JP3181314B2

JP3181314B2 - 光ファイバ導入装置

Info

Publication number: JP3181314B2
Application number: JP13320591A
Authority: JP
Inventors: 雄二松岡; 正誠鎌田; 孝司鈴木; 豊大久保; 望三坂; 宣行米澤; 勇小峰; 一成井ノ口; 康哲吉江
Original assignee: OCC Corp
Current assignee: OCC Corp
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JPH04335306A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属管被覆光ファイ
バケーブルを製造するときに金属管内に光ファイバケ−
ブルを導入しながらジェルを注入充填する光ファイバ導
入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】所謂金属管被覆光ファイバケ−ブルは、
光ファイバ又は光ファイバ束（以下、光ファイバとい
う）が金属管により緩く外装されている構造を採る。こ
の構造により金属管を抗張力体として機能させ、光ファ
イバをある程度緩く敷設することで光ファイバの伝送効
率の低下を防止する。そして、金属管被覆光ファイバケ
−ブルを海底や地中に敷設する場合には、金属管と光フ
ァイバの間の空間の防水性と止水性を有する粘性物質で
あるジェルを充填して、光ファイバの水による劣化を防
いでいる。

【０００３】このような金属管被覆光ファイバケ−ブル
の製造方法として、例えば特開昭57−100402号公報に開
示されているように、単管からなる導入管により光ファ
イバとジェルを同時に金属管内に導入するものや、特開
昭58-95304号公報に開示されているように、同じ長さの
外管と内管からなる２重管構造の導入管を使用し、内管
で光ファイバを導入しながら、内管と外管の間にジェル
を通して金属管内に導入する方法が採用されている。

【０００４】また、金属管内に光ファイバを緩く設置す
るために、光ファイバの長さが金属管の長さよりある率
で長くなるように調節する、所謂余長制御を行う必要が
ある。このように光ファイバに余長を付与するために
は、光ファイバの搬送に種々の制御を加えている。例え
ば、特開昭57−100402号公報には、金属ストリップから
連続的に成形される金属管の上流側からジェルを吹き出
させながら、このジェルの粘性を有効に利用して余長を
付与する方法が開示されている。しかしながら、この方
法では、金属管からジェルの吹き出しが伴うため、成形
された金属管を溶接により密封する場合には溶接に対す
る悪影響が懸念される。一方、特開昭58-95304号公報に
関連する技術である特開昭61-17447号公報には、金属管
や光ファイバの張力を調節して余長を付与する方法が開
示されている。このように張力を調節する方法による
と、上記のような溶接時の悪影響の心配がないので、半
田付けやＴＩＧ溶接，レ−ザ溶接により金属管の突合せ
部を溶接することができる。また、ジェルの粘性による
余長制御よりも決め細かく余長を制御することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高度な
品質の要請に応じるためには、張力制御による余長率を
更に決め細かく制御する必要がある。このために、光フ
ァイバの張力を事前にダンサロ−ル等の機械的手段によ
り調整すればよいが、導入管内では光ファイバに予想外
の張力を与えてしまう。例えば、単管構造の導入管を使
用して、金属管からのジェルの吹き出しを防止しながら
光ファイバとジェルを導入する場合には、導入管内の光
ファイバとジェルとの相互作用により、光ファイバに大
きなバックテンションが作用し、余長率が目標値から不
均一に変動してしまう。これはジェルの粘性の不均一性
も遠因になっている。この減少は、金属管が小径にな
り、それに伴い導入管の径が小さくなる場合や、高粘性
のジェルを使用した場合にはより顕著になる。

【０００６】また、２重管構造の導入管を使用した場合
には、導入管内で上記のような光ファイバとジェルとの
相互作用がないので、事前に機械的に付与した張力を維
持した状態で光ファイバを金属感内に導入することがで
きる。しかしながら、金属管が小径の場合には、２重管
構造の導入管もそれに応じて細くせざるを得ない。この
場合、光ファイバを案内する内管の径を小さくすること
や、管の厚さを小さくすることには限界がある。また、
外管の径を大きくすることにも限度があり、特に金属管
の溶接を伴う場合には、溶接部直下の溶損の問題がある
ため外管の径を小さくせざるを得ない。このためジェル
を通す内管と外管の間隙が非常に狭くなる。この場合、
所定量のジェルを所定時間で金属管内に送るためには、
非常に高い注入圧力を必要とする。この圧力により外管
が変形する危険性がある。この減少は高粘性ジェルを使
用するとより顕著になる。このため、２重管構造の導入
管は金属管の径が大きいものにしか適用できなかった。

