JP4462757B2 - Ｓｚ撚りテープスロット型光ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スロットロッドの外周に形成したＳＺ撚りスロットにテープ心線を収納したＳＺ撚りテープスロット型光ケーブル、およびこれを製造するＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルは、外周に螺旋の向きが交互に反転するスロット（溝）を持つスロットロッドの前記スロットにテープ心線（光ファイバテープ心線）を積層収容した構造であり、ＳＺ撚りであることにより、ケーブル途中からの分岐がきわめて容易である。
従来、この種のＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルの製造工程において、テープ心線をスロットロッドに集合する場合、図１０（イ）のように、テープ心線４を均等な撚り返し有りで集合していた。図１０（イ）、（ロ）は１つのスロット内の１つのテープ心線４について、その集合態様（テープ心線４の姿勢の長手方向の変化）を説明するもので、（イ）はテープ心線４を均等な撚り返し有りのＳＺ撚りで集合した場合、（ロ）は一方向撚り（Ｓ撚りまたはＺ撚り）で集合する場合を示す。θは螺旋の向きを交互に向きを変えるスロットの反転角であり、両端部が反転部である。図１０（ロ）は前記の通り一方撚りの場合であり、参考として示したものであるが、単なる螺旋巻きでよいので、テープ心線４の面が常にロッド半径方向と直交する向きで集合される。
【０００３】
【解決しようとする課題】
ところで、テープ心線は、その断面形状が平形であることから、曲がり易さの方向性が存在する。すなわち、テープ心線厚み方向には曲がり易いが、その幅方向には極めて曲がりにくい。
一方、ＳＺ撚りのスロット（溝）は、スロットの曲率主軸方向（曲率中心に向かう方向）が常にロッド軸心を通る一方向撚りスロットの場合と異なり、スロットの曲率主軸方向が長手方向で変動する。
【０００４】
テープ心線をスロットロッドに集合する場合、一方向撚りの場合は、図１０（ロ）に示したように、テープ心線４の曲がり易い方向（厚み方向）とスロットの曲率主軸方向とが一致しており、安定である。
しかし、ＳＺ撚りの場合の集合では、テープ心線４を一方向撚りと同様に集合すると、テープ心線４の曲がり易い方向とスロットの曲率主軸方向とは、反転角θの２等分線位置近傍（回転部という）においてしか一致しないので、スロット内のテープ配列状態に影響を与え、テープ心線に応力が作用し、光ファイバに応力が作用して特性劣化の原因となるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、テープ心線をスロットロッドに集合する際に、螺旋状に交互に向きを変えるスロットの曲率主軸方向とテープ心線の曲がり易い方向とが極力近づくようにして、テープ心線がスロット内に安定した配列状態で収容されて、光ファイバの特性劣化の生じにくいＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、スロットロッドの外周に形成したＳＺ撚りスロットにテープ心線を収納したＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルにおいて、
ＳＺ撚りスロットの反転角θの２等分線を中心とする±（９０°±１０°）の領域を、テープ心線の面が常にロッド半径方向と直交する向きとなる撚り返し無しで集合し、残りの領域について、テープ心線が、当該残りの領域におけるテープ心線の螺旋巻き付け回転方向と逆方向に自転する撚り返し有りで集合したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、スロットロッドの外周に形成したＳＺ撚りスロットにテープ心線を収納したＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルを製造するＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルの製造方法において、
ＳＺ撚りスロットの反転角θの２等分線を中心とする±（９０°±１０°）の領域について、テープ心線を、テープ心線の面が常にロッド半径方向と直交する向きとなる撚り返し無しで集合し、残りの領域について、テープ心線が、当該残りの領域におけるテープ心線の螺旋巻き付け回転方向と逆方向に自転する撚り返し有りで集合するとともに、
