JP5802708B2 - 光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具および光ファイバ巻き取り方法 - Google Patents

光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具および光ファイバ巻き取り方法 Download PDF

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Description

本発明は、鍔部を有する光ファイバ巻き取り用ボビンの鍔部間の巻取部に光ファイバを巻き取るにあたって、その巻き始めに際し、光ファイバの巻き始め端末をボビンに固定するための光ファイバ端末固定具、およびその固定具を用いてボビンに光ファイバを巻き取る方法に関するものであり、とりわけ端末をボビンに固定した光ファイバを、巻取部上に導くために好適な光ファイバ端末固定具、およびそれを使用した巻き取り方法に関するものである。
光ファイバ素線の製造工程や光ファイバ心線の製造工程などにおいては、光ファイバ素線もしくは光ファイバ心線(本明細書では、これらを総称して光ファイバと称する)を、ボビンに光ファイバを巻き取ることが行なわれる。ボビンとしては、円筒状をなす巻取部(いわゆる巻き胴)の両端に鍔部が設けられたものを用いて、そのボビンを巻取機に装着し、巻き取るべき光ファイバの先端部分を、ボビンもしくはボビンと一体に回転する部分に固定し、光ファイバにテンション(巻き取り張力)を付与しながらボビンを回転させることによって、鍔部間の巻取部(巻胴)の外周面に光ファイバを巻き取るのが通常である。
ここで、光ファイバの巻き取りを開始するに当たっては、前述のように巻き取るべき光ファイバの先端部分を、ボビンもしくはボビンと一体に回転する部分に固定する必要があるが、その場合、一般には、ボビンの一端側の鍔部の外側の面と、それに対向する巻取機側の面との間に挟み込むのが通常である。その場合、光ファイバの端末は鍔部の外面側に固定されるから、光ファイバを鍔部の内側の巻取部に光ファイバを巻き取るためには、巻き取り開始の初期において光ファイバを鍔部の外面側から鍔部を乗り越えて内側の巻取部の外周面に落としこむ(導入する)必要がある。
このように鍔部の外面側での光ファイバの端末を固定して、光ファイバを鍔部内側の巻取部外周面に導入するための従来の方法、とりわけその導入を自動的に行なう方法としては、例えば特許文献1に示される方法が広く採用されている。この従来方法を、図21〜図23に模式的に示す。
図21、図22において、ボビン1は、円筒状をなす巻胴(巻取部)3の両端に、巻胴3の外径よりも大径の鍔部5A、5Bを形成した構成とされている。一方、巻取機の回転軸7には、その回転軸7と一体に回転する円盤状の固定盤9が設けられている。そして、その固定盤9の盤面に鍔部5Aの外面が対向するように、ボビン1が巻取機の回転軸7に装着される。一方光ファイバ11は、トラバーサなどのガイドローラ13を経て、ボビン1に向けて供給されるが、巻き取り開始前(ボビンの回転開始前)の段階で、巻き取るべき光ファイバ11の先端部分を固定盤9と鍔部5Aとの間に挟んで固定する。一方、鍔部5Aの外周側付近には、トラバーサのガイドローラ13からボビン1に供給される光ファイバ11の走行位置を規制するための横移動部材15を配置しておき、初期段階において横移動部材15をボビン1の回転軸線と平行に他方の鍔部5Bに向けて移動させ、これによって光ファイバ11を、鍔部5Aを乗り越えて巻き胴3の外周上に落とし込むことが行なわれる。なお、鍔部5Aの外周部分には、図23に示すように、その外周縁部から内側に切り欠かれた導入溝17を形成しておき、横移動部材15により横移動させられる光ファイバ11を、鍔部5Aの外周縁面5Aaから導入溝17内に落ち込ませ、これによって鍔部5Aの内側の巻胴3の外周面に落とし込むことを可能としている。
ところで、光ファイバの製造工程などにおいては、図24に示すようなボビン20を用いることがある。このボビン20は、回転軸線に沿った方向への幅W1が極めて狭い短円筒状の第1の巻取部(以下、幅狭巻取部と称する;一般に幅W1は数mm程度)21と、回転軸線に沿った方向への幅W2が、幅狭巻取部21の幅W1よりも格段に広い円筒状の第2の巻取部(以下、幅広巻取部と称する;一般に幅W2は数十mm以上)23とを、中間鍔部25Bを境界として直列上に一体化したものである。すなわち幅狭巻取部21は、ボビン20の全体の一端側(回転軸線に沿った方向の一端側)に位置する第1の鍔部25Aと前記中間鍔部(第2の鍔部)25Bとの間に区分形成され、幅広巻取部23は、ボビン20の全体の他端側に位置する第3の鍔部25Cと前記中間鍔部(第2の鍔部)25Bとの間に区分形成されている。なお、幅狭巻取部21の外側の第1の鍔部25Aの径d1は、幅広巻取部21の両側の鍔部(第2の鍔部(中間鍔部)25Bおよび外側の第3の外側鍔部25C)の径d2よりも小さい径とされている。
このようなボビン20の幅狭巻取部21は、光ファイバにおける特性を測定するための部分を巻き取るために使用されるのが通常である。すなわち、巻き取り開始後の初期段階で光ファイバの端末側の短い部分(数m程度)を幅狭巻取部21に巻き取り、その後に残りの光ファイバの大部分を幅広巻取部23に長尺に巻き取ることが行なわれる。そしてボビンに巻き取られた光ファイバの特性測定を行うために、幅狭巻取部21に巻き取られた部分が利用されるのが一般的である。
上述のように極めて狭い幅の巻取部21に光ファイバを巻き取るにあたって、前述の図21〜図23に示される従来の方法を適用しようとした場合、実際上は巻取りが困難となることが多い。その理由を、図25を参照して説明する。