【０００７】さらに、金属管の突合せ部を溶接する場合
には、溶接熱による光ファイバへの悪影響を極力防止す
る必要がある。このために溶接位置で導入管により熱遮
蔽しているが、導入管が金属管内に挿入されているのみ
で、特に位置決めしてないため、走行中の金属管の振動
により、ときには導入管と金属管の溶接面との間隔が非
常に小さくなってしまう。このため、長時間操業すると
導入管上に堆積した溶接スパッタが金属管内壁と接触
し、溶接不良を起こす可能性があり、長尺の金属管被覆
光ファイバを連続して製造することができなかった。ま
た、ＴＩＧ溶接やレ−ザ溶接の熱により導入管の上面に
焼損が生じて穴があき、内部を通過するジェルを燃焼す
る危険性もあった。

【０００８】この発明はかかる短所を解決するためにな
されたものであり、ジェルを充填した金属管被覆光ファ
イバケ−ブルを製造するにあたり、高粘性のジェルや小
径の金属管を使用する場合であっても、張力制御により
決め細かく余長を制御することができるとともに、溶接
の悪影響を防止して長時間安定して操業することができ
る光ファイバ導入装置を得ることを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光ファイ
バ導入装置は、金属ストリップを成形し、突合せ部をレ
−ザ溶接して形成された金属管内に光ファイバ又は光フ
ァイバ束とジェルを案内する導入管を有する光ファイバ
導入装置において、上記導入管は、金属ストリップから
金属管に成形する過程の直前の開口部である金属管の挿
入部に先細のテーパ部を有し、テーパ部より外側が大径
部となり、テーパ部より先の金属管に挿入される部分は
金属管の内径に応じて細くした小径部であることを特徴
とする。上記導入管の先端部がレ−ザ溶接部を過ぎた位
置まで挿入されていることが望ましい。また、上記導入
管を先端部がレ−ザ溶接部を過ぎた位置まで挿入された
外管と、外管内に設けられ、先端部が上記テ−パ部又は
その近傍まで挿入された内管とで構成すると良い。この
導入管をレ−ザ光の照射位置では金属管の照射面とは反
対側の内壁に弾性的に圧接することが好ましい。

【００１０】

【作用】この発明においては、導入管を先細のテ−パ部
を有する外管と外管内に同心状に設けられ、先端部が上
記テ−パ部近傍まで挿入された内管とで構成して、外管
大径部は金属管外部に、外管小径部は金属管内部に位置
するように配置して使用するから、外管大径部の外径に
制約がなく、ジェルを通す外管と内管の間隙を大きくと
ることができ、所要量のジェルを金属管内へ送りこむ圧
入圧力を低くすることができる。

【００１１】また、外管のテ−パ部から先の小径部を単
管と同じように細くすることにより、細い金属管内にも
確実に挿入することができる。この小径部をレ−ザ光の
照射位置では金属管の照射面とは反対側の内壁に弾性的
に圧接し、その先端をレ−ザ溶接部が過ぎた位置まで挿
入することにより、溶接部直下での溶損を防止する。

【００１２】さらに、金属管の外部では光ファイバとジ
ェルが接触せず、光ファイバとジェルが接触する部分は
単管構造となっている小径部に限られるから、ジェルの
粘性抵抗が光ファイバに作用する張力を低下させること
ができる。

【００１３】また、この導入管の金属管挿入部をレ−ザ
光の照射位置では金属管の照射面とは反対側の内壁に対
して弾性的に圧接するように金属管に挿入し、溶接部で
導入管を溶接面とは反対側の金属管内壁に固定して溶接
面と導入管の間隔を大きくする。

