
段の成形ローラ対４１ｅで隙間１６を突合わせ、図２ｂ
に示すように、突合部１８でほぼ完全に閉じられた金属
管１ｂを形成する。

【００２２】光ファイバ導入手段６は、図４の部分断面
図に示すように、光ファイバ５を案内して金属管１ｂに
導入する導入チューブ６１と、この導入チューブ６１に
チューブコネクタ６２で連結された不活性ガス供給チュ
ーブ６３とを有する。

【００２３】導入チューブ６１は、使用するレーザ光に
対する反射率の高い金属、例えば銅又は銅合金からな
り、金属管１ｂの内径より小さな外径に形成されてい
る。この導入チューブ６１は第１組立体３と第２組立体
４との間で金属間１の隙間１６から挿入され、その先端
はレーザ溶接手段７を通り、計測部８の渦流探傷機８１
の手前に位置している。レーザ溶接手段７は、図５に示
すように、金属管１ｂを位置決めする位置決め部７１と
レーザ溶接部７２とからなる。

【００２４】位置決め部７１は、例えば２組のガイドシ
ュー７３、７４と、ガイドシュー７３、７４間に設けら
れたＣＣＤシームモニタ及びガイドシュー７３、７４の
位置を垂直方向と水平方向に微調整するマイクロメータ
７６を有する。レーザ溶接手段７の後段に設けられた計
測部８は、サポートロールスタンド８２と、速度計８３
及び渦流探傷機８１とを有し、溶接状態等を調べる。絞
り手段９はローラダイスからなり、溶接されて密封され
た金属管１ｃの外径を所定の径に絞り、光ファイバ５の
外径に対応した細い金属管１ｄにする。

【００２５】絞り手段９の出側に設けられた張力可変手
段１１は、図６ａ、ｂに示すように、例えば一対のドラ
ム１１ａ、１１ｂを有するキャプスタンからなる。一方
のドラム１１ａの表面は平滑に形成され、他方のドラム
１１ｂの表面には複数の溝が形成され、金属管１ｄが重
なることなしに複数回巻回されている。そして、少なく
とも一方のドラムがモータ機構により回転駆動される。
また、金属管張力調整手段１３も、一対のロール１３
ａ、１３ｂを有するダンサロールスタンドからなり、こ
れらのロールは回転自在であり、一方のロール１３ｂの
位置を矢印方向に移動してロール１３ａ、１３ｂ間の反
力を変えることにより、キャプスタン１１の出側におけ
る金属管被覆ファイバケーブル１２の張力を調整する。

【００２６】なお、牽引手段に、図７に示すように、キ
ャプスタン１１ａ、１１ｂの前段に金属管１ｄを引張る
手段１９を設け、キャプスタン入側の金属管１ｄの張力
を任意に可変できるようにしてもよい。

【００２７】この引張手段として、例えば無限軌道型の
キャプスタンを使用し、金属管１ｄを挟持した状態で引
張ることにより、金属管１ｄを成形スケジュールで必要
とする張力で引張ることができる。そして、無限軌道型
のキャプスタンの送り速度を調整することにより、キャ
プスタン１１ａに送られる金属管１ｄの張力を任意に制
御することができる。

【００２８】また、組立体２に送られる金属ストリップ
１の張力と、導入チューブ６１の光ファイバ導入口に送
られる光ファイバ５の張力を調整する張力調整手段１
４、１５はそれぞれダンサスタンドからなる。このダン
サスタンド１４、１５は金属ストリップ１と光ファイバ
５に係合するプーリ１４ａ、１５ａにかかる錘を動かす
ことにより張力を可変する。次に、上記のように構成さ
れた製造装置により金属管被覆光ファイバケーブル１２
を製造するときの動作を製造工程にしたがって説明す
る。 （１）成形工程

【００２９】金属ストリップ１をダンサスタンド１４で
所定張力に調整しながら、組立体２に金属ストリップを
連続して供給する。組立体２の第１組立体３は送られた
金属ストリップ１を頂部に長さ方向の隙間１６を有する
金属管１ａに成形する。この金属管１ａが第２組立体４
に送られ、隙間１６が第２組立体４の成形ローラ対４１
ａ、４１ｂのフィン１７に順次係合しながら隙間１６を
狭め、最終段の成形ローラ対４１ｅで隙間１６を突合わ
せ、突合部１８で完全に閉じられた金属管１ｄを成形す
る。 （２）光ファイバケーブル挿入工程

