JP5224385B2 - 光ファイバ補強部材の加熱処理装置及び加熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの融着接続部をスリーブ状の保護部材で覆い、加熱収縮させることにより補強する光ファイバ補強部材の加熱処理装置及び加熱処理方法に関する。

一般に、光ファイバの融着接続は、接続端のファイバ被覆を除去して、露出された裸ファイバ部の先端を突き合わせてアーク放電等により融着接続される。融着接続された裸ファイバ部は、機械的な強度が弱いため補強部材により保護される。

この補強部材は、通常、加熱により径方向に収縮するスリーブ状の熱収縮性チューブ内に抗張力体（補強棒ともいう）を添えて、熱溶融性樹脂からなる熱溶融性チューブ等を収納して構成されている。

光ファイバ補強部材を加熱収縮させる加熱処理装置は、従来から種々の技術が開発されており、例えば特許文献１には、光ファイバ補強部材を加熱収縮させる加熱部を備え、その加熱部は、スイッチによりオン・オフされる発熱体と、発熱体の発熱部分を囲う開閉可能な覆い蓋と、発熱体の両端側で光ファイバを把持するファイバ把持機構とを有し、ファイバ補強部材が、発熱体上にあるか否かの状態を検出して、スイッチを自動的にオン・オフする検知手段を備えている光ファイバ補強部材の加熱処理装置が提案されている。検知手段は、ファイバ補強部材を光センサで光学的に検出したり、磁気センサで磁気的に検出するものである。
特許第４１９６９７２号公報

従来の光ファイバ補強部材の加熱処理装置には、次のような課題があった。

（１）光ファイバ補強部材は、補強長さを短くしたい等のニーズや用途に応じて、種々の長さのものが用いられており（例えば４０ｍｍ、６０ｍｍ）、その長さに応じて、加熱収縮させる加熱部（ヒータ）の制御を実行させる動作プログラムが異なっていた。

しかし、従来の加熱処理装置では、光ファイバ補強部材の長さを自動的に判別できないため、作業者は、光ファイバ補強部材の長さに応じて、加熱部の制御を実行させる動作プログラムを事前に選択しなければならず、作業効率が悪かった。

（２）ファイバ補強部材の有無を検出するための検知手段として、光センサや磁気センサを設置する必要があるため、設置スペースが増大して、大型化したり、製造コストがかかる等の課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光ファイバ補強部材の長さ又は有無に応じて、事前に保存してあるプログラムから例えば、４０ｍｍ用（または６０ｍｍ用）の最適なプログラムが選択され、そのプログラムに従って自動的に加熱部の動作制御を行うことにより、作業効率を向上させ、小型化、製造コストの低減を図ることができる光ファイバ補強部材の加熱処理装置及び加熱処理方法を提供することを目的とする。

本発明の光ファイバ補強部材の加熱処理装置は、
前記光ファイバ補強部材を載置する載置部と、
前記光ファイバ補強部材の載置方向に沿って配置された複数の加熱部と、
前記載置部の温度を所定の温度に保つように、前記各加熱部への電力供給を制御する温度制御手段と、
前記載置部に前記光ファイバ補強部材を載置した際に、温度変化が生じた箇所を検知する複数の検知手段と、
前記各検知手段による検知により、前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無を判定し、その判定結果に基づいて、前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無に応じて決められた前記各加熱部の動作を実行するように制御する動作制御手段と、
を有することを特徴とするものである。

前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無に応じて決められた前記各加熱部の動作を実行させる動作プログラムが複数記憶された記憶手段を有し、
前記動作制御手段は、前記記憶手段に記憶されている動作プログラムの中から１つの動作プログラムを選択して、前記各加熱部の動作を実行するように制御するものでもよい。

本発明の光ファイバ補強部材の加熱処理方法において、
前記光ファイバ補強部材の載置部を、載置方向に沿って配置された複数の加熱部により所定の温度に加熱するステップと、
前記光ファイバ補強部材を載置部に載置するステップと、
前記光ファイバ補強部材を載置部に載置した際に、温度変化が生じた箇所を複数の検知手段によって検知するステップと
前記検知により、前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無を判定し、その判定結果に基づいて、前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無に応じて決められた前記各加熱部の動作を実行するように制御するステップと、
を有することを特徴とするものである。