【００１４】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す断面図であ
る。図に示すように、光ファイバ２とジェル３を金属管
４に導入する導入管１は熱伝導の良い金属例えば銅又は
銅合金からなり、一定の曲率でほぼＬ字状に曲げられ
て、先端部が光ファイバ２を被覆する金属管４内に、金
属ストリップから金属管４に成形する過程の直前の開口
部から挿入されている。この導入管１は外管６と内管７
から構成され、外管６は金属管４の挿入部に先細のテ−
パ部６ａを有し、テ−パ部６ａより外側は大径部６ｂに
なり、テ−パ部６ａより先の金属管４に挿入される部分
は金属管４の内径に応じて細くした小径部６ｃになって
いる。そして、小径部６ｃはレ−ザ溶接装置５からのレ
−ザ光の照射位置では金属管４の照射面とは反対側の内
壁に弾性的に圧接し、その先端を溶接部の後段に位置し
ている。この導入管１を圧接するときに、導入管１全体
を下方に押しつけて固定することにより、一定曲率で曲
げられた彎曲部の弾性力を利用して導入管１の先端部を
金属管４に圧接することができる。また、大径部６ｂの
中間部にはジェル供給口８が設けられている。内管７は
外管６の大径部６ｂ内にシ−ル部９で同心状に固定さ
れ、先端部はテ−パ部６ａ近傍に位置している。

【００１５】上記のように構成された導入管１では内管
７で光ファイバ２を案内しながら外管６のジェル供給口
８からジェル３を一定圧力で供給する。供給されたジェ
ル３はテ−パ部６ａまでは内管７と外管６の大径部６ｂ
との間の間隙を通り、光ファイバ２に接触せずに送られ
る。そしてテ−パ部６ａの後段の比較的短い距離の小径
部６ｃで光ファイバ２とジェル３を接触させながら、ジ
ェル３の注入速度が光ファイバ２の牽引速度とほぼ同じ
程度になるように制御して、金属ストリップ４ａから複
数段の成形手段１０ａ〜１０ｎで成形されて一定張力の
もとで走行している金属管４内に送られる。この金属管
４の突合せ部をレ−ザ溶接装置５で溶接した後、金属管
４を縮径してジェル３の充填率を適当な値に調節して巻
き取っている。

【００１６】光ファイバ２が内管７と、外管６の小径部
６ｃとを通るときに、ジェル３により光ファイバ２に作
用する張力Ｔは次式で与えられる。

【００１７】

【数１】Ｔ＝Ｋ₁・ΔＰ＋Ｋ₂・Ｌ・μ・Ｖ

【００１８】但し、Ｋ₁，Ｋ₂は導入管のの長さと断面積
により決まる定数、ΔＰはジェルの圧力損失、Ｌは光フ
ァイバとジェルの接触長さ、μはジェルの粘性係数、Ｖ
は光ファイバの送り速度である。

【００１９】ここで、内管７と外管６の大径部６ｂとの
間の間隙をジェル３が通るときは、光ファイバ２に接触
せずに送られるから、この部分でジェル３により光ファ
イバ２に作用する張力Ｔは零になる。また、外管６の大
径部６ｂは金属管４の外部に配置されているから、その
径を大きくすることができる。このため内管７と大径部
６ｂとの間の間隙の断面積を大きくして、この間隙を通
るときのジェル３の粘性抵抗を小さくすることができ
る。一方、金属管４内の小径部６ｃは断面積は小さいが
長さが比較的短いため導入管１全体を単管で構成した場
合と比べてジェル３の粘性抵抗を小さくすることができ
る。したがってジェル供給口８から供給するジェル３の
圧入圧力を低圧にすることができる。このため小径部６
ｃを通るときの圧力損失ΔＰが小さくなり、光ファイバ
２とジェル３の接触長さＬも短いために、光ファイバ２
が小径部６ｃを通るときジェル３が光ファイバ２に作用
する張力Ｔは小さくなる。したがって、余長を制御する
ために導入管１に入る前に機械的に設定された光ファイ
バ２の張力に大きな変動を与えることなしで光ファイバ
２を金属管４に導入することができる。

【００２０】この導入管１を使用して実際に金属被覆光
ファイバ−ケ−ブルで製造し、余長を測定したときの結
果を単管のみの導入管を使用した場合と比較して図２に
示す。ここで使用した外管６は全長が102cmであり、大
径部６ｂの長さは35cm、小径部６ｃの長さは67cmであ
る。また、大径部６ｂは外径が1.45mm，内径が1.3mm、
小径部６ｃは外径が0.9mm，内径が0.75mmであり、内管
７の外径は0.55mm，内径は0.4mmである。また、単管の
みの導入管も全長が102cmで、外径が0.9mm，内径が0.75
mmと、小径部６ｃと同じ径を有するものを使用した。そ
して各導入管に径が0.26mmの光ファイバ２を通しながら
注入圧力20kgf/cm²でジェル３を供給しながら、光ファ
イバ送り速度30cm／ｓで製造した。

