JP5319605B2 - 光ファイバ切断工具および光ファイバ切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスを被覆で覆った状態である被覆付き光ファイバの切断工具とその切断方法に関し、具体的には、切断後の被覆付き光ファイバ端面において、ガラス部が被覆に覆われることがない切断工具と切断方法に関する。

光ファイバの素線は石英ガラスが主成分であるため、このガラス部を保護することを目的として、樹脂を材料とした被覆材でガラス部を覆った状態としている。この被覆材で覆った状態の光ファイバを被覆付き光ファイバと呼ぶ。図６に被覆付き光ファイバの断面図を示す。被覆６０１の径は0.25mmであり、ガラス６０２の径は0.125mmである。

光ファイバを接続するとき、被覆材を除去してガラス部を露出した状態とする工程が必須であった。なぜなら、ガラス部は断面直径を高精度に制御して作製することができるため、高精度に作製されたガラス径を利用して、光ファイバ同士を高精度に整列させているためである。光ファイバ融着装置、メカニカルスプライス、光コネクタ等の従来の光ファイバ接続技術では、専用の被覆除去工具により光ファイバの被覆を除去した後に、専用の切断工具を用いて、被覆が除去され露出したガラス部を切断して、ガラス部同士を接続していた。つまり、従来の光ファイバ接続では、被覆除去工具と切断工具の２つの工具が必須であった。

被覆を除去した光ファイバは直径0.125mmのガラス６０２が露出した状態となる。光ファイバの接続作業では、この被覆を除去してガラス部が露出した状態で光ファイバを取り扱うため、接続作業中に光ファイバを破損する可能性がある。そこで、被覆を除去することなく、被覆が付いた状態のまま接続することで、接続作業中の光ファイバの破損を確実に防ぐことが可能になる。さらには、従来必須であった専用の被覆除去工具を用いた被覆除去工程を省略することが可能になり、接続作業の効率化が可能になる。

「FTTH施工技術」、株式会社オプトロニクス社、平成16年7月発行、p. 69―72、74―76、84―86、122―123、144―146

従来技術により、被覆付き光ファイバを切断するときの模式図を図７に示す。図７に示す構造の切断工具は、被覆付き光ファイバ７０３を光ファイバ固定部７１１により固定し、刃７１２を被覆内部のガラスと接触する高さにして、刃をスライドさせて、ガラスへ加傷する（図７（ａ）を参照）。加傷後に、枕部７１８を被覆付き光ファイバへ落として（図７（ｂ）を参照）、光ファイバを曲げることで、光ファイバを切断する（図７（ｃ）を参照）。本方法により、被覆付き光ファイバを切断したときの光ファイバ端面の模式図を図８に示す。図８に示したように、刃があたらない被覆部は、切断後残りやすく、その被覆部がガラス部より突き出ることで、被覆付き光ファイバ端面同士を突き合わせたときに、ガラス端面間で被覆部が介在し、接続特性を著しく劣化させる課題があった。

本発明の目的は、被覆付き光ファイバを切断したときに、切断端面において、ガラス部を確実に露出させて、良好な接続特性で被覆付き光ファイバを接続することを可能とする被覆付き光ファイバの切断工具および切断方法を実現することにある。

本発明の一実施形態は、ガラス部が被覆された状態である被覆付き光ファイバを切断する光ファイバ切断工具であって、前記光ファイバを加傷する刃と、蓋および基板から構成される、前記光ファイバを着脱可能に把持する光ファイバ固定部と、前記刃および前記光ファイバが、前記光ファイバの長手方向と前記光ファイバの断面の円周方向に対して相対的に動く機構とを具備し、前記刃の前記光ファイバと接触する刃先は、頂点と傾斜部とを有する形状であり、前記頂点の前記光ファイバの断面中心に対する相対的高さは、前記光ファイバの切断中、一定であることを特徴とする。

本発明の一実施形態において、刃を固定し、光ファイバの長手方向と基板主面鉛直方向とに直交する方向にスライドする、刃固定部をさらに具備し、光ファイバは、光ファイバの長手方向に動かされながら、光ファイバの中心軸を自転軸として自転することを特徴とする。

本発明の一実施形態において、刃固定部をスライドさせて刃を光ファイバと接触させることにより、光ファイバを撓ませ、傾斜部が光ファイバの長手方向をスライドすると同時に傾斜部が光ファイバの被覆を貫くことで、刃と被覆との摩擦により、光ファイバは光ファイバの中心軸を自転軸として自転し、刃の傾斜部は光ファイバの断面の円周方向にスライドし、被覆を貫いた刃の頂点がガラス部と接触することで、ガラス部を加傷することを特徴とする。