すなわち、大径の第2の鍔部(中間鍔部)25Bの外周側に位置する横移動部材15を矢印26の方向へ移動させて光ファイバ11を押したとしても、光ファイバ11が第2の鍔部25Bを乗り越えて移行し得る状態(第2の鍔部25Bに対する角度が一定以上となる状態)となる前に、光ファイバ11が、第2の鍔部25の角部に当接(図25中の丸囲い部分24において当接)してしまって、小径の第1の鍔部25と大径の第2の鍔部25Bとの間では、光ファイバ11がそれより先へは動けなくなって、外側の第1の鍔部25Aと中間の第2の鍔部25Bとの間の幅狭巻取部21に光ファイバ11を落とし込むことができなくなるためである。
そのため、図24に示すような幅狭巻取部21を有するボビン20を用いて、光ファイバ11を幅狭巻取部21に巻き付けるにあたっては、光ファイバ11の端末を第2の鍔部25Bの基端部分に形成されるファイバ通し用の貫通穴(図示せず)に通して幅狭巻取部21に導き、手作業によって光ファイバ11を幅狭巻取部23に巻き付けた後、光ファイバ11の端末を固定せざるを得なかった。すなわち、光ファイバ11の端末の固定作業と、幅広巻取部21への巻き付け作業は自動化し得るにもかかわらず、幅狭巻取部21への巻き付けは自動化することができず、それが光ファイバ巻き取り全自動化による巻き取り工程の省力化、生産性向上の大きなネックとなっていたのである。
なお、以上のところでは、一つのボビン20に、極めて小さい幅W1の第1の巻取部(幅狭巻取部)21と、大きな幅W2の第2の巻取部(幅広巻取部)23との両者が形成されている場合について説明したが、一つの巻取部のみを有するボビンであっても、その巻取部の幅が極めて狭い場合には、上記と同様な問題が発生する可能性がある。
特開2000−72329号公報
本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、ボビンへの光ファイバの巻き取り開始にあたって、光ファイバの端末をボビンの鍔部の外面側に挟んで固定するための固定具として、単に光ファイバの端末を挟持するだけではなく、幅の狭い巻取部を有するボビンの場合においても、その幅の狭い巻取部に光ファイバを導入させる機能を付与した光ファイバ端末固定具を提供し、併せてその光ファイバ端末固定具を用いて巻き取りを行なうことによって、幅の狭い巻取部にも光ファイバを容易かつ確実に導入することが可能な光ファイバ巻き取り方法を提供し、これによって幅が狭い巻取部に対する光ファイバの巻き付け作業も、手作業によらずに自動化し得るようにして、幅が狭い巻取部を有するボビンを用いての巻き取り作業の省力化、能率向上を図ることを課題としている。
本発明は、基本的には、ボビンの外側の鍔部に光ファイバの端末を挟んで固定・保持するための固定具、すなわち従来技術として示した図22における固定盤9に対応する部材について、その形状を従来とは変えることによって、その固定具に、幅の狭い巻取部に光ファイバを容易かつ確実に導入させる機能を付与し得ることを見い出してなされたものである。
すなわち本発明の基本的な態様(第1の態様)による光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具は、
巻取機の回転軸に装着されて、光ファイバ巻き取り用ボビンの外側の第1の鍔部との間で、巻き取るべき光ファイバの巻き始め側の端末部分を挟持し、その端末部分を固定するための光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具において、
全体として円盤状をなす基体からなり、
かつ前記円盤状基体の盤面には、ボビンの前記第1の鍔部との間で光ファイバの端末部分を挟む挟持面を有し、
さらに前記円盤状基体におけるボビン側の盤面の外周側の部位には、ボビンに向かって突出しかつボビンの第1の鍔部の外径よりも大きい径で周方向に連続する隆起部が形成されており、
前記円盤状基体の半径方向における前記隆起部の断面形状が、略三角形状とされていることを特徴とするものである。
また本発明の第2の態様による光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具は、前記第1の態様の光ファイバ端末固定具において、
前記挟持面の延長面からの前記隆起部の突出高さが、ボビンの前記第1の鍔部の厚みより大きいことを特徴とするものである。
また本発明の第3〜第9の態様は、上述のような光ファイバ端末固定具を用いた光ファイバの巻き取り方法についての態様である。
すなわち本発明の第3の態様による光ファイバ巻き取り方法は、
巻取機の回転軸に装着されて、光ファイバ巻き取り用ボビンの外側の第1の鍔部との間で、巻き取るべき光ファイバの巻き始め側の端末部分を挟持し、その端末部分を固定するための光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具であって、全体として円盤状をなす基体からなり、かつ前記円盤状基体の盤面には、ボビンの前記第1の鍔部との間で光ファイバの端末部分を挟む挟持面を有し、さらに前記円盤状基体におけるボビン側の盤面の外周側の部位には、ボビンに向かって突出しかつボビンの第1の鍔部の外径よりも大きい径で周方向に連続する隆起部が形成されている光ファイバ端末固定具と、
前記第1の鍔部とその第1の鍔部の隣の第2の鍔部との間に第1の巻取部が区画形成されたボビンと
を用い、
光ファイバの巻き始め側の端末部分を、前記光ファイバ端末固定具の挟持面と前記ボビンの前記第1の鍔部との間に挟んで固定するとともに、光ファイバの一部を、前記隆起部によってボビン側に押しやり、続いて光ファイバ端末固定具とボビンとを一体に回転させて、光ファイバの一部を、前記第1の鍔部を乗り越えさせ、前記第1の巻取部に光ファイバを巻き取ることを特徴とするものである。
また本発明の第4の態様の光ファイバ巻き取り方法は、前記第3の態様の光ファイバ巻き取り方法において、
前記光ファイバ端末固定具として、前記挟持面の延長面からの前記隆起部の突出高さが、ボビンの前記第1の鍔部の厚みより大きい光ファイバ端末固定具を用いることを特徴とするものである。
また本発明の第5の態様の光ファイバ巻き取り方法は、前記第3、第4のいずれかの態様の光ファイバ巻き取り方法において、