【００３０】一方、ダンサスタンド１５で所定張力に調
整された光ファイバ５は、第１組立体３と第２組立体４
との間で金属管１ａの隙間１６から挿入されている導入
チューブ６１を通して連続供給される。同時に導入チュ
ーブ６１に連結された不活性ガス供給チューブ６３から
フアルゴンガスを供給し導入チューブ６１内に送る。

【００３１】なお、ゲルを導入する場合には、光ファイ
バ導入手段６の不活性ガス供給チューブ６３からゲルを
供給することにより、一本の導入チューブを利用して金
属管１ｄ内にゲルを導入することもできる。 （３）溶接工程

【００３２】この導入チューブ６１に挿入されている金
属管１ｂは、例えばレーザ溶接手段７に送られる。この
レーザ溶接手段７に送られた金属管１ｂは成形ローラ対
４１ａ、４１ｂのフィン１７により位置決めされている
から、突合せ部１８を完全にレーザ照射手段から照射さ
れるレーザ光の位置に合せることができる。

【００３３】導入チューブ６１は、溶接位置及び／又は
その近傍で、溶接面とは反対側の金属管内面に弾性的に
圧接されており、熱の影響を抑え、また溶接スパッタの
堆積による溶接阻止を抑制している。また、ゲルやガス
の通入により、熱の影響を更に抑えることができる。

【００３４】また、図８に示すように、サポートロール
スタンド８２のサポートロール８２ａ、８２ｂの及び最
終成形ロール４１ｅを両支点とし、位置決め部７１をパ
スラインに対して、一定距離（ただし、弾性限界の範囲
内に限る）上方又は下方に金属管１ｂを配置させ、金属
管１ｂが非常に小さな三角形の２辺を構成するようにす
る。

【００３５】この時、サポートロールスタンド８２と最
終成形ロール４１ｅの間にある金属管１ｂには、軽度の
張力が付されることになる。このことは、位置決め部７
１が後述の金属ストリップの張力調整手段１４同様、金
属管（特に１ｃ、１ｄ）の張力を調節する手段として機
能することを意味している。また、これにより、レーゾ
溶接位置（図中×印）における金属管１ｂの振動が抑制
される。

【００３６】このようにして、突合せ部１８の位置が調
整された金属管１ｂがレーザ溶接部７２に送られる。レ
ーザ溶接部７２は金属管１ｂの突合せ部１８にガスシー
ル手段７８でアルゴンガスを供給しながら、レーザ照射
手段７７からのレーザ光を照射して突合せ部１８を溶接
する。この溶接部の内面は、導入チューブ６１内流さ
れ、その先端から吹き出して逆流したアルゴンガスによ
りシールされている。 （４）計測、絞り工程

【００３７】このようにして突合せ部１８の溶接が行わ
れ密封された金属管１ｃは計測部８に送られる。計測部
８において、金属管１ｃはサポートロールスタンド８２
で支持されながら速度計８３で、通過速度即ち溶接速度
が計測され、渦流探傷機８１で溶接状態が検査される。

【００３８】渦流探傷機８１を通過した金属管１ｃは絞
り手段９で、内蔵する光ファイバケーブル５の外径に対
応する所定の径に縮径され、金属管被覆光ファイバケー
ブル１２になる。この絞り手段９で金属管１ｃを縮径す
るときに、金属管１ｃには渦流探傷機８１の直前まで導
入チューブ６１が一本だけ挿入されているだれけである
から、金属管１ｃを細くすることができ、簡単に縮径す
ることができる。 （５）牽引・巻取工程 絞り手段９で縮径された金属管被覆光ファイバケーブル
１２は、張力可変手段１１と金属管張力調整手段１３を
通り、ケーブル巻取機１０に巻き取られる。

【００３９】張力可変手段１１のドラムは、モータ機構
を伴い前述の通り回転駆動されるが、金属管張力調製手
段１３のロールは回転自在で、ロール間の反力を変える
ことにより、張力可変手段１１の出側における金属管張
力とケーブル巻取機１０の入側金属管張力を調節する。