本発明の一実施形態において、刃固定部のスライド軸に対して光ファイバ固定部が備える蓋と対向する位置に被覆付き光ファイバを固定するための、可動基板と蓋とから構成される、光ファイバ引張固定部をさらに具備し、光ファイバ引張固定部は、刃固定部のスライド軸に直交する方向且つ基板主面に平行な方向にスライドすることを特徴とする。

本発明の一実施形態は、光ファイバ引張固定部は、光ファイバ引張固定部が具備するバネにより、２Ｎ以上の力で光ファイバ固定部側へ押圧された状態にすることが可能であり、バネの反発力によりスライドすることを特徴とする。

本発明の一実施形態は、光ファイバ切断工具を使用した被覆付き光ファイバ切断方法であって、被覆付き光ファイバを光ファイバ固定部で固定するステップと、刃固定部をスライドさせることにより、刃をスライドさせるステップと、被覆が除去された被覆付き光ファイバを光ファイバ引張固定部に固定するステップと、光ファイバ引張固定部をスライドさせて、被覆付き光ファイバを切断するステップとを備えることを特徴とする。

本発明により、被覆付き光ファイバを切断したときに、切断端面において、ガラス部を確実に露出させることができ、良好な接続特性の被覆付き光ファイバを提供することができる。

本発明の実施例１に係る被覆付き光ファイバ切断時の刃と光ファイバの断面図および側面図である。 本発明の実施例１に係る刃先の形状の模式図である。 本発明の実施例２に係る被覆付き光ファイバ切断工具の斜視図である。 本発明の実施例２に係る被覆付き光ファイバ切断工具の使用方法を表す模式図である。 本発明の実施例２に係る被覆付き光ファイバ切断工具で切断した光ファイバ端面の模式図である。 被覆付き光ファイバの断面図である。 従来技術による被覆付き光ファイバ切断方法を表す模式図である。 従来技術による被覆付き光ファイバ切断方法で切断した光ファイバ端面の模式図である。

以下、図面を参照して本発明に係る被覆付き光ファイバの切断工具とその切断方法を詳細に説明する。

図１の各図は、光ファイバ切断工具に固定した状態の光ファイバ１０３と刃１１２の断面図(左側の各図)と側面図(右側の各図)であり、光ファイバ１０３と刃刃１１２を動かしたときの様子を時系列順で（すなわち、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順で）示している。1枚の刃で、被覆除去とガラスへの加傷を実現するためには、刃１１２を刃の長手方向と光ファイバの長手方向とに対して垂直な方向にスライドさせると同時に、光ファイバ１０３を光ファイバの長手方向に動かしながら、光ファイバの中心軸を自転軸としてこの自転軸を中心に自転させる必要がある。図１では、刃１１２を、高さを一定に保ったままで、刃の長手方向と光ファイバの長手方向とに対して垂直な方向にスライドさせている。光ファイバ１０３は、光ファイバの長手方向に動かされながら、光ファイバの中心軸を自転軸としてこの自転軸を中心に自転している。このとき、光ファイバ１０３を固定する光ファイバ固定部（図示せず）をモータ等で機械的に駆動させることで、光ファイバ１０３を長手方向に動かしながら、円周方向に自転させている。

図２に刃先の形状を示す。図２に示す刃先は、頂点２２０を有し、頂点２２０から傾斜した傾斜部２２１を有する。傾斜部２２１は、直線の場合（図２（ａ））と曲線の場合（図２（ｂ））がある。図１に示す実施例では、傾斜部が直線である刃先を用いた。刃の長手方向と光ファイバの長手方向とに対して垂直に刃をスライドさせることで、刃の傾斜部２２１で被覆を除去し、頂点２２０でガラスへ加傷することができる。刃先を頂点と傾斜部を有する形状とすることで、刃と光ファイバの高さ方向の位置を変化させることなく、被覆除去とガラスへの加傷の両方を実現することができる。光ファイバを長手方向に移動させながら、さらに光ファイバの中心軸を自転軸としてこの自転軸を中心に自転させることで、被覆は螺旋状に除去されながら、刃先の頂点が接触する箇所でガラスへ加傷することができる。刃先に頂点と傾斜部を有する刃を用いて、この刃と光ファイバを図１に示したように動かすことで、被覆付き光ファイバの被覆除去とガラスへの加傷を１枚の刃で実現することができる。