前記光ファイバ端末固定具として、前記円盤状基体の半径方向における前記隆起部の断面形状が、略三角形状とされている光ファイバ端末固定具を用いることを特徴とするものである。
また本発明の第6の態様による光ファイバ巻き取り方法は、前記第3〜第5のいずれかの態様の光ファイバ巻き取り方法において、
前記ボビンとして、第1の鍔部の外周縁から内側に切り込まれた導入溝を有するボビンを用い、光ファイバの巻き始め側の端末部分を、光ファイバ端末固定具の挟持面とボビンの第1の鍔部との間に挟んで固定するとともに、光ファイバの一部を、前記隆起部によってボビン側に押しやり、続いて前記光ファイバ端末固定具とボビンとを一体に回転させて、光ファイバの一部を、前記第1の鍔部を乗り越えさせるに当たり、その光ファイバの一部を、前記導入溝の側縁に係合させて、その導入溝内を通すことを特徴とするものである。
さらに本発明の第7の態様による光ファイバ巻き取り方法は、前記第3〜第5のいずれかの態様の光ファイバ巻き取り方法において、
前記ボビンおよび前記光ファイバ端末固定具の各部位の寸法を、
A:ボビンの第1の巻取部の幅、
B:ボビンの前記第1の鍔部の厚み、
:ボビンの前記第1の鍔部の高さ、
:ボビンの前記第1の鍔部の導入溝の深さ、
R:導入溝の側縁が面取りされている場合の面取り部分の曲率半径、
D:光ファイバ端末固定具における前記挟持面の延長面から前記隆起部の頂部までの高さ、
E:ボビンおよび光ファイバ端末固定具の半径方向における、ボビンの前記第1の鍔部の外周縁から光ファイバ端末固定具の隆起部の頂部までの距離、
L:ボビンの回転軸と平行な方向における、前記第1の鍔部と前記第2の鍔部との間の間隔、
と定義し、次の(1)式、(2)式および(3)式が満たされるように、前記ボビンおよび前記光ファイバ端末固定具の各部位の寸法を定めておくことを特徴とするものである。
Figure 0005802708
Figure 0005802708
Figure 0005802708
さらに本発明の第8の態様による光ファイバ巻き取り方法は、前記第3〜第7のいずれかの態様の光ファイバ巻き取り方法において、
前記ボビンとして、前記第1の鍔部および第2の鍔部のほか、第3の鍔部を有し、前記第1の鍔部と第3の鍔部が回転軸線に沿った方向の両端側に形成され、前記第2の鍔部が第1の鍔部と第3の鍔部との間に形成され、かつ前記第1の鍔部と第2の鍔部との間に、前記第1の巻取部が区画形成され、第2の鍔部と第3の鍔部との間に、第2の巻取部が区画形成され、しかも前記第1の巻取部は回転軸線に沿った方向の幅が、前記第2の巻取部の回転軸線に沿った方向の幅よりも小さく定められたものを用いることを特徴とするものである。
そして本発明の第9の態様による光ファイバ巻き取り方法は、前記第8の態様の光ファイバ巻き取り方法において、
前記ボビンとして、前記第1の鍔部の外径が前記第2の鍔部の外径よりも小さいものを用いることを特徴とするものである。
本発明の光ファイバ端末固定具を用いれば、ボビンへの光ファイバの巻き取りを開始するにあたって、光ファイバの巻き始め側の端末をボビンの鍔部の外面側に挟んで挟持するだけではなく、幅の狭い巻取部を有するボビンの場合においても、その幅の狭い巻取部に光ファイバを確実かつ容易に導入させることができる。また本発明の巻き取り方法によれば、その光ファイバ端末固定具を用いて巻き取りを行なうことによって、幅が狭い巻取部に対する光ファイバの巻き付け作業を、手作業によらずに自動化することが可能であり、したがって、幅が狭い巻取部を有するボビンを用いての巻き取り作業の省力化、能率向上を図ることができる。
なおまた、本発明では、光ファイバ端末固定具に、巻き取り開始時における巻き取り開始補助部材の機能(例えば従来法における横移動部材の機能など)を担わせているため、別に巻き取り開始補助部材を配置するためのスペースを省くことも可能であり、したがって巻取機周辺の省スペース化にも寄与しうるとともに、巻き始め端末の固定後に改めて巻取補助部材を作動させる必要がないため、巻取部に対する巻取開始までに要する時間も短くすることができる。
本発明の一実施形態の光ファイバ端末固定具を示す右側面図である。 図1のII−II線における断面図である。 図1、図2に示される光ファイバ端末固定具と組合わせて使用されるボビンの一例を示す左側面図である。 図3に示されるボビンの部分切欠正面図である。 図3に示されるボビンの外側の第1の鍔部について、その導入溝の付近を拡大して示す左側面図である。 図5のVI―VI線における断面図である。 図5のVII―VII線における断面図である。 図3、図4に示されるボビンとを組合わせて光ファイバの巻き取りを開始するに当たって、光ファイバの巻き始め側端末の固定前の段階を示す部分切欠正面図である。 図8の段階に続いて、光ファイバの巻き始め側端末を固定した段階を示す部分切欠正面図である。 図8の要部を拡大して示す断面図である。 図9の段階に引き続き、ボビンを回転させた時に光ファイバが導入溝に導入される状況を段階的に示す、左側面側からの模式図である。 光ファイバ端末固定具およびボビンの各部の寸法の定義を示す、図10と同様な位置での模式図である。 本発明の光ファイバ端末固定具とボビンについての各部の望ましい寸法関係を導き出すための説明するための図で、導入溝の側縁が面取りされていない場合について従来法を実施したときの状況を示す第1の説明図である。 図13と同様な状況についての第2の説明図である。 図13と同様な状況についての第3の説明図である。 本発明の光ファイバ端末固定具とボビンについての各部の望ましい寸法関係を導き出すための説明するための図で、導入溝の側縁が面取りされてる場合について従来法を実施したときの状況を示す第1の説明図である。 図16と同様な状況についての第2の説明図である。 図15と同様な状況についての第3の説明図である。 導入溝に関して説明するための模式図である。 本発明の方法により光ファイバを幅の狭い巻取部に巻き取る場合の光ファイバ端末固定具およびボビンの各部の寸法関係を示す略解図である。 光ファイバの巻き始め端末付近をボビンの巻胴に導入するための従来方法の一例を示す模式的な左側面図である。 図21に対する模式的な正面図である。 図21に示される従来方法を実施する際の鍔部の導入溝を示す斜視図である。 光ファイバの巻き取りに使用されるボビンの一例を示す略解的な正面図である。 従来方法によって図24に示されるボビンに光ファイバの巻き始め端末付近を巻き付けようとした際の状況を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1、図2には、本発明の光ファイバ端末固定具の一例の全体構成を示す。