【００４０】この金属管被覆光ファイバケーブル１２を
巻き取るときに、密封・縮径された金属管１ｄと光ファ
イバケーブル５を係合させておく必要がある。そこで、
連続運転に先立って、溶接されて密封されたきな金属管
１ｄを手動により張力可変手段１１のキャプスタン１１
ａ、１１ｂに所定回数巻き付けてから牽引し、その先端
を金属管張力調整手段１３を通してケーブル巻取機１０
に取付ける。この状態で、光ファイバケーブル５の先端
をキャプスタン１１ａの手前まで通し、この位置で金属
管を潰すことにより、金属管１ｄの内側に光ファイバケ
ーブル５を係合させる。その後、キャプスタン１１を駆
動しながら金属管１ｄを巻取ることにより、金属管１ｄ
と共に光ファイバケーブル５が導入チューブ６１から引
き出され、金属管被覆光ファイバケーブル１２になって
巻き取られる。 （６）余長制御工程 余長制御工程の説明に先立って、本発明での余長制御の
原理について説明する。余長制御に寄与する成分として
次の３つを考慮している。 ε₁ ；牽引手段としてのキャプスタン前段での制御によ
り決定される成分金属管及び又は金属ストリップの張
力、光ファイバの張力が直接の制御パラメータ ε₂ ；牽引手段としてのキャプスタン後段での制御によ
り決定される成分キャプスタン通過後の金属管の張力が
直接の制御パラメータ ε₃ ：キャプスタン自体により決定される成分巻き付き
長さの差により、余長を減ずる作用をする成分次に上記
各成分について説明する。先ず、ε₁ について図９によ
り説明する。ここで、ε_SSは、キャプスタン前段で金属
管及び又は金属ストリップに生じている歪みで、ε_SS＝
ε_SL＋ε_SB＋αであり、ε_SL；金属管に印加される成形
加工のための張力に起因する歪み。成形加工には金属ス
トリップを金属管に成形する加工と、その金属管を縮径
する加工とがある。

【００４１】回転ドラムのを有するキャプスタンの上流
に無限軌道キャプスタンを設ける場合には、金属管に印
加される成形加工のための張力印加の役割の一部を無限
軌道キャプスタンに果たさせることができる。 ε_SB；金属ストリップに対しダンサースタンドにより印
加される張力に起因する歪み。 α；その他の製造装置、特にパスライン位置を調整手段
７１を上方または下方に調節することにより金属管に生
じる張力に起因する歪みである。また、ε_FSはキャプス
タン前段で光ファイバに生じている歪みで、ε_FS＝ε_FL
＋ε_FB＋βであり、

【００４２】ε_FL；金属管や光ファイバ導入チューブな
どとの接触により光ファイバ又は光ファイバ束に印加さ
れる摩擦力、金属管内に光ファイバ（束）以外の物例え
ば充填材を装填する場合において光ファイバ（束）の相
対運動に対してて生ずる粘性抵抗その他金属管被覆光フ
ァイバケーブルの製造過程で生じる張力に起因する歪
み。 ε_FB；光ファイバ又は光ファイバ束に対しダンサースタ
ンドにより印加される張力に起因する歪み。 β；その他の製造装置、特にパスライン位置調整手段を
上方または下方に調節することにより光ファイバ（束）
に生じる張力に起因する歪みである。但し、ε_FL以外の
ものに限る。

【００４３】そして、上記ε_SS及びε_SBは、キャプスタ
ンに巻かれる角度θに対応してε_S1及びε_F が指数関数
的に減少する。この場合、光ファイバの金属管に対する
摩擦係数μ_F が、金属管のキャプスタンに対する摩擦係
数μ_S より大きいことにより、θがθ_M になったとき
に、ε_F が余長率に殆ど寄与しない程度に小さいε_FOに
なる。この点でのε_S1がε₁ となる。これらの状態を以
下の数式に示す。

【００４４】

【数８】 次に上記ε_S1にε_S2が加算された状態を図１０により説
明する。

【００４５】ε_SEは、バックテンションによる上記ε_SS
に対応するものであり、キャプスタンに巻かれる角度θ
の増加即ち角度（２ｎπ−θ）の減少に従ってε_S2が指
数関数的に増加する。そして、θが上記のθ_M になった
ときに、ε_S1がε₁ に、またε_S2がε₂ になる。ε₁ に
ε₂ が加算されたものが、ε_S で示されている。こうし
て、εを制御することができる。これらの状態を以下の
数式に示す。

【００４６】

【数９】 次に、ε₃ について図１１により説明する。

【００４７】ここで、ｄは金属管の外径、ｔは金属管の
厚さ、ｆは光ファイバ又は光ファイバ束の外径、Ｄは回
転ドラムの直径、Ｌは金属管の中心軸（金属管の巻き付
け長さ）、ｌは光ファイバの中心軸（光ファイバの巻き
付け長さ）である。このε₃ を以下の数式に示す。