本発明の第１の光ファイバ補強部材の加熱処理装置及び加熱処理方法によれば、作業者は、光ファイバ補強部材の長さに応じて、加熱部の制御を実行させる動作プログラムを事前に選択する等の作業が不要となり、作業効率が向上する。

また、サーミスタ等の温度を検知する検知手段を設置するだけであるので、大掛かりな光センサや磁気センサを設置する場合に比べ、小型化や製造コストの低減を図ることができる。

本発明の第２の光ファイバ補強部材の加熱処理装置及び加熱処理方法によれば、サーミスタ等のように直接的に温度を検知するセンサが不要となり、より小型化や製造コストの低減を図ることが可能となる。

（Ａ）は本発明の第１の実施形態例に係る光ファイバ補強部材の加熱処理装置の構成を示す説明図、（Ｂ）は光ファイバ補強部材を示す斜視図、（Ｃ）は載置部を示す正面断面図である。 載置部に光ファイバ補強部材を載置した際に、温度変化が生じることを説明するためのグラフであり、横軸は時間（秒）、縦軸は載置部の温度（℃）である。 本発明の第２の実施形態例に係る光ファイバ補強部材の加熱処理装置の構成を示す説明図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、載置部に光ファイバ補強部材を載置した際に、加熱部への電力供給に変化が生じることを説明するためのグラフ（横軸は時間（秒）、縦軸は載置部の温度（℃））及びオンオフ制御の動作波形図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１（Ａ）は本発明の第１の実施形態例に係る光ファイバ補強部材の加熱処理装置の構成を示す説明図、（Ｂ）は光ファイバ補強部材を示す斜視図、（Ｃ）は載置部を示す正面断面図である。

図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の第１の実施形態例に係る加熱処理装置Ｓ１は、単心又は多心テープ状の光ファイバＦの融着接続部Ｆａ及びその周囲に被せた光ファイバ補強部材１を載置する載置部２と、光ファイバ補強部材１を加熱収縮（あるいは溶融）する複数（本実施形態例では３つ）のヒータ等の加熱部３と、載置部２に光ファイバ補強部材１を載置した際に、載置部２上の温度変化が生じた箇所を検知する検知部４と、各種制御を行う制御部５と、各種データやプログラムを記憶する記憶部６とを有する。

光ファイバ補強部材１は、図１（Ｂ）に示すように、熱収縮性チューブＴ１内に、熱溶融性樹脂からなる熱溶融性チューブＴ２と、ステンレス、ガラス、セラミック等で形成された抗張力体Ｈ（補強棒ともいう）とを収納して構成されたものである。また、熱収縮性チューブ１内にホットメルト樹脂とステンレス等の補強棒を含むものなども利用できる。
図１（Ｃ）に示すように、載置部２の上部には、光ファイバ補強部材１を、その底部に保持する、断面略Ｕ字状に湾曲して形成された溝２ａが形成されている。載置部２は光ファイバ補強部材１を効率的に加熱するために熱伝導性の高い材料で構成されるのが好ましい。
加熱部３は、異なる長さの光ファイバ補強部材１に対応して加熱溶融できるように、光ファイバ補強部材１の載置方向に沿って配置され、真ん中に第１の加熱部３ａが配置され、その左右両側に第２の加熱部３ｂ及び第３の加熱部３ｃがそれぞれ配置されている。

例えば、長さ４０ｍｍの光ファイバ補強部材１ａ（実線）は第１の加熱部３ａだけによって加熱溶融され、長さ６０ｍｍの光ファイバ補強部材１ｂ（点線）は、第１の加熱部３ａ、第２の加熱部３ｂ及び第３の加熱部３ｃによって加熱溶融される。

検知部４は、載置部２に光ファイバ補強部材１を載置した際に、光ファイバ補強部材１によって熱が奪われて載置部２の温度が下がる変化を検知するものであり、各加熱部３に対応した近傍の位置にその温度変化が検知できるように配置された３つの第１のサーミスタ４ａ、第２のサーミスタ４ｂ及び第３のサーミスタ４ｃによって構成されている。

制御部５は、載置部２の温度を所定の温度に保つように、各加熱部３への電力供給を制御する温度制御部７と、検知部４による検知により、光ファイバ補強部材１の長さ又は有無を判定し、その判定結果に基づいて、各加熱部３の動作制御を行う動作制御部８とを有する。