図1、図2において、光ファイバ端末固定具30は、例えばABS樹脂などの比較的硬質な樹脂あるいはアルミなどの金属によって、全体として円盤状をなす基体(円盤状基体)32によって構成されている。その円盤状基体32の中央部には、図示しない巻取機の回転軸を挿通させるための軸孔34が、中心軸線Oに沿って貫通形成されている。さらにその円盤状基体32の一方の盤面32Aにおける外周縁に近い部分には、中心軸線Oと平行な方向に突出する隆起部36が形成されている。
前記隆起部36は、円盤状基体32の周方向に沿って連続しており、その隆起部36における円盤状基体32の半径方向の断面形状は、頂部(最大突出位置の箇所)36Aの両側が傾斜面36B、36Cとされた三角形状もしくはそれに類する形状とされている。すなわち隆起部36は、頂部36Aに向かって円盤状基体32の外周縁から縮径方向に傾斜する外周側傾斜面36Bと、円盤状基体32の内側盤面32Aから頂部36Aに向かって拡径方向に傾斜する内周側傾斜面36Cとによって、その断面の三角形状もしくはそれに類する形状の輪郭が形成されている。ここで、隆起部36は、光ファイバと接触する部位であるから、光ファイバを傷つけることや引っ掛けることがないよう、表面を平滑にしておくことが望ましい。特に隆起部36の頂部36Aは、滑らかな円弧面となるように面取りした形状とすることが望ましい。
また円盤状基体32における内側の盤面32A、すなわち隆起部36が突出している側と同じ側の盤面32Aは、後述するボビン20の小径外側鍔部(第1の鍔部)25Aに対面して、光ファイバの巻き始め端末部分を挟んで固定するための挟持面38とされている。ここで、円盤状基体32における隆起部36よりも内側の盤面32Aについて、円盤状基体32の材質を適切に選定するか、あるいは表面粗面化処理、粗面化加工を施すことによって、光ファイバ端末が滑らない程度の摩擦係数を有する平坦面とし、その平坦面自体が前記挟持面38の機能を果たすようにしてもよく、あるいは図示はしないが、ゴムなどの摩擦係数が高い材料からなるシート状緩衝材を内側盤面32Aに貼着して挟持面38を形成しても良い。なおシート状緩衝材を内側盤面32Aに貼着して挟持面38を形成する場合、そのシート状緩衝部材は、必ずしも内側盤面32Aの全面に貼着する必要はなく、内側盤面32Aの一部に貼着したり、複数に分割して内側盤面32Aの複数の箇所に貼着して、複数の挟持面38を形成したりしても良い。
ここで、本実施形態において隆起部36における半径方向の断面形状が三角形状もしくはそれに類する形状(略三角形状)としている理由について、後述する図3、図4のボビン20との関係に基づいて、次に説明する。
隆起部36の内周側傾斜面36Cは、端末を挟持した光ファイバに強い曲げを加えず、傷付けないために有効に機能する。仮にこの内周側傾斜面36Cに対応する部位が階段状になっていたとすれば、光ファイバが階段の角に押し当てられて急激に曲がり、また階段の角に擦れて傷付く恐れがある。
一方、外周側傾斜面36Bは、光ファイバの走行軌道が多少乱れた場合でも、光ファイバを逃がすことなく、光ファイバを第1の巻取部(幅狭巻取部)21に巻き取るために有効に機能する。仮に外周側傾斜面36Bに対応する箇所が、円盤状基体32の盤面に垂直な面(あるいは図2とは逆向きの斜面)になっていたとすれば、光ファイバは円盤状基体32の外周上あるいはボビンとは反対側の部材(光ファイバ端末固定具30の外周上や巻取機側)に巻き取られる恐れがある。
さらに光ファイバ端末固定具30は、後述するように挟持面38をボビン20の外側の第1の鍔部25Aの外面(平坦面)に密着させる必要があり、そこで隆起部36は、第1の鍔部25Aの外縁よりも外周側となる位置に形成しておく。すなわち、隆起部36における内周側傾斜面36Cの基端(立ち上がり箇所)36Caの径d3は、第1の巻取部(幅狭巻取部)21の外側の第1の鍔部25Aの径d1(図4参照)より大きい径とする。但し、光ファイバを導きやすくするためには、内周側傾斜面36Cの基端36Caの径d3は、第1の巻取部21の外側の第1の鍔部25Aの径d1に近いことが望ましい。
なお、隆起部36の頂部36Aが、第1の巻取部(幅狭巻取部)21の外側の第1の鍔部25Aから離れ過ぎる場合には、後に改めて各部の寸法関係について説明するように、光ファイバの傾きが、第1の鍔部25Aを乗り越えるためには不十分となるおそれがある。一方、隆起部36の頂部36Aが第1の鍔部25Aに当接すれば、隆起部36と第1の鍔部25Aとの間に光ファイバが挟まれて円滑に巻き取りを進めることができなくなったり、光ファイバが損傷あるいは折れ曲がったりするおそれがあるから、隆起部36の頂部(最大高さの箇所)36Aの高さ(挟持面38の延長面からの高さ)は、ボビン20の外側の第1の鍔部25Aの厚みよりも大きく、しかも第1の鍔部25Aに接しないような高さとすることが望ましい。このように、光ファイバ端末固定具30の各部の寸法は、ボビン20の各部の寸法に応じて適切に決定することが望ましく、その詳細については後述する。
図3、図4には、図1、図2に示した光ファイバ端末固定具30と組合わせて使用される光ファイバ巻き取り用のボビン20の一例を示す。