【００４８】

【数１０】 なお、Ｄがｔ、ｆ、ｄに比べて、相当に大きいときに
は、上記ε₃ を無視できる。

【００４９】なお本発明におけるこれらの式は、余長率
に寄与する成分を規定するものであって、それ自体が直
接余長率を規定する場合のみに本発明を限定するもので
はない。例えば、キャプスタン１１の後段に金属管に塑
性加工を施す矯正ロール群を設置すると、金属管は加工
後縮む。すると、この矯正ロール群の採用により余長制
御が可能になる。このような場合であっても、最終的な
余長率には、上記式で定まる成分が含まれるのであっ
て、ただ矯正ロール群による成分が付加されたに過ぎな
い。次に、余長制御工程について説明する。

【００５０】金属管光ファイバケーブル１２をキャプス
タン１１ａ、１１ｂに巻き付けて引張ると、金属管光フ
ァイバケーブル１２の金属管１ｄとキャプスタン１１
ａ、１１ｂとの間の摩擦力により張力が働く。この摩擦
力は巻き始めで大きく、その後次第に小さくなるため、
張力も巻き始めで大きく、巻き数に応じて次第に小さく
なる。そして金属管１ｄの巻き付け部には、この張力に
対応した伸びが生じる。即ち、当初は大きな伸び状態に
あるが、それが徐徐に小さな伸び状態となり、その過程
で金属管と回転ドラムとの間に滑りが生じる。

【００５１】例えば通常運転時に、幅４mm、厚さ０．１
mmのステンレス鋼ストリップ１を使用し、外径１．３mm
の金属管１ｃに加工した後、外径１．０mmの金属管１ｄ
に絞った場合、キャプスタン１１ａの入側における金属
管１ｃの張力約２０kgf になるように、張力調整手段１
４で金属ストリップ１の張力を調整すると、この張力に
より金属管１ｄには＋０．３０％の伸びが生じる。この
とき、例えば外径が１２５μm の光ファイバ５の張力を
張力調整手段１５で調整し、キャプスタン１１ａの入側
で約２５gfの張力が作用するようにすると、＋０．０３
％の伸びが生じる。

【００５２】ある条件下におけるこの金属管１ｄのキャ
プスタン１１ａ、１１ｂにおける巻付回数に対する、金
属管１ｄと光ファイバ５の伸びの関係を、横軸にキャプ
スタン１１ａ、１１ｂに対する巻付回数をとり、縦軸に
は金属管１ｄの伸び率％をとって図１２に示す。図１２
において、曲線Ｅは金属管１ｄの伸び率の変化特性、曲
線Ｆは光ファイバ５の伸び率の変化特性を示す。曲線Ｅ
で示すように、金属管１ｄをキャプスタン１１ａ、１１
ｂに６回巻き回すと、金属管１ｄが張力調整手段１３に
送られるときの伸びは最終的に非常に小さくなる。ま
た、曲線Ｆで示すように、光ファイバ５は１回半巻き回
した状態で伸びは殆ど零になってしまう。

【００５３】このように、１回半巻き付けて光ファイバ
５の伸びが零になったときに、金属管１ｄには＋０．１
９％の伸びがある。そして、金属管１ｄがキャプスタン
１１ａ、１１ｂに６回巻き付いた直後には、金属管１ｄ
の張力が殆ど零のなるので、金属管１ｄの伸びもほぼ零
になる。すなわち、６回巻き付いた後には、１回半巻き
付けたときより、金属管１ｄは０．１９％縮むことにな
る。一方、光ファイバ５の張力は巻付回数が１回半の後
には殆ど零であるから、その後の伸びに変化がなく長さ
も変らない。このため、６回巻き付けたときには、光フ
ァイバ５が金属管１ｄより相対的に０．１９％長くな
る。

【００５４】一方、キャプスタン１１ａ、１１ｂに巻き
付ける金属管１ｄと、金属管１ｄの内壁に係合する光フ
ァイバ５との間には巻付径に差がある。このため、例え
ばキャプスタン１１ａ、１１ｂの径が約５００mmのとき
には、光ファイバ５は金属管１ｄに対して＋０．０９％
相当の伸びを有する。この伸び量０．０９％が、上記の
０．１９％と相殺され、結果として光ファイバ５は金属
管１ｄより０．１０％長くなる。