記憶部６には、異なる種類の長さの光ファイバ補強部材１毎に各加熱部３の動作制御を実行させるための動作プログラムが複数記憶されている。

制御部５の動作制御部８は、記憶部６に記憶されている動作プログラムの中から、載置部２に搭載された光ファイバ補強部材１の長さに応じて自動的に１つの動作プログラムを選択して、各加熱部３の動作制御を行う。動作プログラムでは、どの加熱部３を用いるのか、加熱時間、加熱温度等の加熱手順に関わるパラメータが決められている。また、図示しない入力手段によって、作業者がその作業環境に応じてこれらのパラメータを微調整してリプログラミングし、一時的にそれらのパラメータを記憶することができるように構成してもよい。さらに図示しない切り替えスイッチをさらに加え、従来のように作業者がそれぞれのパラメータを設定して加熱作業を行えるように構成してもよい。

次に、本発明の第１の実施形態例に係る光ファイバ補強部材１の加熱処理装置Ｓ１の動作について説明する。

図２は、載置部２に光ファイバ補強部材１を載置した際に、温度変化が生じることを説明するためのグラフであり、横軸は時間（秒）、縦軸は載置部２の温度（℃）である。

まず、制御部５の温度制御部７によって各加熱部３に電力を供給し、光ファイバ補強部材１の載置部２を所定の温度（図２では１５０℃）まで加熱し、その温度を維持して待機状態にする。

なお、この実施形態例では、温度を１５０℃に設定しているが、光ファイバ補強部材１の収縮あるいは溶融が始まる温度より低い温度で、かつ光ファイバ補強部材１の載置部２への接触による温度変化が検出できるように作業環境よりも高い温度に設定されると、載置部２に搭載された時点で光ファイバ補強部材１が変化することを避けられるので都合がよい。

実際の溶融収縮時の加熱が迅速に行えるように、光ファイバ補強部材１の収縮あるいは溶融が始まる温度より１０〜３０℃低い温度に設定されるとさらに都合がよい。これらの値は事前に作業者によって入力される。あるいは当該分野で用いられる一般的な光ファイバ補強部材１のいずれの溶融収縮温度より低い温度が予めプログラムされる。

次いで、光ファイバ補強部材１を載置部２に載置する。その際、長さ４０ｍｍの光ファイバ補強部材１ａを載置した場合、載置部２の真ん中に配置された第１のサーミスタ４ａは、温度下降の変化（図２の○部分）を検知するが、両端部に配置された第２のサーミスタ４ｂ及び第３のサーミスタ４ｃは、温度下降の変化を検知することはない。

長さ６０ｍｍの光ファイバ補強部材１ｂを載置した場合、３つのサーミスタ４ａ〜４ｃの全てが温度下降の変化を検知する。

なお、載置部２に何も載置していない場合、３つのサーミスタ４ａ〜４ｃの全ては、温度下降の変化を検知することはない。

次いで、検知部４による検知情報は、制御部５の動作制御部８に入力され、動作制御部８は、その検知情報から光ファイバ補強部材１の長さ又は有無を判定し、その判定結果に基づいて、各加熱部３の動作制御を行う。

すなわち、真ん中に配置された第１のサーミスタ４ａだけが温度下降の変化を検知した場合、載置部２に長さ４０ｍｍの光ファイバ補強部材１ａが載置されたものと判定し、第１の加熱部３ａを所定の温度（図２では２００度）まで加熱し、４０ｍｍの光ファイバ補強部材１を加熱溶融する。ここで加熱溶融温度は２００度に設定されているが、使用される光ファイバ補強部材１が十分に加熱溶融される温度に設定され、事前に作業者によって入力される。あるいは、当該分野で用いられる一般的な光ファイバ補強部材１のいずれの溶融収縮温度よりも２０〜５０度高い温度が予め設定されている。

３つ全てのサーミスタ４ａ〜４ｃが温度下降の変化を検知した場合、載置部２に長さ６０ｍｍの光ファイバ補強部材１ｂが載置されたものと判定し、第１の加熱部３ａ、第２の加熱部３ｂ及び第３の加熱部３ｃを所定の温度（図２では２００度）まで加熱し、６０ｍｍの光ファイバ補強部材１を加熱溶融する。

