JP5356445B2 - ファイバ切断器およびファイバの切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ心線を切断するための、ファイバ切断器およびファイバの切断方法に関するものである。

従来、光ファイバ心線同士の接続として、ファイバ融着器が用いられる場合がある。光ファイバ心線の融着は、光ファイバ心線の端部同士を突き合わせて、光ファイバ心線の端部同士を部分溶融して接合するものである。このような光ファイバ心線の端部同士を突き合わせて接続する方法では、あらかじめ、接続する光ファイバ心線の端部を精度よく切断する必要があった。

光ファイバ心線を切断する方法としては、ニッパーやワイヤーカッターを用いる方法や、例えば、対向配置された凸部を有する部材と凹部を有する部材間に光ファイバテープ心線を配置し、凸部を凹部に嵌入させることにより光ファイバテープ心線に曲げを付与し切断する光ファイバテープ心線切断方法等がある（特許文献１）。

また、光ファイバの裸ファイバ部を固定する１対の上下クランプと、１対の上下クランプ間において光ファイバの軸方向と直交する方向にスライドするスライダと、スライダに固定され、裸ファイバ部の１対の上下クランプで固定された間の部分に初期傷を入れる刃と、刃に連動し裸ファイバ部に初期傷を入れた後に裸ファイバ部に曲げを付与し裸ファイバ部を切断する押し上げ部材とを具備する光ファイバ切断装置がある（特許文献２）。

特開２００２−１４２３５号公報 特開２００７−３３４０４０号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２のような光ファイバ切断方法では、切断後の光ファイバ心線の端面の精度が出ない場合がある。

図６は、例えば特許文献２のような従来のファイバ切断器１００の概略図である。図６（ａ）に示すように、まず、ファイバ１０３が基台１０５上に設置される。その後、図示を省略した機構で、ダイヤモンド等による刃１０１を動作させ、ファイバ１０３の一部に傷１０９を形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、刃１０１の下部（すなわち、傷１０９の下部）に対応する位置に設けられたピン１０７を動作させる。すなわち、基台１０５からピン１０７を突出させ（図中矢印Ｇ方向）、ファイバ１０３を上方に押し上げる。この際、ファイバ１０３は、傷１０９が曲げ外周となるように曲げ変形し、所定の曲率以上に曲げられた際に、傷１０９を起点としてファイバが割れる。すなわち、ファイバ１０３が切断される。

図７（ａ）は、このようにして切断されたファイバ１０３の切断面の拡大概念図である。図７（ａ）に示すように、前述の方法のように刃によって傷１０９を形成す方法では、破断面１１１の一部に、曲げ変形により切断された部位とは異なる傷１０９が残る。傷１０９は、刃と接触して形成される部位であるため、破断面１１１の他の部位と比較して、部分的に面が潰れたように形成される。また、傷１０９は、ファイバ１０３の軸に対して垂直な面を形成することもない。

また、例えば、図７（ｂ）に示すように、傷１０９（図６（ａ）の刃１０１）の位置と押圧部（図中Ｇ（図６（ｂ）のピン１０７））の軸心がわずかにすれてしまう恐れがある。この場合には、図７（ｃ）に示すように、破断面１１１がファイバ１０３の軸方向に対して垂直とならず、破断面１１１が斜めに形成される恐れがある。このように、破断面の一部に潰れが形成されたり、破断面自体が斜めに形成されたりすると、その後のファイバ接続後にファイバの伝送損失の原因となり、または接続不良の恐れがある。

しかしながら、刃１０１とピン１０７は、互いに動作部であるため、極めて精度よく位置ずれを防止するためには、構造が複雑となり、高価な切断器が必要となる。また、精度を向上させたとしても、刃による傷１０９をなくすものではない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で、精度のよいファイバの切断面を得ることが可能なファイバ切断器およびファイバの切断方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、ファイバを切断するファイバ切断器であって、ファイバを保持可能なファイバ保持部と、前記ファイバ保持部に保持されたファイバを、上方から押圧可能な押圧部材と、を具備し、前記ファイバ保持部は、前記押圧部材でファイバを押圧した際に、当該ファイバが屈曲しないようにファイバを保持可能であり、かつ、当該ファイバの押圧部位近傍に当該ファイバを屈曲させる機構が形成されず、前記押圧部材の先端断面はＲが０．２〜２０ｍｍの円弧状曲面であり、前記押圧部材と前記ファイバ保持部に保持されたファイバとが点接触可能であり、前記押圧部材で前記ファイバ保持部に保持されたファイバを押圧すると、押圧によって当該ファイバを切断することが可能であることを特徴とするファイバ切断器である。前記Ｒが０．２〜０．５ｍｍであってもよい。