前記テープ心線の集合は、中心にスロットロッド挿通穴を持つ円板状の目板本体に周方向に間隔をあけた複数の位置決め部材を自転可能に設けてなる回転目板を交互回転駆動機構により交互に反転させて集合するものであって、撚り返し無しの場合は位置決め部材を自転させずに集合し、撚り返し有りの場合は位置決め部材を目板本体の回転に連動してその反対方向に自転させる制御により行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図９を参照して説明する。
図２（イ）は本発明を適用しようとするＳＺ撚りテープスロット型光ケーブル１の一例を示す断面図、図２（ロ）はそのスロットロッド３の外観図である。なお、図２（イ）には本発明のＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルの特徴は表れていない（本発明の特徴は図６等に表れている）。
このＳＺ撚りテープスロット型光ケーブル１（以下、場合により光ケーブルと略す）は、外周に螺旋の向きが交互に反転するスロット（溝）２を持つスロットロッド３の前記スロット２にテープ心線（光ファイバテープ心線）４を積層収容した構造であり、ＳＺ撚りであることにより、ケーブル途中からの分岐がきわめて容易である。５は押え巻きテープ、６はシース、７はテンションメンバである。なお、図示のＳＺ撚りテープスロット型光ケーブル１は、スロット２の数が５、各スロット２内のテープ心線４の積層数が５の場合である。
【００１０】
このＳＺ撚りテープスロット型光ケーブル（以下、光ケーブルと略す）を製造する場合、例えば、図１に概略工程を示したごとき光ケーブル製造装置９等により製造することができる。
この光ケーブル製造装置９において、スロットロッド供給ドラム１０からスロットロッド３が送出され、位相検出目板１１がこのスロットロッド３のスロット２の位相を検出する。個別のテープ心線供給ボビン１２からそれぞれ供給されたテープ心線４は分線板１３でガイドされて、スロットロッド３の近傍に導かれる。各テープ心線4は中間目板１４を通過し、第１の回転目板１５によってテープ心線４の入線角および撚り返し角が制御され、第２の回転目板１６を通り、粗巻きヘッド１７の部分でスロット２に収容されると同時に、粗巻きヘッド１７で粗巻き糸による粗巻きが施される。なお、図２（イ）では粗巻き糸は図示していない。さらに、テープ押え巻き装置１８でテープ押え巻きされ、テープ心線４の引き取りを行なう引取装置１９を経て、巻取りドラム２０で巻き取られる。
【００１１】
上記の光ケーブル製造装置９において、スロットロッド３はロッド軸心回りの回転はしないで単に直進する。位相検出目板１１は中心にスロットロッド３を通す穴（スロットロッド挿通穴）を持つ円板状をなし、スロット２に嵌合する突起を有して回転自在であり、スロット２の位相を検出する。テープ心線供給ボビン１２は、集合するテープ心線４の数だけあり、固定の位置で回転してそれぞれテープ心線４を繰り出す。分線板１３は、スロットロッド挿通穴および複数のテープ心線挿通穴を持つ構造で、回転はしない。中間目板１４は、テープ心線４がスロットロッド３に絡み付くのを防ぐためのもので、スロットロッド挿通穴および複数のテープ心線挿通穴を持つ構造で、次の第１の回転目板１５に連動して、第１の回転目板１５の回転角の２分の１だけ回転する。
【００１２】
第１の回転目板１５は、図４に示すように、中心にスロットロッド挿通穴２４ａを持つ交互に反転する円板状の目板本体２４と、この目板本体２４に周方向に間隔をあけて設けた、それぞれ目板本体２４に対して相対回転（自転）する図示例では５つの位置決め部材２５とを持つ。各位置決め部材２５は、１つのスロット２に収容されるテープ心線４の数と同数のテープ心線挿通穴２５ａを持つが、このテープ心線挿通穴２５ａは、例えばニードル（細いローラ）で仕切られた隙間等として形成される。なお、前記分線板１３や中間目板１４のテープ心線挿通穴も同様である。
目板本体２４は図示略の交互回転駆動機構により駆動されて、スロット２の反転角θの２等分線位置（回転部）を中心としてθ／２づつ左右に交互に回転し、位置決め部材２５が、目板本体２４の回転に連動してその反対方向に回転することで、テープ心線４に撚り返しを与える。すなわち、各位置決め部材２５はいずれも目板本体２４の回転に連動して反対方向に回転（自転）すること（撚り返し有りの場合）も、また目板本体と一体に回転すること（撚り返し無しの場合）も可能にされており、図示せぬ制御機構により、選択したいずれかの動作をすることができる。この詳細は後述する。
【００１３】