このボビン20は、基本的には、図24に示したものと同様に、径がd1の小径の外側鍔部(第1の鍔部)25Aと、径がd2の大径の中間鍔部(第2の鍔部)25Bとの間に、中心軸線(回転軸線)Oに沿った方向への幅W1が小さい幅狭巻取部(第1の巻取部)21が形成され、中間鍔部(第2の鍔部)25Bと、径がD2の大径の外側鍔部(第3の鍔部)25Cとの間に、回転軸線に沿った方向への幅W2が大きい幅広巻取部(第2の巻取部)23が形成されている。また一般のボビンと同様に、巻取機の回転軸(巻き取り軸)が挿通される軸孔27が形成されている。そして、本例のボビン20においては、幅広巻取部(第2の巻取部)23の両側の大径鍔部(第2の鍔部25Bおよび第3の鍔部25C)に、外周側から切り込まれたスリット22が形成されている。また本例のボビン20においては、幅広巻取部(第2の巻取部)23の両側の大径鍔部(第2の鍔部25Bおよび第3の鍔部25C)の外面側に、補強用の複数条のリブ29が設けられている。これらのリブ27は必須のものではないが、鍔部の薄肉軽量化に伴う強度低下を補うために設けることが多い。
さらに、ボビン20における幅狭の第1の巻取部21の外側の第1の鍔部25Aの所定箇所には、その外周縁面25Aaから半径方向内側に切り込まれた導入溝28が形成されている。この導入溝28の詳細を、図5〜図7に示す。なお図5は、図3と同じく左側面における導入溝28付近を拡大して示し、図6は図5のVI−VI線における断面、図7は図6におけるVII−VII線での断面を示している。
図5に示すように、導入溝28は、ボビン20の回転軸線に沿った方向から見た両側の側縁部28A、28Bと、底縁部28Cとの境界領域28D、28Eが、滑らかな彎曲状をなしており、また外側鍔部25Aの円周面状の外周縁面25Aaと導入溝28の側縁部28A、28Bとの境界領域28F、28Gも、同様に滑らかな彎曲状をなしている。
また図6、図7に示すように、外側鍔部25Aの外周縁面25Aaから、導入溝28における前述の境界領域28Fから、側縁部28A、境界領域28D、底縁部28A、境界領域28D、側縁部28B、および境界領域28Gを経て外側鍔部25Aの外周縁面25Aaに戻る部分は、厚み方向に沿った断面で見て、その角部が曲率半径Rで面取りされている。また、外側鍔部25Aの外周縁25Aaにおける導入溝28以外の部分も、その厚み方向の断面の角部が面取りされていることが望ましい。
なお上記のような導入溝28は、後に改めて説明するように、必ずしも必須のものではなく、鍔部25Aの外周縁が導入溝を持たない単純な円筒面状となっていても良いが、ここでは、導入溝28を有することとして説明を進める。
図1、図2に示した光ファイバ端末固定具30を用いて、図3〜図7に示すボビン20に光ファイバ11を巻き取る方法、特に光ファイバ端末固定具30によって光ファイバ11の巻き始め端末を固定し、さらにボビン20の第1の巻取部(幅狭巻取部)21に光ファイバを巻き付けるための方法について、図8〜図11を参照して説明する。なお以下の説明では、光ファイバ端末固定具30を、単に固定具30と称することがある。
まず、図8に示すように、光ファイバ端末固定具30を、巻取機の回転軸(巻き取り軸)7に、その回転軸7と一体に回転するように装着する。さらにボビン20を、その外側のの第1の鍔部25Aの外面が、固定具30における円盤状基体32の盤面(挟持面38)に対向するように、巻取機の回転軸(巻き取り軸)7に取り付ける。またそのボビン20の装着の前もしくは後に、巻き取るべき光ファイバ11の端末部分を、固定具30の挟持面38とボビン20の第1の鍔部25Aとの間に位置するようにセットする(垂らしこむ)。
次いで、図9に示しているように、ボビン20の第1の鍔部25Aが、固定具30の挟持面38に接する位置まで移動させて、第1の鍔部25Aを挟持面38に押し付け、巻き取るべき光ファイバ11の端末部分を、固定具30の挟持面38とボビン20の外側鍔部25Aとの間に挟み込んで、固定・保持させる。なおボビン20を固定具30の挟持面38に押し付ける力は、巻取張力が掛かっても光ファイバ11が滑らないように、固定具30の挟持面38およびボビン20の第1の鍔部25Aの平坦面と光ファイバ11の間の静摩擦係数、およびその間に挟む光ファイバ11の長さに応じて適切に定めることが望ましい。
上述のようにして光ファイバ11の端末部分を固定具30の挟持面38とボビン20の外側の第1の鍔部25Aとの間に挟み込むと同時に、光ファイバ11は、図9、図10に示しているように、固定具30の隆起部36によってボビン20の第2の鍔部(中間側鍔部)25Bに向かって押しやられる。すなわち、固定具30の隆起部36における内周側傾斜面36Cの基端(立ち上がり箇所)36Caの径d3が、ボビン20の第1の鍔部25Aの径d1より大きい径とされているから、隆起部36は第1の鍔部25Aの外縁よりも外周側に位置し、かつ第2の鍔部(中間鍔部)25Bに向かって突出(隆起)しており、そのため光ファイバ11は隆起部36によって第2の鍔部25Bに向け押し込まれることになる。
続いてボビン20を巻取方向に回転させれば、光ファイバ11はボビン20の外側の第1の鍔部25Aを乗り越えて、第1の巻取部(幅狭巻取部)21に導入される。
ここで、ボビン20として、外側の第1の鍔部25Aに導入溝28が形成されているものを用いている場合には、図11に示しているように、ボビン20を巻き取り方向に回転(その回転方向を矢印で示す)させれば、固定具30の隆起部36によってボビン20の外側の第1の鍔部25Aに向かって押しやられた光ファイバ11の一部が、導入溝28に引っ掛かり、さらにボビン20を回転させれば、光ファイバ11は、導入溝28内を通って光ファイバ11は外側鍔部25Aを越え、その外側鍔部25Aの内側、すなわち第1の巻取部(幅狭巻取部)21に円滑に導入される。
なお、上記の導入溝28は、光ファイバ11がボビン外側の第1の鍔部25Aを乗り越え易くするための補助として形成したものであって、このような導入溝28がない場合、すなわち第1の鍔部25Aの外周縁が一様な円周面である場合であっても、固定具30として隆起部36を有するものを用いれば、その隆起部36による光ファイバ11の押し込みによって、光ファイバ11を、ボビン外側の第1の鍔部25を乗り越えさせることが可能である。