ここで、円弧状曲面とは、断面において押圧部材の先端が鋭利ではなく、単一のまたは複数の曲率より構成される曲面であることを言う。前記ファイバ保持部は、基台に形成されたＶ溝であることが望ましい。前記ファイバ保持部のファイバとの接触部の表面粗度が、平均粗さＲａ＝１．６μｍ以下であることが望ましい。

前記ファイバ保持部および前記押圧部材は、セラミックス製であることが望ましい。前記押圧部材は、前記ファイバ保持部に保持されるファイバの軸方向と略平行な軸を回転軸として前記ファイバ保持部に対して回動可能であることが望ましい。

第１の発明によれば、刃を用いずに切断を行うため、ファイバの切断面に傷がつくことがない。また、ファイバを曲げることなく切断を行うため、ファイバを曲げるための機構が不要であり、また、切断面が斜めになることない。

特に、ファイバ保持部をＶ溝とすることで、ファイバを確実に保持可能であるとともに、ファイバに対して確実に圧縮応力を付与することができる。このため、確実にファイバを切断することができる。

また、ファイバ保持部の面粗度がＲａ＝１．６μｍ以下であれば、ファイバ保持部とファイバとの間を微視的に見た場合における、ファイバに付与される局所的な応力の発生を抑制することができる。したがって、確実に押圧部材による押圧部においてファイバを切断することができる。なお、ファイバ保持部および押圧部材は、ファイバを保持または押圧する際に変形等がない略剛体である。このような材料としては、セラミックス製であることが望ましい。

また、押圧部材を、ファイバ保持部で保持された状態のファイバの軸と略平行な回転軸で回動可能とすることで、押圧部材でファイバを押圧した際に、押圧部材の回動に伴い、ファイバと押圧部材との接触部がファイバの軸方向にずれることがない。

第２の発明は、第１の発明にかかるファイバ切断器を用い、前記ファイバ保持部に切断対象のファイバを設置し、前記押圧部材の先端を前記ファイバに対して押圧することで、前記ファイバを屈曲させずにファイバの被押圧部を切断することを特徴とするファイバの切断方法である。また、第１の発明にかかるファイバ切断器を用い、前記ファイバ保持部に切断対象のファイバを設置し、前記押圧部材の先端を前記ファイバに対して押圧し、前記押圧部材の前記先端は、前記ファイバと点接触し、かつ該接触点において、前記押圧によっては前記ファイバ表面に傷をつけず、前記押圧により、前記ファイバの同一断面内において、前記押圧部材の先端と前記ファイバ保持部とから圧縮力を付与して、当該断面内において圧縮破壊を発生させて、前記ファイバを屈曲させずに前記ファイバの被押圧部を含む前記断面で切断することを特徴とするファイバの切断方法である。

第２の発明によれば、押圧部材をファイバに対して押し付け、ファイバを曲げることなく切断することができる。このため、ファイバ断面には、部分的な引張応力（曲げ外周部における表面の引張応力）を生じさせることなく、圧縮応力のみでファイバを切断することができる。したがって、ファイバの押圧部において、ファイバの軸に対して垂直な切断面を得ることができる。

本発明によれば、簡易な構造で、精度のよいファイバの切断面を得ることが可能なファイバ切断器およびファイバの切断方法を提供することができる。

ファイバ切断器１を示す図であり、（ａ）は押圧部材７が開放した状態を示す図、（ｂ）は押圧部材７が閉じた状態を示す図。 ファイバ１１の軸方向より見た図で、（ａ）は押圧部材７が開放した状態を示す図、（ｂ）は押圧部材７でファイバ１１を押圧した状態を示す図。 ファイバ１１の押圧状態を示す図で、（ａ）は押圧部材７の正面から見た図、（ｂ）は（ａ）のＥ部拡大図。 ファイバ１１の軸方向から見た図で図３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。 ファイバ１１を切断した状態を示す図。 従来のファイバ切断器１００を示す図。 従来の切断器で切断したファイバ１０３を示す図。