第２の回転目板１６は、図５に示すように、中心にスロットロッド挿通穴２９ａを持つ遊転の円板状の目板本体２９と、この目板本体２９に周方向に間隔をあけて設けた、それぞれ目板本体２９に対して遊転する図示例では５つの位置決め部材３０とを持つ。各位置決め部材３０は、１つのスロット２に収容される複数（実施形態では５つ）のテープ心線４を積層状態で通過させる矩形のテープ心線群挿通孔３０ａを持つ。
前記目板本体２９にはスロット２に嵌合する突起２９ｂが設けられ、スロット２に追随して回転し、目板本体２９の回転角（すなわち後述するテープ心線４の入線角α）をスロット２の位置に正しく合わせる。これにより、テープ心線４をスロット２に正しく案内する。なお、心線収容位置（テープ心線４のスロット２への収容位置）は次の粗巻きヘッド１７の部分であり、粗巻き糸が巻き付けられることで、テープ心線４が所定のスロット２に確実に収容され抜け出し防止が図られるが、第２の回転目板１６と粗巻きヘッド１７との間の距離は短いので、スロット２の心線収容位置との位相のずれは無視できる。
【００１４】
本発明では、前述の第1の回転目板１５による制御でテープ心線4をスロットロッド３に集合する際、ＳＺ撚りのスロット２の反転角θの２等分線を中心とする±（９０°±１０°）の領域を、テープ心線の面が常にロッド半径方向と直交する向きとなる撚り返し無しで集合し、残りの領域について、テープ心線が、当該残りの領域におけるテープ心線の螺旋巻き付け回転方向と逆方向に自転する撚り返し有りで集合する。なお、“残りの領域について、テープ心線が、撚り返し無しの集合におけるテープ心線の螺旋巻き付け回転方向と逆方向に自転する”とは、例えば図６のＰ位置から右側の反転部の位置にかけての場合であれば、テープ心線が反時計方向に回転（自転）することを意味する。
この実施形態では、図６に示すように、反転角θが概ね２７０°（±１３５°）であるが、この反転角２７０°に対して、その２等分線ＯＱを中心とする概ね±９０°の領域（すなわち図６でＰＱＲ（角度４５°〜２２５°）の領域）について、テープ心線４を撚り返し無しで集合し、残りの領域について急峻な撚り返し有りで集合する。すなわち、テープ心線４のスロット２への入線角α（第１の回転目板１５の回転角）とテープ心線４の撚り返し角β（位置決め部材２５の回転角）との間係を示した図８で説明すると、<１>、<２>、<３>、<４>（但し図面中には丸付き数字で表示している）の曲線で示すように、入線角αが概ね±９０°の領域（−９０°＜α＜９０°の領域）については、位置決め部材２５は第1の回転目板１５と一体に回転（撚り返し角β＝０）し、入線角αがそれより正方向または負方向に大の領域（９０°＜α＜１３５°または−１３５＜α＜−９０°の領域）について、位置決め部材２５は第1の回転目板１５に対して撚り返し角βが０から１３５°へと急激に変化する。なお、図８において、<１’>、<２’>、<３’>、<４’>（但し図面中には丸付き数字で表示している）の曲線は、従来の均等な撚り返しで集合する場合を参考として示したものである。
図７にテープ心線4のスロット２への入線角αとテープ心線4の撚り返し角βとの関係を模式的に示す。
【００１５】
上記のように、実施形態では２７０°の反転角θのうちの±９０°の領域で撚り返し無しで集合し、残りの領域で急峻な撚り返し有りで集合すると、交互に螺旋の向きが変わるスロット２の曲率主軸方向とテープ心線4の曲がり易い方向とが極力近づく（詳細説明は省略するが、幾何学的関係によってそのようになる）ので、テープ心線4がスロット2内に安定した状態で配列される。このため、テープ心線4に不規則な応力が作用することは防止され、光ファイバの特性劣化の原因となることが防止される。
従来の均等撚り返しによる光ケーブルと上記の急峻撚り返し法による光ケーブル１とを試作して、特性比較を行なったが、温度特性評価について明確な違いが求められた。すなわち、前者（従来）の光ケーブルの最大損失増加量は０．２ｄＢ／ｋｍ（光の波長＝１．５５μｍ）であったが、後者（本発明）の光ケーブルでは最大損失増加量が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下に改善された。なお、試作した光ケーブル１は、スロットロッド3は径が８ｍｍφ、スロット2数が５つ、テープ心線4は４心、幅１．１ｍｍ、厚み０．３ｍｍで積層数が５つである。
【００１６】
上述の実施形態は、テープ心線４の入線角αが±９０°となるまでまで撚り返し無しとしたが、必ずしも±９０°の範囲に限らず、撚り返しを開始するテープ心線４の入線角αは±９０°の近傍、例えば±（９０°±１０°）としてもよい。