ただしその場合は、光ファイバ11が第1の鍔部25Aの外周縁面上に一定長巻き取られた後に、その一定長が、一斉に第1の鍔部25Aの内側の第1の巻取部(幅狭巻取部)21に落ち込んで、その巻取部21での巻き取りが開始されるため、時間を要するに加え、巻取不良が発生するおそれも若干あり、したがってボビン外側の第1の鍔部25Aには導入溝28を形成しておくことが望ましい。
なおまた、導入溝28を形成しておいた場合でも、ボビン20の回転開始時において、その前に挟持した光ファイバ11の巻き始め端と導入溝28が巻取回転方向に離れている場合には、導入溝28が光ファイバ11の位置に至る以前に、光ファイバ11が第1の鍔部25Aの外周縁面上に一定長巻き取られて、前記と同様にその一定長が、一斉に第1の鍔部25Aの内側の幅狭巻取部21に落ち込み、その第1の巻取部21での巻き取りが開始される懸念もある。しかしながら、導入溝28がない場合と比較すれば、その懸念は少ないと言うことができる。
次に、光ファイバ端末固定具30とボビン20の各部の望ましい寸法関係について図12〜図20を参照して説明する。
各部の寸法を表す符号は、図12に示すように、以下の通りである。
A:第1の巻取部(幅狭巻取部)21の幅(=W1)。
B:第1の巻取部(幅狭巻取部)21の外側の第1の鍔部25Aの厚み。
:第1の巻取部(幅狭巻取部)21の外側の第1の鍔部25Aの高さ。
:第1の鍔部25Aに形成した導入溝28の深さ。
R:導入溝28の側縁が面取りされている場合の面取り部分の曲率半径(図16〜図18参照:面取りされていない場合はR=0)。
D:固定具30の隆起部36の高さ(挟持面38の延長面から隆起部36の頂部36Aまでの高さ)。
E:ボビン20および固定具20の半径方向における、第1の巻取部21の外側の第1の鍔部25Aの外周縁から、隆起部36の頂部36Aまでの距離。
L:ボビン20の回転軸と平行な方向における、第1の鍔部25Aと第2の鍔部(中間鍔部)25Bとの間の間隔(第2の鍔部25Bの外側にリブ29が形成されている場合には、第1の鍔部25Aの内面と、図12中に示すようにリブ29を含む第2の鍔部25Bの最外面側の面との間の間隔)。
H:第2の巻取部(幅広巻取部)23の外周面からの第2の鍔部(中間鍔部)25Bの高さ。
なお図12では、導入溝28の深さCは、第1の鍔部25Aの高さCよりも小さいものとしているが、導入溝28の深さCは第1の鍔部25Aの高さCと同じであっても良い。すなわちC=Cであってもよい。
上記のように各部の寸法を定義すれば、先ず、隆起部36を持たない固定具(したがって従来と同様の平坦な円盤状の固定具;実質的に挟持面38のみの固定具)を使用したと仮定する。そしてその場合でも、光ファイバの端末部分を挟持した後に、光ファイバを巻取部へ導くことが可能なボビン寸法の関係式は、次の(4)式で表すことができる。なおここでは、第1の鍔部25Aの導入溝28は、その縁が面取りされていない(すなわち面取りの曲率半径R=0)と仮定している。
Figure 0005802708
(4)式について、次に図13〜図15を参照して説明する。なお図13〜図15では、説明の簡略化のため、第1の鍔部25Aのリブ29については省略している。その点は、後に引用する図16〜図18および図20も同様である。
(4)式の左辺は、図13に模式的に示しているように、挟持面38に挟持された光ファイバ11を、導入溝28の底部の挟持面38側の箇所(面取りされていない縁)から第1の鍔部25Aの外周縁の位置(第2の鍔部25Bの側の縁)との間に光ファイバ11を張った場合の傾きを表している。一方、(4)式の右辺は、図14に模式的に示しているように、挟持面38から導入溝28の底部を経て、第2の鍔部25Bの外周縁部の角(第1の鍔部25Aの側の角)に、光ファイバ11を張った場合の傾きを表している。
ここで上記(4)式の左辺が右辺より大きければ、従来例のような横移動部材(例えば図21、図22の符号15)によって光ファイバ11を第2の鍔部25Bの角に接触するまでボビン20側へ押し込めば、光ファイバ11は、導入溝28を跨いで引っ掛かることにより、巻取部21に導かれる。その時のボビン20と光ファイバ11との位置関係は、導入溝28を真上から見れば、図15に示す状況となる。
導入溝28の側縁が図16〜図18に示すようにRの曲率半径(または縁端から面取り開始点までの距離)で面取りされている場合は、上記(4)式は、次の(5)式に変形される。
Figure 0005802708
導入溝28の側縁が曲率半径Rで面取りされている場合の上記(5)式における左辺の状況を図16、右辺の状況を図17に示す。導入溝20の側縁が図16〜図18のように面取りされている場合、光ファイバ11が導入溝28の面取り箇所に押し付けられれば、光ファイバ11はその面取りされた曲面に沿って滑り、巻取部21に導かれると考えられる。この時のボビン20と光ファイバ11との位置関係は、導入溝28を真上から見れば図18のようになる。
以上では、本発明の光ファイバ端末固定具30において特徴的な隆起部36を持たない固定具を使用し、横移動部材を用いて従来法に従った巻き取りを行なった場合に巻き取り可能な条件を示したが、隆起部36を持つ本発明の固定具を用いれば、逆に上記の条件を満たさない場合、すなわち横移動部材を用いても自動的な巻き取りが困難であった場合にも、巻き取りを行なうことが可能となる。これは、上記の(4)式または(5)式を満たさない場合において、本発明が効果を発揮することを意味する。従って、本発明を適用する際に最適なボビン寸法の関係式は、次の(6)式(既に示した(1)式と同じ)のように表される。なお導入溝28の側縁が面取りされていない場合は、(6)式においてR=0とすればよい。
Figure 0005802708