【００５５】次に、ある条件の下で、金属管１ｄのキャ
プスタン１１ａの入側における張力は上記図１２の場合
と同じ状態とし、張力調整手段１５で光ファイバ５の張
力を変えてキャプスタン１１ａの入側における張力を高
めた場合の、光ファイバ５の伸びの変化特性の一例を図
１３に曲線Ｆ１で示す。この場合、光ファイバ５をキャ
プスタン１１ａ、１１ｂに３回半巻き付けたときに、張
力がほぼ零になっている。一方、金属管１ｄの伸びは３
回半巻き付けたときに０．０９％である。この金属管１
ｄの伸び０．０９％と、巻き付径差による光ファイバ５
の伸び０．０９％を相殺すると、金属管１ｄと光ファイ
バ５の伸びは同じになり、両者の長さの差、すなわち余
長は０％になる。

【００５６】図１３の場合と逆に、ある条件の下で、光
ファイバ５のキャプスタン１１ａの入側における張力を
変えずに、張力調整手段１４で金属ストリップ１の張力
を加えて、金属管１ｄのキャプスタン１１ａの入側にお
ける張力を高めた場合の、金属管１ｄの伸びの変化特性
を図１４の曲線Ｅ１に示す。

【００５７】また、金属管１ｄのキャプスタン１１ａの
入側における張力は図１２の場合と全く同じにして、金
属管張力調整手段１３でキャプスタン１１ａ、１１ｂの
出側の金属管１ｄの張力を高めたときの、金属管１ｄの
伸びの変化特性を図１４の曲線Ｅ２に示す。そして、キ
ャプスタン１１ａ、１１ｂの入側と出側の張力を高めた
場合を図１４の曲線Ｅ３に示す。

【００５８】このように、金属管１ｄのキャプスタン１
１ａ、１１ｂの入側と出側の張力のいずれか一方、ある
いは双方を所定の値に高めめることにより、光ファイバ
５の長さを金属管１ｄの長さより所望量だけ長くするこ
とができる。例えば、曲線Ｅ３に示した場合には、金属
管１ｄをキャプスタン１１ａ、１１ｂに１回半巻き付け
たときに、金属管１ｄの伸びは＋０．２６％となり、光
ファイバ５の巻付径による伸びの０．０９％を相殺して
も、キャプスタン出側で光ファイバ５を金属管１ｄより
０．１７％長くすることができる。

【００５９】次に、図１３に示す場合より光ファイバ５
のキャプスタン入側における張力をさらに高くして、光
ファイバ５の伸びの変化特性を図１５の曲線Ｆ２に示す
ようにすると、光ファイバ５の長さを金属管１ｄの長さ
より短くすることができる。この場合には、光ファイバ
５の伸びが５回巻き回したときに零になり、このときの
金属管１ｄの伸びは＋０．０４％となる。この伸び＋
０．０４％が光ファイバ５の巻付径差分０．０９％で相
殺され、結果として光ファイバ５を金属管１ｄより０．
０４％短くすることができる。

【００６０】このように、複数回金属管被覆光ファイバ
ケーブル１２を巻き付けたキャプスタン１１ａ、１１ｂ
と、金属ストリップ１の張力調整製手段１４と、光ファ
イバ５の張力調整手段１５と、場合によってはキャプス
タン１１ａ、１１ｂの出側の金属管張力調製手段１３と
を総合的に調製することにより、金属管１ｄに対する光
ファイバ５の長さを任意に調製することができる。な
お、位置決め部７１を調整することにより、金属ストリ
ップ１の張力調整手段１４と同様に、金属管１ｃ、１ｄ
の張力を調整すると、余長制御を更に高精度に調整でき
る。この場合の位置決め部７１の余長制御上の機能は金
属ストリップ１の張力調製手段１４による余長制御機能
と同一であり、あえて言及しない。

【００６１】更に、上記実施例は絞り手段９の後段に直
接張力可変手段１１のキャプスタン１１ａ、１１ｂと金
属管張力調整手段１３からなる牽引手段を設け、金属管
被覆光ファイバケーブル１２を牽引しながら、キャプス
タン１１ａ、１１ｂの入側と出側の金属管１ｄの張力と
キャプスタン入側の光ファイバ５の張力を、キャプスタ
ン１１ａ、１１ｂと張力調整手段１４、１５、１３で調
整して余長を制御する場合について説明したが、キャプ
スタン１１ａ、１１ｂの前段に設けられた無限軌道型の
キャプスタン１９によりキャプスタン１１ａ入側の金属
管１ｄの張力を任意に変えるようにしてもよい。