被覆付き光ファイバの切断工具の一実施形態を図３に示す。切断工具は、基板３１０および蓋３１５から構成される被覆付き光ファイバを固定する光ファイバ固定部３１１、刃３１２を固定する刃固定部３１３、光ファイバ引張固定部３１４から構成される。

光ファイバ固定部３１１は、基板３１０に対して開閉する蓋３１５により被覆付き光ファイバを固定する。蓋３１５が接触する基板３１０には磁石が内蔵されており、磁力により蓋３１５と基板３１０を固定する。蓋３１５は、被覆付き光ファイバを押さえるための孔を有する。刃３１２として、図２（ｂ）で示した刃を使用した。すなわち、刃先は頂点と傾斜部を有する形状であり。傾斜部は曲線形状である。傾斜部で被覆と接触して被覆を除去し、頂点でガラスと接触してガラスへ加傷する。図３に示すような構成の工具を使用し、刃３１２の高さを一定に保持してスライドさせることで、１枚の刃による被覆除去とガラス加傷が可能になる。

刃３１２は、刃固定部３１３に固定されている。刃固定部３１３は、光ファイバ固定部３１４の溝の伸長方向および基板３１０の主面鉛直方向に対して、直交する方向へスライドする。このとき、刃３１２の頂点と基板３１０との距離は一定に保たれる。

光ファイバ引張固定部３１４は、基板３１０に対してスライドする可動基板３１６および蓋３１７で構成される。光ファイバは可動基板３１６と蓋３１７の間で固定される。可動基板３１６のスライドする方向は、刃固定部３１３がスライドする方向と直交する方向（光ファイバ固定部３１４の溝の伸長方向）である。可動基板３１６は、基板３１０から離れる方向にバネにより押圧された状態となっている。可動基板３１６は基板３１０へ寄せた状態で固定できるロック部（図示せず）を有する。光ファイバを光ファイバ引張固定部３１４で固定するときは、可動基板３１６を基板側へ移動させてロックした状態で、蓋３１７と可動基板３１６の間で光ファイバを把持する。ロックを解除することで、バネの作用により、可動基板と蓋が一体となった状態のまま基板から離れる方向へスライドする。

被覆付き光ファイバを切断工具により切断するときの模式図を図４に示す。はじめに、図４（ａ）に示すように、被覆付き光ファイバ４０３を光ファイバ固定部の蓋４１５で固定して把持する。次に、図４（ｂ）に示すように、刃固定部４１３をスライドさせて、刃４１２を被覆付き光ファイバ４０３と接触させることで、被覆付き光ファイバ４０３を撓ませる。刃固定部４１３をスライドさせている間に、刃は被覆を除去しながら、ガラスへ加傷する。図４（ｃ）に示すように、刃固定部４１３をスライドさせて刃４１２が光ファイバを通過した後で、光ファイバ４０３は最初に設置した位置へ戻る。光ファイバ４０３が最初に設置した位置に戻った後で、可動基板４１６を基板側へ移動させてロックし、光ファイバ４０３を可動基板４１６と蓋４１７の間で固定する。最後に、ロックを解除することで、可動基板４１６および蓋４１７が基板４１０から離れる方向へスライドし、刃で加傷した箇所からガラスがへき開すると同時に、被覆も破断して、被覆付き光ファイバ４０３を切断することができる。

図５に切断後の光ファイバの端面の模式図を示す。ガラス５０２が被覆５０１より露出した端面となる。

光ファイバの片端のみを固定して、丸みを帯びた刃をスライドさせることで、被覆除去しながら、ガラスへ加傷することが可能になる。このとき、被覆除去開始箇所とガラス加傷箇所が異なるため、切断後の光ファイバ端面において、ガラスを被覆より露出させることが可能になる。

図４を参照して、刃をスライドさせるときの光ファイバの位置の変化および被覆除去の変化を以下に説明する。スライドさせた刃４１２が光ファイバ４０３に接触することで、光ファイバ固定部で片端のみ固定されている光ファイバ４０３が撓み始め（図４（ｂ））、刃が被覆に貫通し始める。さらに刃固定部４１３をスライドさせることで、刃４１２は傾斜部で被覆を削りながら、頂点でガラスへ加傷する。刃４１２と光ファイバ４０３とが接触している間の光ファイバ４０３は撓みながら、刃４１２と被覆の摩擦により、光ファイバ４０３自身の中心軸を中心に自転する。つまり、光ファイバ４０３を把持した箇所（蓋４１５）を機械的に長手方向などに動かすことなく、刃固定部４１３をスライドさせるだけで、刃と光ファイバの接触箇所を光ファイバの長手方向と光ファイバの断面の円周方向で変化させることができ、被覆を螺旋状に除去しながら、ガラスへ加傷することもできる。実施例１の構成では、光ファイバを固定した箇所を、機械的に長手方向に駆動させ、かつ光ファイバの中心軸を自転軸としてこの自転軸を中心に光ファイバが自転するように駆動させることが必要であったが、実施例２で示した構成によれば、機械的な駆動装置を必要としないため、切断工具を簡易化できる。また、光ファイバの固定箇所、刃の被覆への接触開始箇所、または刃の傾斜部の傾きを変化させることで、被覆除去量を変化させることができる。