以下、本発明の実施の形態にかかるファイバ切断器１について説明する。図１は、ファイバ切断器１を示す概略図であり、図１（ａ）は押圧部材７が開放した状態を示す図、図１（ｂ）は押圧部材７が閉じた状態を示す図である。ファイバ切断器１は、主に、基台３、押圧部材７等から構成される。

基台３には、直線状にＶ溝５が形成される。Ｖ溝５は、ファイバを保持するためのファイバ保持部として機能する。基台３の一方の側部には、押圧部材７が設けられる。押圧部材７は、回転軸９を軸として回動可能である。なお、回転軸９は、Ｖ溝５と略平行に形成されることが望ましい。

図１（ａ）に示すように、押圧部材７が開放した状態から、押圧部材７を回転軸９を軸に回動させることで（図中矢印Ａ方向）、押圧部材７の端部をＶ溝５上に移動させることができる。

なお、基台３および押圧部材７は、容易に変形可能な部材ではなく、略剛体であることが望ましい。すなわち、後述するファイバの切断時に、押圧部材７および基台３が変形することがないことが望ましい。このような材質としては、例えば、セラミックスを適用することができ、硬度Ｈｖが１０ＧＰａ以上であることが望ましい。

また、Ｖ溝５の内面（ファイバとの接触面）は、平均粗さＲａ＝１．６μｍ以下であることが望ましい。Ｖ溝５の内面の粗さが大きくなると、ファイバを設置した際に、Ｖ溝の表面のミクロ的な凹凸によって、ファイバに局所的な応力が発生し、切断面が斜めに形成される恐れがあるためである。なお、発明者らが確認したところ、表面粗さが平均粗さＲａ＝１．６μｍ以下の場合では、ファイバを所定位置で確実に切断可能であった。したがって、Ｖ溝５の表面粗さは、上記範囲とすることが望ましい。

なお、Ｖ溝５の内面の凹凸が切断部の品質に大きく影響するため、本発明では、Ｖ溝５（ファイバ保持部）には、前述したピン等のファイバを曲げるための機構が形成されることはない。ピン等を設けることで、ピンと基台との境界での段差やギャップによって、ファイバの切断面の精度を確保することができないためである。

次に、ファイバの切断方法を説明する。図２は、ファイバ１１の軸方向より見た図で、図２（ａ）は押圧部材７が開放した状態を示す図、図２（ｂ）は押圧部材７でファイバ１１を押圧した状態を示す図である。また、図３は、ファイバ１１の押圧状態を示す図で、図３（ａ）は押圧部材７の正面から見た図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ部拡大図である。

まず、図２（ａ）に示すように、ファイバ１１をＶ溝５に設置する。この際、ファイバ１１をあらかじめ図示を省略したホルダに保持させてもよい。この場合には、基台３上または基台３に隣接する位置のＶ溝延長線上に、図示を省略したホルダ固定部を設ければよい。このようにすることで、ホルダからのファイバ１１の出代が常に一定になるようにファイバ１１を切断することができる。

また、押圧部材７とは別に、ファイバ１１を仮押さえするための保持部を形成してもよい。すなわち、ファイバ１１がＶ溝５から外れてしまうことや、ファイバ１１が軸方向にずれてしまうことを防止するため、ゴムやスポンジ等の弾性部材で、ファイバ１１をＶ溝５に対して固定するための保持部を設けてもよい。この場合には、例えば、押圧部材７の前後に、同一の回転軸で回動可能な保持部を形成すればよい。

ファイバ１１がＶ溝５に保持された状態で、図２（ａ）に示すように、押圧部材７を回動させる（図中矢印Ｂ方向）。押圧部７は、ファイバ１１の上方からファイバ１１と接触する。

次に、図２（ｂ）および図３（ａ）に示すように、押圧部材７によってファイバ１１を押圧する（図中矢印Ｃ方向）。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＥ部拡大図である。図３（ｂ）に示すように、押圧部材７の端部は、鋭利ではなくＲ形状となる。これは、押圧部材７の端部をファイバ１１と点接触させるとともに、押圧部材７の折損や摩耗を防止するためである。本発明では、押圧部材７はファイバ１１の表面に傷をつけることが目的ではないので、先端を鋭利にすることも、ファイバ１１に接触させた状態で押圧部材をスライドさせることも不要である。