【００６２】例えば、光ファイバ５の長さを金属管１ｄ
の長さより短くする場合、図１５の例では、形成スケジ
ュールの関係からキャプスタン１１ａ入側における金属
管１ｄの張力をあまり小さくすることができないため
に、光ファイバ５の入側張力を高めているが、光ファイ
バの張力をあまり高めることは好ましくない。そこで引
張り手段１９で金属管１ｄのキャプスタン１１ａ入側張
力を下げることにより、相対的に光ファイバ５の張力を
高めたと同じ作用をさせることができ、光ファイバ５に
無理な力を加えずに余長を制御することができる。

【００６３】上記のように、金属管及び／又は金属スト
リップの張力調整手段として、上流側のダンサースタン
ド１４、中段での位置決め手段７１、（任意だが）キャ
タピラ型キャプスタン１９、キャプスタン１１自体、及
びダンサーロール１３があるので、必要により、これら
を適宜組合わせて、金属管及び／又は金属ストリップの
張力を調整することができる。

【００６４】なお、光ファイバ５を製造した後、更に後
工程で例えば撚体にする等の二次加工をする場合、目的
とした余長値とずれてくるおそれが有り、この場合にも
余長制御の必要性が生ずる。このようなときに、あらか
じめ余長値のずれを考慮して上記余長制御を行うことに
より、二次加工後の適正な余長を有する光ファイバケー
ブルを得ることができる。

【００６５】また、上記実施例は、１本の光ファイバを
金属管内に導入する場合について説明したが、複数本の
光ファイバからなる光ファイバ束も同様にして導入する
ことができる。次に、５つのケースについての具体例を
次表に示す。

【００６６】

【表１】 ここで、金属管被覆光ファイバケーブルは、その内径が
８mm、外径１０mmである。そして、ケース１及び３で
は、ゲルが導入され、残りのケース２、４及び５では不
活性ガスが導入されている。なお、実操業値でのεは、
製造開始後、１km地点でのサンプリング値である。ま
た、表中のＴ_FL、Ｔ_FB及びＴ_SB、Ｔ_SEは、それぞれ原理
説明に置けるε_FL、ε_FB及びε_SB、ε_SEに比例する張力
値である。ここに、参考までに表１での各ケースについ
て、ε₁ 〜ε₃ 、及びεの導出の詳細を次に示す。

【００６７】

【数１１】

【００６８】

【数１２】

【００６９】

【数１３】

【００７０】

【数１４】

【００７１】

【数１５】

【００７２】

【発明の効果】本発明の金属管被覆光ファイバケーブル
の製造方法及びその装置は上記のようなもので、牽引手
段と金属管との間の摩擦係数及び金属管と光ファイバ又
は光ファイバ束との間の摩擦係数を考慮して、金属管に
対する光ファイバ又は光ファイバ束の長さの比（ε）を
調節するので、実態に即して余長率を調節することがで
きる。

【００７３】また、必要により牽引手段としての回転ド
ラムに巻回される金属管と光ファイバとの周長差を考慮
して金属管に対する光ファイバ又は光ファイバ束の長さ
の比（ε）を調節することにより、余長率を正しく調節
することができる。更に、必要により、牽引手段通過後
又は回転ドラムによる巻取り後の金属管の張力を調節す
ることにより、余長率を所望の値に調節することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成図。

【図２】成形工程での金属管の断面の変形状態を示す説
明図。

【図３】第２組立体の成形ローラ対の説明図。

【図４】光ファイバ導入手段の説明図。

【図５】位置決め手段の説明図。

【図６】張力可変手段及び張力調整手段の平面図と側面
図。

【図７】引張り手段と張力可変手段の説明図。

【図８】溶接位置での金属管の位置決め状態を示す説明
図。

【図９】ε₁ の求め方の原理説明図。

【図１０】ε₁ ＋ε₂ の求め方の原理説明図。

【図１１】ε₃ の求め方の原理説明図。

【図１２】余長制御の動作説明図。

【図１３】余長制御の動作説明図。

【図１４】余長制御の動作説明図。

【図１５】余長制御の動作説明図。

【符号の説明】

１…金属ストリップ、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…金属
管，２…成形手段、５…光ファイバ張力調整手段、６…
光ファイバ導入手段、７…溶接手段、９…絞り手段、１
１…張力可変手段、１２…金属管被覆光ファイバケーブ
ル、１３…金属管張力調整手段、１４…金属ストリップ
張力調整手段、１５…光ファイバ張力調整手段、１９…
引張り手段