３つ全てのサーミスタ４ａ〜４ｃが温度下降の変化を検知しない場合、載置部２には何も載置されていないものと判定し、そのまま待機状態を継続する。

本発明の第１の実施形態例に係る光ファイバ補強部材１の加熱処理装置Ｓ１によれば、載置部２に光ファイバ補強部材１を載置した際に、温度変化が生じた箇所を検知部４が検知し、動作制御部８により光ファイバ補強部材１の長さ又は有無を判定し、その判定結果に基づいて各加熱部３の動作制御を自動的に行うので、作業者は、光ファイバ補強部材１の長さに応じて、加熱部３の制御を実行させる動作プログラムを事前に選択する等の作業が不要となり、作業効率が向上する。

また、サーミスタ等の検知部４を設置するだけであるので、大掛かりな光センサや磁気センサを設置する場合に比べ、小型化や製造コストの低減を図ることができる。
なお、温度を一定に保つための温度検知センサを検知部４として用いて、温度変化の検知を行ってもよい。この場合には、従来技術の構成品のままで、ソフトウエアの変更のみで実施することが可能である。また、専用の温度検知センサを追加して配置してもよい。

図３は、本発明の第２の実施形態例に係る光ファイバ補強部材１の加熱処理装置Ｓ２の構成を示す説明図である。なお、第１の実施形態例と同一の構成要素は同一の符号を付して、その説明を省略する。

図３に示すように、本発明の第２の実施形態例に係る光ファイバ補強部材１の加熱処理装置Ｓ２では、検知部９は、載置部２に光ファイバ補強部材１を載置した際に、温度制御部７により制御される電力供給に変化が生じた加熱部３を検知するものであり、サーミスタ等のように直接的に温度を検知するものは有しない。

次に、本発明の第２の実施形態例に係る光ファイバ補強部材１の加熱処理装置Ｓ２の動作について説明する。

図４（Ａ）及び（Ｂ）は、載置部２に光ファイバ補強部材１を載置した際に、加熱部３への電力供給に変化が生じることを説明するためのグラフ（横軸は時間（秒）、縦軸は載置部２の温度（℃））及びオンオフ制御の動作波形図である。

まず、制御部５の温度制御部７によって各加熱部３に電力を供給し、光ファイバ補強部材１の載置部２を所定の温度（図４では１５０℃）に加熱し、その温度が一定になるようにオンオフ制御して待機状態にする（図４（Ａ）参照）。

次いで、光ファイバ補強部材１を載置部２に載置する。その際、長さ４０ｍｍの光ファイバ補強部材１ａを載置した場合、載置部２の温度下降に伴い（図４（Ｂ）の○部分）、温度を上げようとするために第１の加熱部３ａのオンオフ制御に変化が生じる。すなわち、オン状態が長くなり、オン状態の比率が少なくなる（図４（Ｂ）参照）。第２の加熱部３ｂ及び第２の加熱部３ｂのオンオフ制御には変化が生じない（図４（Ａ）参照）。

長さ６０ｍｍの光ファイバ補強部材１ｂを載置した場合、３つの第１の加熱部３ａ、第２の加熱部３ｂ及び第３の加熱部３ｃ全てのオンオフ制御に変化が生じる。すなわち、オン状態が長くなり、オン状態の比率が少なくなる（図４（Ｂ）参照）。

なお、載置部２に何も載置していない場合、３つの第１の加熱部３ａ、第２の加熱部３ｂ及び第３の加熱部３ｃ全てのオンオフ制御に変化が生じない（図４（Ａ）参照）。

検知部９は、上記した各加熱部３ａ〜３ｃのオンオフ制御の変化を検知する。

次いで、検知部９による検知情報は、制御部５の動作制御部８に入力され、動作制御部８は、その検知情報から光ファイバ補強部材１の長さ又は有無を判定し、その判定結果に基づいて、各加熱部３の動作制御を行う。

すなわち、真ん中に配置された第１の加熱部３ａのオンオフ制御だけに変化が生じる場合、載置部２に長さ４０ｍｍの光ファイバ補強部材１ａが載置されたものと判定し、第１の加熱部３ａを所定の温度（例えば２００度）まで加熱し、４０ｍｍの光ファイバ補強部材１を加熱溶融する。

