JP5810461B2 - 光ファイバ融着接続機 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの先端同士を融着接続する光ファイバ融着接続機に関するものである。

光ファイバ融着接続機は、放電により光ファイバの先端同士を溶融させながら融着接続するものである。従来の光ファイバ融着接続機としては、例えば特許文献１に記載されているように、光ファイバを積載する複数のＶ溝を有する光ファイバ積載部と、光ファイバを光ファイバ積載部に押し付けるファイバクランプ部とを備えたものが知られている。

特開２００５−１８９７７０号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、ファイバクランプ部による光ファイバの押し付け荷重は一定であるため、状況によっては光ファイバの最適な押し付けが実現できないことがある。具体的には、ファイバクランプ部が１本の光ファイバのみを押し付ける状況では、ファイバクランプ部による光ファイバの押し付け荷重が強すぎると、光ファイバが座屈しやすくなる。一方、ファイバクランプ部が複数本の光ファイバを押し付ける状況では、ファイバクランプ部による光ファイバの押し付け荷重が弱すぎると、光ファイバの軸ずれが発生しやすくなる。

本発明の目的は、ファイバクランプにより光ファイバをベースに対して常に適切に押し付けることを可能にする光ファイバ融着接続機を提供することである。

本発明は、光ファイバ同士を融着接続する光ファイバ融着接続機において、光ファイバを位置決め収容する複数のファイバ溝が形成されたファイバ位置決め部を有するベースと、ファイバ溝に収容された光ファイバをベースに対して押し付けるファイバクランプと、ファイバクランプによる光ファイバの押し付け荷重を変更する荷重変更手段と、ファイバ溝に収容された光ファイバを撮像するカメラと、カメラによる撮像画像に基づいてファイバクランプにより押し付けられる光ファイバの本数を検知し、光ファイバの本数に応じて荷重変更手段を制御するコントローラとを備え、荷重変更手段は、ファイバクランプに対して上下方向に移動可能に連結されたクランプブロックと、クランプブロックを上下方向に移動させるブロック移動ユニットと、クランプブロックの高さ位置に応じた荷重をファイバクランプに加える荷重付与部材とを有し、ブロック移動ユニットは、クランプブロックの側面に取り付けられた側板と、側板の真下位置にクランプブロックの上下方向に延びるように配置され、側板と係合してクランプブロックを押し上げる押し上げピンと、押し上げピンを上下動させる駆動部とを有し、ファイバ位置決め部には、押し上げピンをベースの厚み方向に挿通させるための凹状切欠部が形成されており、コントローラは、光ファイバの本数に応じて前記駆動部を制御し、ファイバ溝に１本の光ファイバのみが位置決めされるときの押し上げピンの高さ位置は、ファイバ溝に複数本の光ファイバが位置決めされるときの押し上げピンの高さ位置よりも高くなるように設定されていることを特徴とするものである。

このように本発明の光ファイバ融着機においては、ファイバクランプによる光ファイバの押し付け荷重を変更する荷重変更手段を設けることにより、光ファイバの押し付け荷重を状況に応じて適宜変更することができる。例えば、ファイバクランプが１本の光ファイバのみを押し付けるような状況では、光ファイバの座屈を防ぐために、ファイバクランプによる光ファイバの押し付け荷重を弱めに設定し、ファイバクランプが複数本の光ファイバを押し付けるような状況では、光ファイバの軸ずれを防ぐために、ファイバクランプによる光ファイバの押し付け荷重を強めに設定する。従って、ファイバクランプにより光ファイバをベースに対して常に適切に押し付けることが可能となる。

また、ブロック移動ユニットによりクランプブロックをファイバクランプに対して上方に移動させると、ファイバクランプに加わる荷重が弱くなり、これに伴ってファイバクランプによる光ファイバの押し付け荷重が弱くなる。一方、ブロック移動ユニットによりクランプブロックをファイバクランプに対して下方に移動させると、ファイバクランプに加わる荷重が強くなり、これに伴ってファイバクランプによる光ファイバの押し付け荷重が強くなる。このようにファイバクランプによる光ファイバの押し付け荷重をクランプブロックの高さ位置に応じて変更することができる。

さらに、駆動部により押し上げピンを上昇させると、押し上げピンがクランプブロックを押し上げ、クランプブロックがファイバクランプに対して上方に移動する。一方、駆動部により押し上げピンを下降させると、これに伴ってクランプブロックがファイバクランプに対して下方に移動する。このようにブロック移動ユニットを簡単な構成で実現することができる。