【００２１】図２は横軸に光ファイバ２に作用する張力
（gf）、縦軸に光ファイバの余長（％）をとり、実線Ａ
は光ファイバ２に導入管１の前段でダンサ−ロ−ル１１
等の機械的手段により与えた張力Ｔ₀と導入管１内でジ
ェル３により作用する張力Ｔ₁との合計を示す。また張
力Ｔa，Ｔbはこの実施例で光ファイバ２に作用する張力
を示し、Ｔcは単管のみの導入管を使用したときの張力
であり、張力Ｔa，Ｔcはダンサ−ロ−ル１１で与えた張
力Ｔ₀が20gfの場合、張力Ｔbは75gfの場合を示す。

【００２２】図に示すように、ジェル３により作用する
張力Ｔ₁は、この実施例の場合には約22gfになり、単管
のみの導入管を使用したときの580gfと比較して非常に
小さくすることができた。このためダンサ−ロ−ル１１
で22gfの張力Ｔ₀を設定したときに光ファイバ２に作用
する張力Ｔaは約42gfとなり、このときの光ファイバの
余長は白丸印で示すように約0.26％になった。また、ダ
ンサ−ロ−ル１１の張力Ｔ₀を高めて75gfにしたとき光
ファイバ２に作用する張力Ｔbは約97gfになり、このと
きの光ファイバの余長は黒丸印で示すように約0.09％に
なった。一方、単管のみの導入管を使用したとき、ジェ
ル３により作用する張力Ｔ₁は580gfと大きくなるため、
ダンサ−ロ−ルで22gfの張力Ｔ₀を設定したときの光フ
ァイバの余長は三角印で示すように約0.02％になり、ダ
ンサ−ロ−ルで設定した張力Ｔ₀が余長制御にほとんど
の影響しなくなっている。

【００２３】このように、この実施例によるとジェル３
により作用する張力Ｔ₁を非常に小さくすることができ
るから、ダンサ−ロ−ル１１で与える張力Ｔ₀を可変制
御することにより光ファイバの余長を約0.01％から0.3
％まで任意に制御することができる。

【００２４】なお、この実施例によると、外管６のテ−
バ部６ａで内管７内にジェル３が逆流し、内管７内で光
ファイバ２とジェル３が接触する可能性があるが、内管
７の光ファイバ出口でジェル３が大きな曲り損失を伴う
から、この曲り損失に打ち勝つ圧力がないとジェル３は
内管７内に入ることができない。一方外管６に供給され
るジェリ３は大径部６ｂと内管７の間隙による圧力損失
と小径部６ｃの圧力損失を考慮して低い圧入圧力にする
ことができるから、内管７の圧力を小さくすることがで
き、かつ内管７の内径が小さいため、ジェル３が内管７
内に入ることを防止することができる。また、光ファイ
バ２が定常的に送り出されているため、ジェル３の圧入
圧力が一時的に高まり内管７内にジェル３が入る圧力レ
ベルに達したとしても、内管７に入ったジェルは光ファ
イバ２とともに送り出される。したがって内管７内をジ
ェル３が逆流することを防ぐことができる。

【００２５】このようにして光ファイバ２とジェルを金
属管４内に連続して送りながら、一定速度で走行してい
る金属管４の突合せ面を溶接するときに、光ファイバ２
とジェルを導入管１の小径部６ｃは金属管４の内径に応
じて細くすることができ、かつ、レ−ザ溶接装置５から
のレ−ザ光照射位置では金属管４の照射面とは反対側の
内壁に弾性的に圧接して固定されているから、連続して
成形されながら送られる金属管４に振動等が生じても、
常に導入管１を溶接面とは反対側に位置させることがで
き、導入管１と溶接面との距離を常に一定に保持するこ
とができる。このため、金属管４の突合せ部を通って導
入管１に入射するレ−ザ光のパワ−密度を小さくするこ
とができるとともに、溶接部から受ける輻射熱を少なく
することができ、導入管１に吸収される熱量を低減する
ことができる。また、導入管１は熱伝導の良い銅又は銅
合金で形成されているから、吸収した熱を速やかに拡散
して導入管１が高温になることを防ぐ。したがって、導
入管１と、導入管１で案内される光ファイバ２とジェル
に対する溶接の熱影響を低減することができる。