なお、押圧部材７の先端部Ｒとしては、Ｒ０．２〜２０ｍｍ程度とすることができるが、製造性等を考慮すると、端部Ｒを０．２〜０．５ｍｍ程度とすることが望ましい。Ｒ０．２ｍｍ未満では、押圧部材端部の破損等の恐れがあるためである。また、Ｒが大きすぎると、押圧部材７の製造性が悪く、また、ファイバ１１との点接触位置を一定にすることが困難であるためである。したがって、押圧部材７の端部（ファイバとの接触部）は、Ｒを０．２〜０．５ｍｍ程度とすることが望ましい。

図４は、図３（ａ）のＤ−Ｄ線断面拡大図である。図４に示すように、ファイバ１１は、Ｖ溝５に保持された状態で、押圧部材７によって上方から押圧される。すなわち、ファイバ１１には、ファイバ断面において、上方から鉛直方向に力が付与され（図中矢印Ｆ）、さらにＶ溝５の両側面からそれぞれの面に垂直な方向に力が付与される（図中矢印Ｇ１、Ｇ２方向）。すなわち、ファイバ１１の同一断面内において、ファイバ１１には圧縮力のみが付与される。

ここで、Ｖ溝５の角度としては、例えば９０〜１２０°程度とすればよい。Ｖ角度を、例えば９０°とすれば、荷重Ｆと反力Ｇ１、Ｇ２との力の方向の角度は、それぞれ１３５°となる（Ｇ１とＧ２の角度は９０°となる）。

また、Ｖ溝５の深さは、切断対象となるファイバを設置した際に、ファイバの頂部がＶ溝５よりも上方に突出するように設定される。例えば、０．１２５ｍｍΦのファイバ１１に対して、ファイバ１１が基台の上面に０．０８ｍｍ程度突出するようにＶ溝深さを設定すればよい。

なお、Ｖ溝５の形状は、必ずしも正確なＶ形状である必要はない。すなわち、ファイバ１１を押圧部材７で押圧した際に、ファイバ１１が移動せず、確実に圧縮応力を付与できれば良く、断面における押圧部７および保持部におけるファイバの接触点が３か所形成されるように設定すればよい。

ファイバの接触部が２箇所（押圧部および保持部各１か所）では、ファイバ１１が押圧時にずれる恐れがあり、接触部を４か所以上（押圧部１か所および保持部３か所以上）形成したのでは、ファイバの径との関係で保持部形状の精度が要求されるとともに、偏荷重等が付与される恐れがあるためである。したがって、Ｖ溝５のようにファイバ１１と３か所（押圧部との接触部含む）で接触することができれば、Ｖ溝５先端がＲ形状であってもよい。

図５は、押圧部材７を所定の力で押し付けて、ファイバ１１を切断した状態を示す図である。ファイバ１１は、同一断面（ファイバ１１の軸方向と垂直な断面）内において、強い圧縮力を受けることで圧縮破壊する。この際、圧縮破壊は応力を受ける同一断面内で発生する。このため、圧縮力をファイバ１１の同一断面内に対して外周から中心方向に付与することで、ファイバ１１を屈曲させることなく当該断面を切断面１３としてファイバ１１が切断される。

なお、押圧部材７の押圧力を常に一定とするために、押圧部材７に力を付与する部位に図示を省略したばね等を設けて、ばねを用いて押圧部材７をファイバ１１に押圧してもよい。また、押圧部材７と基台３とのクリアランスが所定以下にならないように押圧部材７の回動範囲を規制してもよい。いずれにしても、ファイバ１１が圧縮破壊を起こす応力よりもわずかに大きな応力を付与可能であれば、確実にファイバ１１を切断することができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡易な構造で精度よく光ファイバを切断することができる。この際、ファイバ１１に傷をつけるための刃や、ファイバを曲げるための機構が不要であるため、刃の管理や、刃とピンの位置精度等を考慮する必要がない。また、ファイバを屈曲させる際に、切断部以外に傷が生じることもない。すなわち、本発明は、従来当然に曲げ変形等によってファイバ断面の一部に引張力を形成することで、この引張力を起点としてファイバ１１の切断を行っていたものに対して、圧縮力のみでファイバの切断を行うという、従来と全く異なる思想に基づくものである。

また、ファイバの保持部が略剛体であるＶ溝５であるため、押圧部材７でファイバ１１を押圧した際にも、ファイバ１１に曲げ変形が生じることがない。このため、ファイバ１１の断面に引張力が生じることがない。したがって、ファイバ１１の一断面内に圧縮力のみを付与可能であるため、ファイバ１１の軸に対して精度よく垂直な切断面を形成可能である。