３つの第１の加熱部３ａ、第２の加熱部３ｂ及び第３の加熱部３ｃ全てのオンオフ制御に変化が生じた場合、載置部２に長さ６０ｍｍの光ファイバ補強部材１ｂが載置されたものと判定し、第１の加熱部３ａ、第２の加熱部３ｂ及び第３の加熱部３ｃを所定の温度（例えば２００度）まで加熱し、６０ｍｍの光ファイバ補強部材１を加熱溶融する。

３つの第１の加熱部３ａ、第２の加熱部３ｂ及び第３の加熱部３ｃ全てのオンオフ制御に変化が生じていない場合、載置部２には何も載置されていないものと判定し、そのまま待機状態を継続する。

本発明の第２の実施形態例に係る光ファイバ補強部材１の加熱処理装置Ｓ２によれば、温度制御部７により制御される電力供給に変化が生じた加熱部３を検知するため、サーミスタ等のように直接的に温度を検知するセンサが不要となり、より小型化や製造コストの低減を図ることが可能となる。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

例えば、加熱部３の数は３つに限定されるものではなく、２つ又は４以上設けられてもよい。また、４以上の加熱部３を設ければ、長さの異なる光ファイバ補強部材１にきめ細かく対応して動作制御を行うことが可能となる。

また、一つの加熱処理装置の中に複数の加熱部３の部分（エリア）が分割されているが、複数の加熱部３は互いに独立した装置であってもよい。また、複数の加熱部の境界での温度の差を校正するために、境界部に温度計を設けて境界部で温度差が生じないように温度制御部を制御してもよい。
また、光ファイバ補強部材１の材質を判定し、その判定結果に基づいて各加熱部３の動作制御を行うように構成してもよい。
さらに、材質を判定するために、溝２ａに光ファイバ補強部材１を両側からクランプし、その熱伝導率あるいは電気伝導率を測定する手段を設けてそれらの測定値と装置に記憶された各種材料の熱伝導率あるいは電気伝導率を比較し、使用された材料を推定し、その推定に基づいて加熱収縮に用いるパラメータを自動的に変更してもよい。

本発明は、光ファイバの融着接続部をスリーブ状の保護部材で覆い、加熱収縮させることにより補強するために利用される。

Ｓ１，Ｓ２：加熱処理装置
Ｆ：光ファイバ
Ｆａ：融着接続部
１，１ａ，１ｂ：光ファイバ補強部材
２：載置部
３：加熱部
４：検知部
５：制御部
６：記憶部
７：温度制御部
８：動作制御部
９：検知部

Claims (3)

1. 光ファイバの融着接続部に被せた光ファイバ補強部材を加熱収縮させる加熱処理装置において、
   前記光ファイバ補強部材を載置する載置部と、
   前記光ファイバ補強部材の載置方向に沿って配置された複数の加熱部と、
   前記載置部の温度を所定の温度に保つように、前記各加熱部への電力供給を制御する温度制御手段と、
   前記載置部に前記光ファイバ補強部材を載置した際に、温度変化が生じた箇所を検知する複数の検知手段と、
   前記各検知手段による検知により、前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無を判定し、その判定結果に基づいて、前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無に応じて決められた前記各加熱部の動作を実行するように制御する動作制御手段と、
   を有することを特徴とする光ファイバ補強部材の加熱処理装置。
2. 前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無に応じて決められた前記各加熱部の動作を実行させる動作プログラムが複数記憶された記憶手段を有し、
   前記動作制御手段は、前記記憶手段に記憶されている動作プログラムの中から１つの動作プログラムを選択して、前記各加熱部の動作を実行するように制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ補強部材の加熱処理装置。
3. 光ファイバの融着接続部に被せた光ファイバ補強部材を加熱収縮させる加熱処理方法において、
   前記光ファイバ補強部材の載置部を、載置方向に沿って配置された複数の加熱部により所定の温度に加熱するステップと、
   前記光ファイバ補強部材を載置部に載置するステップと、
   前記光ファイバ補強部材を載置部に載置した際に、温度変化が生じた箇所を複数の検知手段によって検知するステップと
   前記検知により、前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無を判定し、その判定結果に基づいて、前記光ファイバ補強部材の長さ又は有無に応じて決められた前記各加熱部の動作を実行するように制御するステップと、
   を有することを特徴とする光ファイバ補強部材の加熱処理方法。

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