【００２６】また、導入管１は溶接面とは反対側の内壁
に圧接されて、その位置が移動せず、溶接面との距離を
常に最大に保持することができるから、長時間操業して
導入管１の上面に溶接スパッタが堆積しても金属管４に
接触することを防ぐことができるとともに、小径部６ｃ
を溶接ビ−ドと確実に離すことができるから、溶接部の
熱により導入管１が溶損することを防ぎ、光ファイバ２
とジェルが損傷することを防止することができる。

【００２７】なお、上記実施例は彎曲した導入管６を使
用した場合について説明したが、直管からなるテ−パ付
きの導入管を使用して保持治具により溶接面とは反対側
の金属管内壁に圧接するようにしても、上記実施例と同
様な作用を奏することができる。また、上記実施例は導
入管６のテ−パ部６ａを金属管４への挿入部近傍に設け
た場合について説明したが、金属管４の径に応じてテ−
パ部６ａの位置を変えても良い。

【００２８】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、導入管
を金属管挿入部に先細のテ−パ部を有する外管と外管内
に同心状に設けられ、先端部が上記テ−パ部近傍まで挿
入された内管とで構成して、外管大径部は金属管外部
に、外管小径部は金属管内部に位置するように配置して
使用するから、外管大径部の外径に制約がなく、ジェル
を通す外管と内管の間隙を大きくとることができ、所要
量のジェルを金属管内へ送りこむ圧入圧力を低くするこ
とができる。

【００２９】また、外管のテ−パ部から先の小径部を単
管と同じように細くすることにより、細い金属管内にも
確実に挿入することができる。この小径部をレ−ザ光の
照射位置では金属管の照射面とは反対側の内壁に弾性的
に圧接し、その先端をレ−ザ溶接部後段まで挿入するこ
とにより、溶接部直下における光ファイバやジェルの損
傷を防ぐとともに、挿入管の溶損を防止することができ
る。

【００３０】さらに、金属管の外部では光ファイバとジ
ェルが接触せず、光ファイバとジェルが接触する部分は
単管構造となっている小径部に限られるから、ジェルの
粘性抵抗が光ファイバに作用する張力を低下させること
ができ、光ファイバに作用する張力を任意に設定するこ
とができ、光ファイバの余長を広範囲で精度よく制御す
ることができる。

【００３１】また、導入管をレ−ザ光の照射位置では金
属管の照射面とは反対側の内壁に対して弾性的に圧接す
るように金属管に挿入して固定することにより、連続し
て成形されながら送られる金属管に振動等が生じても、
常に導入管と溶接面との距離を最大に保持することがで
き、導入管に照射されるレ−ザ光のパワ−密度を小さく
して導入管に吸収されるレ−ザ光のエネルギをより少な
くして導入管と内部の光ファイバに対する熱影響を低減
するとともに、導入管の上面に溶接スパッタが堆積して
も金属管に接触することを防ぐことができるから、長時
間の操業を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す断面図である。

【図２】上記実施例の光ファイバに作用する張力と余長
の特性図である。

【符号の説明】

１導入管２光ファイバ３ジェル４金属管５レ−ザ溶接装置６外管６ａテ−パ部６ｂ大径部６ｃ小径部７内管８ジェル供給口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大久保豊東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者三坂望東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者米澤宣行東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者小峰勇東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者井ノ口一成東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者吉江康哲東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開昭57−100402（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−49909（ＪＰ，Ｕ) 特公昭62−47606（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属ストリップを成形し、突合せ部をレ
−ザ溶接して形成された金属管内に光ファイバ又は光フ
ァイバ束とジェルを案内する導入管を有する光ファイバ
導入装置において、上記導入管は、金属ストリップから
金属管に成形する過程の直前の開口部である金属管の挿
入部に先細のテーパ部を有し、テーパ部より外側が大径
部となり、テーパ部より先の金属管に挿入される部分は
金属管の内径に応じて細くした小径部であることを特徴
とする光ファイバ導入装置。
【請求項２】上記導入管の先端部がレ−ザ溶接部を過
ぎた位置まで挿入されている請求項１記載の光ファイバ
導入装置。
【請求項３】上記導入管は先端部がレ−ザ溶接部を過
ぎた位置まで挿入された外管と、外管内に設けられ、先
端部が上記テ−パ部又はその近傍まで挿入された内管と
からなる請求項１記載の光ファイバ導入装置。
【請求項４】上記導入管がレ−ザ光の照射位置では金
属管の照射面とは反対側の内壁に弾性的に圧接されてい
る請求項１，２又は３記載の光ファイバ導入装置。