押し上げピンは、ファイバ溝を挟むように１対配置されていてもよい。
荷重付与部材は、ファイバクランプとクランプブロックとの間に配置されたバネであることが好ましい。

このような構成では、クランプブロックをファイバクランプに対して上方に移動させると、バネが長くなり、バネによりファイバクランプに加わる荷重（バネ荷重）が弱くなる。一方、クランプブロックをファイバクランプに対して下方に移動させると、バネが短くなり、バネによりファイバクランプに加わる荷重が強くなる。このように荷重付与部材をバネとすることにより、クランプブロックの高さ位置に応じてファイバクランプに加わる荷重を簡単に変えることができる。

本発明によれば、ファイバクランプにより光ファイバをベースに対して常に適切に押し付けることが可能となる。これにより、例えば光ファイバの座屈や軸ずれ等を防止できるため、光ファイバ同士を低損失で融着接続することが可能となる。

本発明に係わる光ファイバ融着接続機の一実施形態の外観を示す斜視図である。 図１に示した光ファイバ融着接続機の要部の拡大斜視図である。 図２に示したファイバクランプ部材により光ファイバがクランプされた状態を示す斜視図である。 図２に示したクランプブロックの内部構造を示す斜視図である。 図２に示したファイバクランプ部材の断面図である。 図１に示した光ファイバ融着接続機の断面図である。 図２に示したファイバクランプにより押し付けられる光ファイバの本数によってファイバクランプによる光ファイバの押し付け荷重が異なる様子を示すイメージ図である。

以下、本発明に係わる光ファイバ融着接続機の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる光ファイバ融着接続機の一実施形態の外観を示す斜視図である。同図において、本実施形態の光ファイバ融着接続機１は、箱状の筐体２を備えている。この筐体２の上部には、融着用のベース３が設けられている。

ベース３は、図２及び図３に示すように、互いに対向配置された１対のファイバ位置決め部４を有している。ファイバ位置決め部４は、光ファイバ５の先端部分の被覆を除去して露出された裸ファイバ５ａ（図５参照）を位置決めする。各ファイバ位置決め部４の上面には、裸ファイバ５ａを位置決め収容する複数の断面Ｖ字状のファイバ溝６がそれぞれ形成されている。

また、各ファイバ位置決め部４には、押し上げピン２１（後述）をベース３の厚み方向に挿通させるための２つの凹状切欠部７がそれぞれ形成されている。これらの凹状切欠部７は、各ファイバ溝６を挟むような位置に形成されている。

各ファイバ位置決め部４間には、アーク放電によって裸ファイバ５ａの先端同士を融着するための１対の放電電極８が対向配置されている。

筐体２の上部には、１対のクランプアーム９（図１及び図２では１つのみ図示）が回動可能に連結されている。クランプアーム９の先端部には、ファイバ位置決め部４により位置決めされた裸ファイバ５ａをクランプするファイバクランプ部材１０が取り付けられている。

ファイバクランプ部材１０は、図４及び図５に示すように、クランプアーム９の先端部に連結されたクランプブロック１１を有している。クランプブロック１１は、ブロック連結部１１ａと、このブロック連結部１１ａの上記ベース３側に位置するブロック本体部１１ｂとからなっている。ブロック本体部１１ｂの高さ位置は、ブロック連結部１１ａの高さ位置よりも高くなっている。

クランプアーム９の先端部の下面には、２つのガイドピン１２が固定されている。ブロック連結部１１ａは、各ガイドピン１２に上下方向に移動可能に支持されている。ブロック連結部１１ａの内部には、クランプブロックバネ１３が配設されている。クランプブロックバネ１３の一端部は、ブロック連結部１１ａの下部内壁面に接触し、クランプブロックバネ１３の他端部は、クランプアーム９の先端部の下面に接触している。

ブロック本体部１１ｂの内部には、各放電電極８の対向方向に延びる支持ピン１４が設けられている。支持ピン１４には、クランプ補助体１５が上下方向に移動可能に支持されている。クランプ補助体１５には、支持ピン１４を貫通させる貫通孔１５ａが形成されている。貫通孔１５ａは、上下方向に長い断面長穴形状をなしている。これにより、クランプ補助体１５がクランプブロック１１に対して上下方向に移動可能となる。

また、ブロック本体部１１ｂの内部には、クランプバネ１６が配設されている。クランプバネ１６の一端部は、クランプ補助体１５の上部に設けられた筒状部１５ｂの底面に接触し、クランプバネ１６の他端部は、ブロック本体部１１ｂの上部内壁面に接触している。