また、押圧部材７の先端がＲ形状（円弧状曲面）であるため、押圧部材の折損や摩耗等が抑制される。また、押圧部材７を確実にファイバ１１の表面に点接触させることができる。このため、ファイバ１１に偏荷重等が付与されることがない。

また、ファイバ保持部がＶ溝５であるため、ファイバ１１を確実に保持可能であるとともに、ファイバ１１とＶ溝５とを２箇所で点接触させることができる。このため、ファイバ１１がずれることがなく、ファイバ１１に偏荷重等が付与されることもない。

また、ファイバ保持部の面粗度を小さくすることで、ファイバ１１を設置して押圧部材７で押圧した際に、押圧部以外の部位でファイバ１１に過剰な圧縮力や曲げ力が付与されることがない。したがって、確実に押圧部で切断をすることができる。

また、押圧部材７はファイバの軸と略平行な回転軸で回動可能であるため、押圧部材７を、回転軸９を中心に回転させた際に、押圧部材７の先端がファイバの軸方向に対して位置がずれることがない。したがって、押圧部材７による押圧時においても、押圧部材７がファイバ１１の軸方向にずれて、ファイバ表面を擦り付けるようなことがない。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本発明のファイバ切断器の形状等は、図示した例に限られず、前述した構成を有していれば、各構成の形状や配置、大きさは適宜設定することができる。また、必要に応じて他の構成を適宜加えることが可能であることは言うまでもない。

１………ファイバ切断器
３………基台
５………Ｖ溝
７………押圧部材
９………回転軸
１１………ファイバ
１３………破断面
１００………ファイバ切断器
１０１………刃
１０３………ファイバ
１０５………基台
１０７………ピン
１０９………傷
１１１………破断面

Claims (9)

1. ファイバを切断するファイバ切断器であって、
   ファイバを保持可能なファイバ保持部と、
   前記ファイバ保持部に保持されたファイバを、上方から押圧可能な押圧部材と、
   を具備し、
   前記ファイバ保持部は、前記押圧部材でファイバを押圧した際に、当該ファイバが屈曲しないようにファイバを保持可能であり、かつ、当該ファイバの押圧部位近傍に当該ファイバを屈曲させる機構が形成されず、
   前記押圧部材の先端断面はＲが０．２〜２０ｍｍの円弧状曲面であり、前記押圧部材と前記ファイバ保持部に保持されたファイバとが点接触可能であり、前記押圧部材で前記ファイバ保持部に保持されたファイバを押圧すると、押圧によって当該ファイバを切断することが可能であることを特徴とするファイバ切断器。
2. 前記Ｒが０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のファイバ切断器。
3. 前記ファイバ保持部は、基台に形成されたＶ溝であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のファイバ切断器。
4. 前記Ｖ溝の角度が９０〜１２０°であることを特徴とする請求項３記載のファイバ切断器。
5. 前記ファイバ保持部のファイバとの接触部の表面粗度が、平均粗さＲａ＝１．６μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のファイバ切断器。
6. 前記ファイバ保持部および前記押圧部材は、セラミックス製であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のファイバ切断器。
7. 前記押圧部材は、前記ファイバ保持部に保持されるファイバの軸方向と略平行な軸を回転軸として前記ファイバ保持部に対して回動可能であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のファイバ切断器。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のファイバ切断器を用い、
   前記ファイバ保持部に切断対象のファイバを設置し、
   前記押圧部材の先端を前記ファイバに対して押圧することで、前記ファイバを屈曲させずにファイバの被押圧部を切断することを特徴とするファイバの切断方法。
9. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のファイバ切断器を用い、
   前記ファイバ保持部に切断対象のファイバを設置し、
   前記押圧部材の先端を前記ファイバに対して押圧し、
   前記押圧部材の前記先端は、前記ファイバと点接触し、かつ該接触点において、前記押圧によっては前記ファイバ表面に傷をつけず、
   前記押圧により、前記ファイバの同一断面内において、前記押圧部材の先端と前記ファイバ保持部とから圧縮力を付与して、当該断面内において圧縮破壊を発生させて、前記ファイバを屈曲させずに前記ファイバの被押圧部を含む前記断面で切断することを特徴とするファイバの切断方法。

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