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属ストリップから金属管を成形する成
   形工程と、前記金属管内に光ファイバ又は光ファイバ束
   を装填する工程とを有する金属管被覆光ファイバケーブ
   ルの製造方法において、前記製造方法は、金属管に対す
   る光ファイバ又は光ファイバ束の長さを調節する余長調
   整工程を有し、この余長調整工程は、前記金属管並びに
   この金属管内部に装填される光ファイバ又は光ファイバ
   束を牽引手段により牽引し且つそれらの張力を徐々に減
   少させる張力可変行程と、前記光ファイバ又は光ファイ
   バ束の張力を調節する光ファイバ張力調整工程と、前記
   金属ストリップ又は金属管の張力を調整する金属管張力
   調整工程とを有し、金属管に対する光ファイバ又は光フ
   ァイバ束の長さの比を、当該比に寄与する成分（ε）を
   以下の関係式に基づき求めて、これを調節することを特
   徴とする金属管被覆光ファイバケーブルの製造方法。 【数１】 ここで、ε_SSは前記張力可変行程直前における金属管の
   歪み；ε_FSは前記張力可変行程直前における光ファイバ
   又は光ファイバ束の歪み；ε_FOは前記張力可変行程中に
   おける光ファイバ又は光ファイバ束の非常に小さな所定
   の歪みの値；μ_S は前記牽引手段と金属管との間の摩擦
   係数；μ_F は金属管と光ファイバ又は光ファイバ束との
   間の摩擦係数；である。
2. 【請求項２】 前記牽引手段は、光ファイバ又は光ファ
   イバ束を装填する金属管を巻付ける回転ドラムを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属管被覆光ファイ
   バケーブルの製造方法。
3. 【請求項３】 牽引される金属ストリップから金属管を
   成形する成形工程と、前記金属管内に光ファイバ又は光
   ファイバ束を装填する工程とを有する金属管被覆光ファ
   イバケーブルの製造方法において、前記製造方法は、金
   属管に対する光ファイバ又は光ファイバ束の長さを調節
   する余長調整工程を有し、この余長調整工程は、回転ド
   ラムにより、前記金属管並びにこの金属管内部に装填さ
   れる光ファイバ又は光ファイバ束を巻き回し且つそれら
   の張力を徐々に減少させる張力可変行程と、前記光ファ
   イバ又は光ファイバ束の張力を調節する光ファイバ張力
   調整工程と、前記金属ストリップ又は金属管の張力を調
   整する金属管張力調整工程とを有し、金属管に対する光
   ファイバ又は光ファイバ束の長さの比を、当該比に寄与
   する成分（ε）を以下の関係式に基づき求めて、これを
   調節することを特徴とする金属管被覆光ファイバケーブ
   ルの製造方法。 【数２】 ここで、ε_SSは前記張力可変行程直前における金属管の
   歪み；ε_FSは前記回転ドラムへ巻き回しが開始する直前
   における光ファイバ又は光ファイバ束の歪み；ε_FOは前
   記張力可変行程中における光ファイバ又は光ファイバ束
   の非常に小さな所定の歪みの値；μ_S は前記回転ドラム
   と金属管との間の摩擦係数；μ_F は金属管と光ファイバ
   又は光ファイバ束との間の摩擦係数；ｄは金属管の外
   径；ｔは金属管の厚さ；ｆは光ファイバ又は光ファイバ
   束の外径；Ｄは前記回転ドラムの直径；である。
4. 【請求項４】 請求項２又は３の関係式の右辺に、更に
   次の項が加えられていることを特徴とする金属管被覆光
   ファイバケーブルの製造方法。 【数３】 ここで、ε_SEは前記前方張力可変工程を通過した直後に
   おける金属管の歪み；ε_FSは前記張力可変行程直前にお
   ける光ファイバ又は光ファイバ束の歪み；ε_FOは前記張
   力可変行程中における光ファイバ又は光ファイバ束の非
   常に小さな所定の歪みの値；μ_S は前記牽引手段と金属
   管との間の摩擦係数；μ_F は金属管と光ファイバ又は光
   ファイバ束との間の摩擦係数；ｎは金属管並びに光ファ