ここで、光ファイバ11を誘導する目的で導入溝28を用いる場合は、光ファイバ11が引っ掛かる条件を満たす導入溝28であることが求められる。その条件とは、図19に示すように、導入溝28に引っ掛かった状態の光ファイバ11の接線軌道Pよりも外周側へ(すなわち接線軌道Pに対して矢印Q側に)、導入溝28の端部の鍔部外周縁面部分Sが隆起していることである。そのような条件を満たす形状の導入溝28であれば、光ファイバ11を導入溝28に引っ掛けることが可能となる。
前記の条件を満たす導入溝28を利用し、隆起部36を持つ固定具30を使用して巻き取りを行う場合の、固定具30およびボビン20の各部の最適な寸法関係について、図20を参照して以下に述べる。
まず、光ファイバ11が導入溝28を跨いで巻取部21に導入される条件は次の(7)式(既に示した(2)式と同じ)で表される。
Figure 0005802708
(7)式の左辺は、図20に示すように、挟持面38から導入溝28の底部を経て、固定具30の隆起部36の頂部36Aに当接するように張った光ファイバ11の傾きを示している。また(7)式の右辺は、図14、図17に示したように、挟持面38から導入溝28の底部を経て、第2の鍔部(中間鍔部)25Bの外周縁上において面取りが始まる境界(第1の巻取部21の側)に接するように張った光ファイバ11の傾きを示している。(7)式における左辺が右辺よりも小さいということは、固定具30の隆起部36の先端(頂部36A)により光ファイバ11を第2の鍔部25Bの側へ押し込むことによって、光ファイバ11が導入溝28を通って外側の第1の鍔部25Aを越え、第1の巻取部(幅狭巻取部)21に導かれることを意味している。
ただし、固定具30の隆起部36の先端(頂部36A)が第1の巻取部(幅狭巻取部)21の領域を完全に越えてしまえば、第2の鍔部25Bに隆起部36の先端が当たってしまうから、次の(8)式(既に示した(3)と同じ)が満たされることが望ましい。
Figure 0005802708
なお上記の(8)式を踏まえれば、前述の(7)式は、次の(9)式で表すこともできる。
Figure 0005802708
なお、(9)式におけるEが小さい(隆起部36の頂部36Aと第1の鍔部35Aの外周縁が近い)ほど、光ファイバ11を小さく曲げることになるため、Eの下限は、光ファイバ11の許容曲げ径によって定められる。
以上のように、(6)式、(7)式、(8)式で規定される各条件、言い換えれば、(1)式、(2)式、(3)式で規定される各条件を満たす寸法のボビン20および光ファイバ端末固定具30を組合わせて光ファイバの巻き取りを行なえば、幅の狭い巻取部に対しても、端末が固定具の挟持面とボビンの外側の鍔部(第1の鍔部)との間に挟持されて固定された光ファイバを、確実かつ容易に幅の狭い巻取部に導入することができる。すなわち、端末が固定された光ファイバを、巻き取り開始時のボビンの回転に伴って幅の狭い巻取部に自動的に導入することができる。したがって、適宜プログラムを組んでおけば、光ファイバの巻き始め端末を固定してからボビンへの巻き取りを行なう工程を自動化することが可能となる。
また、本発明の場合、光ファイバを誘導するための部分(隆起部36)が、巻取機に装着される光ファイバ端末固定具30に一体化されているため、特に装置占有面積を増大させることなく、必要最小限の占有空間で本発明の巻き取り方法を実施することができる。
さらに、光ファイバの巻き始め端末を固定具30とボビン鍔側面との間に挟んで固定するだけで、光ファイバを巻取部に導入する準備が完了する。従って巻き始め端末の固定後に、改めて光ファイバを誘導するための装置を動かす必要がないため、巻取開始までに要する時間も増加しない。
なお、前述のようにして幅の狭い第1の巻取部21に光ファイバ11を巻き取った後、継続して第2の巻取部23に光ファイバ11を巻き取る場合、たとえば第2の鍔部25Bに形成されているスリット22(図3参照)を通して、光ファイバ11を第1の巻取部21から第2の巻取部23に導けば良く、したがって第1の巻取部21での巻き取りから第2の巻取部23出の巻き取りの移行も、容易に自動化することが可能である。
前述の各条件を満たす2種類のボビンA、ボビンB及び1種類の光ファイバ端末固定具を用いて、光ファイバの固定(固定具30の挟持面38とボビン20の第1の鍔部35Aとの間での挟持)及び巻取実験を行った。
実験を行った2種類のボビンA、ボビンB及び1種類の光ファイバ端末固定具の各部位の寸法を下記の表1に示す。さらにそれらの各寸法が、(1)式、(2)式、(3)式を満たすことを検証した結果を表2に示す。
Figure 0005802708
Figure 0005802708
各ボビンA、Bを、それぞれ光ファイバ端末固定具と組合わせ、光ファイバの巻き始め側の端末を、固定具の挟持面38とボビンの第1の鍔部との間での挟持固定し、その後にボビンを回転させて光ファイバを導入溝から第1の巻取部(幅狭巻取部)へ導き、一定長巻き取るという実験を行ったが、いずれの場合においても、光ファイバを円滑に第1の巻取部(幅狭巻取部)に巻き取ることができた。
なお上述の各実施形態では、幅の狭い第1の巻取部(幅狭巻取部)21と、幅の広い第2の巻取部(幅広巻取部)23とを有するボビン20を用いて、幅の狭い第1の巻取部(幅狭巻取部)21に光ファイバ11を巻き取る場合について説明したが、幅の狭い巻取部を単独で有するボビンに巻き取る場合にも、本発明の光ファイバ端末固定具、および本発明の巻き取り方法を適用しうることはもちろんである。
以上、本発明の好ましい実施形態および実験例を説明したが、本発明はこれらの実施形態、実験例に限定されないことはもちろんである。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
11・・・光ファイバ、20・・・ボビン、21・・・第1の巻取部(幅狭巻取部)、23・・・第2の巻取部(幅広巻取部)、25A・・・第1の鍔部、25B・・・第2の鍔部(中間鍔部)、25C・・・第3の鍔部、28・・・導入溝、30・・・光ファイバ端末固定具、32・・・円盤状基体、36・・・隆起部、36A・・・頂部、38・・・挟持面。