実施例２で示した切断工具によりガラスへ加傷した光ファイバを、引張により破断させるために必要な力を実験により調べた結果、２Ｎ以上必要であった。そこで、本切断工具は、光ファイバ引張固定部において把持した光ファイバをバネの作用により２Ｎ以上の力でスライドさせて、光ファイバを破断させる構成とした。

１０１、５０１、６０１、８０１ 被覆
１０２、５０２、６０２、８０２ ガラス
１０３、４０３、７０３ 被覆付き光ファイバ
２２０ 頂点
２２１ 傾斜部
３１０、４１０ 基板
３１１、７１１ 光ファイバ固定部
１１２、３１２、４１２、７１２ 刃
３１３、４１３ 刃固定部
３１４、４１４ 光ファイバ引張固定部
３１５、３１７、４１５、４１７ 蓋
３１６、４１６ 可動基板
７１８ 枕部

Claims (6)

1. ガラス部が被覆された状態である被覆付き光ファイバを切断する光ファイバ切断工具であって、
   前記光ファイバを加傷する刃と、
   蓋および基板から構成される、前記光ファイバを着脱可能に把持する光ファイバ固定部と、
   前記刃および前記光ファイバが、前記光ファイバの長手方向と前記光ファイバの断面の円周方向に対して相対的に動く機構と
   を具備し、
   前記刃の前記光ファイバと接触する刃先は、頂点と傾斜部とを有する形状であり、
   前記頂点の前記光ファイバの断面中心に対する相対的高さは、前記光ファイバの切断中、一定であることを特徴とする光ファイバ切断工具。
2. 請求項１に記載の光ファイバ切断工具において、
   前記刃を固定し、光ファイバの長手方向と前記基板主面鉛直方向とに直交する方向にスライドする、刃固定部をさらに具備し、
   前記光ファイバは、前記光ファイバの長手方向に動かされながら、前記光ファイバの中心軸を自転軸として自転することを特徴とする光ファイバ切断工具。
3. 請求項２に記載の光ファイバ切断工具において、
   前記刃固定部をスライドさせて前記刃を前記光ファイバと接触させることにより、前記光ファイバを撓ませ、
   前記傾斜部が前記光ファイバの長手方向をスライドすると同時に前記傾斜部が光ファイバの被覆を貫くことで、前記刃と前記被覆との摩擦により、前記光ファイバは前記光ファイバの中心軸を自転軸として自転し、前記刃の傾斜部は光ファイバの断面の円周方向にスライドし、
   前記被覆を貫いた前記刃の頂点が前記ガラス部と接触することで、前記ガラス部を加傷することを特徴とする光ファイバ切断工具。
4. 請求項３に記載の光ファイバ切断工具において、
   前記刃固定部のスライド軸に対して前記光ファイバ固定部が備える蓋と対向する位置に前記被覆付き光ファイバを固定するための、可動基板と蓋とから構成される、光ファイバ引張固定部をさらに具備し、
   前記光ファイバ引張固定部は、前記刃固定部のスライド軸に直交する方向且つ前記基板主面に平行な方向にスライドすることを特徴とする光ファイバ切断工具。
5. 請求項４に記載の光ファイバ切断工具において、
   前記光ファイバ引張固定部は、前記光ファイバ引張固定部が具備するバネにより、２Ｎ以上の力で光ファイバ固定部側へ押圧された状態にすることが可能であり、前記バネの反発力によりスライドすることを特徴とする光ファイバ切断工具。
6. 請求項５に記載の光ファイバ切断工具を使用した被覆付き光ファイバ切断方法であって、
   前記被覆付き光ファイバを前記光ファイバ固定部で固定するステップと、
   前記刃固定部をスライドさせることにより、前記刃をスライドさせるステップと、
   被覆が除去された前記被覆付き光ファイバを前記光ファイバ引張固定部に固定するステップと、
   前記光ファイバ引張固定部をスライドさせて、前記被覆付き光ファイバを切断するステップと
   を備えることを特徴とする被覆付き光ファイバ切断方法。

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