   イバ又は光ファイバ束の回転ドラムへの巻き付き回数；
   である。
5. 【請求項５】 金属ストリップから金属管を成形する成
   形手段と、前記金属管内に光ファイバ又は光ファイバ束
   を装填する手段とを有する金属管被覆光ファイバケーブ
   ルの製造装置において、前記製造装置は、金属管に対す
   る光ファイバ又は光ファイバ束の長さを調節する余長調
   整手段を有し、この余長調整手段は、前記金属管並びに
   この金属管内部に装填される光ファイバ又は光ファイバ
   束を牽引し且つそれらの張力を徐々に減少させる張力可
   変手段と、前記光ファイバ又は光ファイバ束の張力を調
   節する光ファイバ張力調整手段と、前記金属ストリップ
   又は金属管の張力を調整する金属管張力調整手段とを有
   し、金属管に対する光ファイバ又は光ファイバ束の長さ
   の比を、当該比に寄与する成分（ε）を以下の関係式に
   基づき求めて、これを調節することを特徴とする金属管
   被覆光ファイバケーブルの製造装置。 【数４】 ここで、ε_SSは前記張力可変手段が作用する直前におけ
   る金属管の歪み；ε_FSは前記張力可変手段が作用する直
   前における光ファイバ又は光ファイバ束の歪み；ε_FOは
   前記張力可変手段作用中における光ファイバ又は光ファ
   イバ束の非常に小さな所定の歪みの値；μ_S は前記張力
   可変手段と金属管との間の摩擦係数；μ_F は金属管内面
   と光ファイバ又は光ファイバ束との間の摩擦係数；であ
   る。
6. 【請求項６】 前記張力可変手段は、回転ドラムを有す
   るキャプスタンを有することを特徴とする請求項５に記
   載の金属管被覆光ファイバケーブルの製造装置。
7. 【請求項７】 牽引される金属ストリップから金属管を
   成形する成形手段と、前記金属管内に光ファイバ又は光
   ファイバ束を装填する手段とを有する金属管被覆光ファ
   イバケーブルの製造装置において、前記製造装置は、金
   属管に対する光ファイバ又は光ファイバ束の長さを調節
   する余長調整手段を有し、この余長調整手段は、回転ド
   ラムにより、前記金属管並びにこの金属管内部に装填さ
   れる光ファイバ又は光ファイバ束を巻き回し且つそれら
   の張力を徐々に減少させる張力可変手段と、前記光ファ
   イバ又は光ファイバ束の張力を調節する光ファイバ張力
   調整手段と、前記金属ストリップ又は金属管の張力を調
   整する金属管張力調整手段とを有し、金属管に対する光
   ファイバ又は光ファイバ束の長さの比を、当該比に寄与
   する成分（ε）を以下の関係式に基づき求めて、これを
   調節することを特徴とする金属管被覆光ファイバーケー
   ブルの製造装置。 【数５】 ここで、ε_SSは前記張力可変行程直前における金属管の
   歪み；ε_FSは前記回転ドラムへ巻き回しが開始する直前
   における光ファイバ又は光ファイバ束の歪み；ε_FOは前
   記張力可変行程中における光ファイバ又は光ファイバ束
   の非常に小さな所定の歪みの値；μ_S は前記回転ドラム
   と金属管との間の摩擦係数；μ_F は金属管と光ファイバ
   又は光ファイバ束との間の摩擦係数；ｄは金属管の外
   径；ｔは金属管の厚さ；ｆは光ファイバ又は光ファイバ
   束の外径；Ｄは前記回転ドラムの直径；である。
8. 【請求項８】 請求項６又は７の関係式の右辺に、更に
   次の項が加えられていることを特徴とする金属管被覆光
   ファイバケーブルの製造装置。 【数６】 ここで、ε_SSは前記張力可変行程直前における金属管の
   歪み；ε_FSは前記張力可変行程直前における光ファイバ
   又は光ファイバ束の歪み；ε_FOは前記張力可変行程中に
   おける光ファイバ又は光ファイバ束の非常に小さな所定
   の歪みの値；μ_S は前記牽引手段と金属管との間の摩擦
   係数；μ_F は金属管と光ファイバ又は光ファイバ束との
   間の摩擦係数；ｎは金属管並びに光ファイバ又は光ファ
   イバ束の回転ドラムへの巻き付き回数；である。