Claims (9)

  1. 巻取機の回転軸に装着されて、光ファイバ巻き取り用ボビンの外側の第1の鍔部との間で、巻き取るべき光ファイバの巻き始め側の端末部分を挟持し、その端末部分を固定するための光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具において、
    全体として円盤状をなす基体からなり、
    かつ前記円盤状基体の盤面には、ボビンの前記第1の鍔部との間で光ファイバの端末部分を挟む挟持面を有し、
    さらに前記円盤状基体におけるボビン側の盤面の外周側の部位には、ボビンに向かって突出しかつボビンの第1の鍔部の外径よりも大きい径で周方向に連続する隆起部が形成されており、
    前記円盤状基体の半径方向における前記隆起部の断面形状が、略三角形状とされていることを特徴とする光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具。
  2. 前記挟持面の延長面からの前記隆起部の突出高さが、ボビンの前記第1の鍔部の厚みより大きいことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具。
  3. 巻取機の回転軸に装着されて、光ファイバ巻き取り用ボビンの外側の第1の鍔部との間で、巻き取るべき光ファイバの巻き始め側の端末部分を挟持し、その端末部分を固定するための光ファイバ巻き取り用の光ファイバ端末固定具であって、全体として円盤状をなす基体からなり、かつ前記円盤状基体の盤面には、ボビンの前記第1の鍔部との間で光ファイバの端末部分を挟む挟持面を有し、さらに前記円盤状基体におけるボビン側の盤面の外周側の部位には、ボビンに向かって突出しかつボビンの第1の鍔部の外径よりも大きい径で周方向に連続する隆起部が形成されている光ファイバ端末固定具と、
    前記第1の鍔部とその第1の鍔部の隣の第2の鍔部との間に第1の巻取部が区画形成されたボビンと
    を用い、
    光ファイバの巻き始め側の端末部分を、前記光ファイバ端末固定具の挟持面と前記ボビンの前記第1の鍔部との間に挟んで固定するとともに、光ファイバの一部を、前記隆起部によってボビン側に押しやり、続いて光ファイバ端末固定具とボビンとを一体に回転させて、光ファイバの一部を、前記第1の鍔部を乗り越えさせ、前記第1の巻取部に光ファイバを巻き取ることを特徴とする光ファイバ巻き取り方法。
  4. 前記光ファイバ端末固定具として、前記挟持面の延長面からの前記隆起部の突出高さが、ボビンの前記第1の鍔部の厚みより大きい光ファイバ端末固定具を用いることを特徴とする請求項3に記載の光ファイバ巻き取り方法。
  5. 前記光ファイバ端末固定具として、前記円盤状基体の半径方向における前記隆起部の断面形状が、略三角形状とされている光ファイバ端末固定具を用いることを特徴とする請求項3、請求項4のいずれかの請求項に記載の光ファイバ巻き取り方法。
  6. 前記ボビンとして、第1の鍔部の外周縁から内側に切り込まれた導入溝を有するボビンを用い、光ファイバの巻き始め側の端末部分を、光ファイバ端末固定具の挟持面とボビンの第1の鍔部との間に挟んで固定するとともに、光ファイバの一部を、前記隆起部によってボビン側に押しやり、続いて前記光ファイバ端末固定具とボビンとを一体に回転させて、光ファイバの一部を、前記第1の鍔部を乗り越えさせるに当たり、その光ファイバの一部を、前記導入溝の側縁に係合させて、その導入溝内を通すことを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれかの請求項に記載の光ファイバ巻き取り方法。
  7. 前記ボビンおよび前記光ファイバ端末固定具の各部位の寸法を、
    A:ボビンの第1の巻取部の幅、
    B:ボビンの前記第1の鍔部の厚み、
    :ボビンの前記第1の鍔部の高さ、
    :ボビンの前記第1の鍔部の導入溝の深さ、
    R:導入溝の側縁が面取りされている場合の面取り部分の曲率半径、
    D:光ファイバ端末固定具における前記挟持面の延長面から前記隆起部の頂部までの高さ、
    E:ボビンおよび光ファイバ端末固定具の半径方向における、ボビンの前記第1の鍔部の外周縁から光ファイバ端末固定具の隆起部の頂部までの距離、
    L:ボビンの回転軸と平行な方向における、前記第1の鍔部と前記第2の鍔部との間の間隔、
    と定義し、次の(1)式、(2)式および(3)式が満たされるように、前記ボビンおよび前記光ファイバ端末固定具の各部位の寸法を定めておくことを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれかの請求項に記載の光ファイバ巻き取り方法。
    Figure 0005802708
    Figure 0005802708
    Figure 0005802708
  8. 前記ボビンとして、前記第1の鍔部および第2の鍔部のほか、第3の鍔部を有し、前記第1の鍔部と第3の鍔部が回転軸線にそった方向の両端側に形成され、前記第2の鍔部が第1の鍔部と第3の鍔部との間に形成され、かつ前記第1の鍔部と第2の鍔部との間に、前記第1の巻取部が区画形成され、第2の鍔部と第3の鍔部との間に、第2の巻取部が区画形成され、しかも前記第1の巻取部は回転軸線に沿った方向の幅が、前記第2の巻取部の回転軸線に沿った方向の幅よりも小さく定められたものを用いることを特徴とする請求項3〜請求項7のいずれかの請求項に記載の光ファイバ巻き取り方法。
  9. 前記ボビンとして、前記第1の鍔部の外径が前記第2の鍔部の外径よりも小さいものを用いることを特徴とする請求項8に記載の光ファイバ巻き取り方法。
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