なお、図９は参考例として、さらに早い時期から撚り返し角βが徐々に増加する撚り返しを行う方法を示す。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルおよびその製造方法によれば、スロットロッドの外周のＳＺ撚りスロットにテープ心線を収納する際に、ＳＺ撚りスロットの反転角θの２等分線を中心とする±（９０°±１０°）の領域を撚り返し無しで集合し、残りの領域について急峻な撚り返し有りで集合するので、螺旋状に交互に向きを変えるスロットの曲率主軸方向とテープ心線の曲がり易い方向とが極力近づくようになり、テープ心線をスロット内に安定した配列状態で収容することが可能となった。これにより、光ファイバに応力が作用して特性劣化の原因となることを極力防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルの製造方法を適用しようとする光ケーブル製造装置の概略工程図であり、本発明および従来例に共通する。
【図２】（イ）は製造しようとするＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルの断面図、（ロ）はそのスロットロッドの外観図である。
【図３】図１の光ケーブル製造装置におけるテープ心線集合部近傍の詳細図である。
【図４】図３における第１の回転目板の拡大正面図である。
【図５】図３における第２の回転目板の拡大正面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すもので、図３、図４の第１の回転目板によるテープ心線の撚り返し状況を説明する図である。
【図７】図６を補足説明するもので、第１の回転目板におけるテープ心線の入線角（第１の回転目板の回転角）と撚り返し角（位置決め部材の回転角）との関係を説明する図である。
【図８】図６の実施形態を、第１の回転目板におけるテープ心線の入線角と撚り返し角との関係として説明した図である。
【図９】テープ心線の入線角と撚り返し角との関係についての参考例を示した図である。
【図１０】（イ）はテープ心線を撚り返し無しで集合する場合の説明図、（ロ）は従来例を示すもので、均等な撚り返し有りで集合する場合の説明図である。
【符号の説明】
１ ＳＺ撚りテープスロット型光ケーブル
２ スロット（溝）
３ スロットロッド
４ テープ心線
５ 押え巻きテープ
６ シース
７ テンションメンバ
９ 光ケーブル製造装置
１０ スロットロッド供給ドラム
１１ 位相検出目板
１２ テープ心線供給ボビン
１３ 分線板
１４ 中間目板
１５ 第１の回転目板
１６ 第２の回転目板
１７ 粗巻きヘッド
１８ テープ押え巻き装置
１９ 引取装置
２０ 巻取りドラム
θ 反転角
α 入線角
β 撚り返し角

Claims (2)

1. スロットロッドの外周に形成したＳＺ撚りスロットにテープ心線を収納したＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルにおいて、
   ＳＺ撚りスロットの反転角θの２等分線を中心とする±（９０°±１０°）の領域を、テープ心線の面が常にロッド半径方向と直交する向きとなる撚り返し無しで集合し、残りの領域について、テープ心線が、当該残りの領域におけるテープ心線の螺旋巻き付け回転方向と逆方向に自転する撚り返し有りで集合したことを特徴とするＳＺ撚りテープスロット型光ケーブル。
2. スロットロッドの外周に形成したＳＺ撚りスロットにテープ心線を収納したＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルを製造するＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルの製造方法において、
   ＳＺ撚りスロットの反転角θの２等分線を中心とする±（９０°±１０°）の領域について、テープ心線を、テープ心線の面が常にロッド半径方向と直交する向きとなる撚り返し無しで集合し、残りの領域について、テープ心線が、当該残りの領域におけるテープ心線の螺旋巻き付け回転方向と逆方向に自転する撚り返し有りで集合するとともに、
   前記テープ心線の集合は、中心にスロットロッド挿通穴を持つ円板状の目板本体に周方向に間隔をあけた複数の位置決め部材を自転可能に設けてなる回転目板を交互回転駆動機構により交互に反転させて集合するものであって、撚り返し無しの場合は位置決め部材を自転させずに集合し、撚り返し有りの場合は位置決め部材を目板本体の回転に連動してその反対方向に自転させる制御により行うことを特徴とするＳＺ撚りテープスロット型光ケーブルの製造方法。

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