クランプ補助体１５の下部には、断面Ｕ字状のファイバクランプ１７が連結ピン１８を介して連結されている。ファイバクランプ１７は、ベース３のファイバ溝６に収容された裸ファイバ５ｂをベース３に対して押し付けるものである。クランプブロック１１とクランプ補助体１５とは、上下方向に相対的に移動可能である。従って、クランプブロック１１は、クランプ補助体１５を介してファイバクランプ１７に対して上下方向に移動可能である。ファイバクランプ１７の下面には、緩衝材としてのゴム（図示せず）が固定されている。

ブロック本体部１１ｂの両側面には、側板１９が２つのネジ２０でそれぞれ取り付けられている。側板１９は、ブロック本体部１１ｂの上面からファイバクランプ１７の厚み方向略中心部まで延びている。

各側板１９の真下位置には、側板１９と係合してクランプブロック１１を押し上げる押し上げピン２１がそれぞれ配置されている。各押し上げピン２１は、図６に示すように、ピンベース２２の上面に突設されている。ピンベース２２は、駆動ユニット２３によって上下方向に移動する。駆動ユニット２３は、特に図示はしないが、駆動モータと、この駆動モータの回転運動を直線運動（上下運動）に変換する機構とを有している。

図１に戻り、ベース３、各放電電極８、各クランプアーム９及び各ファイバクランプ部材１０は、風防カバー２４によって開閉自在に覆われている。風防カバー２４は、クランプアーム９と同じ軸を介して回動可能である。

筐体２の内部には、図６に示すように、光ファイバ５の位置決め状況や融着状況を撮像する２つのカメラ２５が配置されている。筐体２の一側面には、図１に示すように、各カメラ２５によって撮像された光ファイバ５の位置決め状況や融着接続状況を表示するモニタ２６が配置されている。

また、光ファイバ融着接続機１は、図６に示すように、ピン位置切換スイッチ２７と、コントローラ２８とを備えている。ピン位置切換スイッチ２７は、例えば筐体２の側面に設けられ、コントローラ２８は、筐体２の内部に設けられている。

ピン位置切換スイッチ２７は、単心用のピン位置と多心用のピン位置とのいずれかを選択するためのスイッチである。単心用のピン位置は、ベース３のファイバ位置決め部４に１本の光ファイバ５のみが位置決めされるとき（図７（ａ）参照）の押し上げピン２１の高さ位置である。多心用のピン位置は、ベース３のファイバ位置決め部４に複数本の光ファイバ５が位置決めされるとき（図７（ｂ）参照）の押し上げピン２１の高さ位置である。単心用のピン位置は、多心用のピン位置よりも高くなるように設定されている。

コントローラ２８は、各カメラ２５による撮像画像を画像処理してモニタ２６に表示させると共に、ピン位置切換スイッチ２７の選択信号に応じてピンベース２２を上下方向に移動させるように駆動ユニット２３を制御する。

以上のように構成された光ファイバ融着接続機１において、図７（ａ）に示すように、ファイバ位置決め部４に１本の光ファイバ５のみが位置決めされた状態、つまり複数のファイバ溝６のうち１つのファイバ溝６にのみ裸ファイバ５ａが収容された状態で、当該裸ファイバ５ａがファイバクランプ１７により押し付けられているときは、ピン位置切換スイッチ２７により単心用のピン位置を選択する。すると、コントローラ２８は、ピンベース２２が単心用のピン位置に対応する高さ位置まで達するように駆動ユニット２３を制御する。このとき、各押し上げピン２２が側板１９の下面に当たってクランプブロック１１を押し上げるため、クランプブロック１１が上昇する。従って、ファイバクランプ１７に付勢するクランプバネ１６が長くなるため、ファイバクランプ１７にかかるバネ荷重が小さくなり、結果的にファイバクランプ１７が裸ファイバ５ａを押し付ける荷重が弱くなる。

一方、図７（ｂ）に示すように、ファイバ位置決め部４に複数本の光ファイバ５が位置決めされた状態、つまり複数のファイバ溝６に裸ファイバ５ａが収容された状態で、それらの裸ファイバ５ａがファイバクランプ１７により押し付けられているときは、ピン位置切換スイッチ２７により多心用のピン位置を選択する。すると、コントローラ２８は、ピンベース２２が多心用のピン位置に対応する高さ位置まで達するように駆動ユニット２３を制御する。このとき、各押し上げピン２２が側板１９の下面に当たっても、クランプブロック１１は殆ど上昇しない。従って、ファイバクランプ１７に付勢するクランプバネ１６は短いため、ファイバクランプ１７にかかるバネ荷重が大きくなり、結果的にファイバクランプ１７が裸ファイバ５ａを押し付ける荷重が強くなる。

以上において、クランプブロック１１、支持ピン１４、クランプ補助体１５、クランプバネ１６、連結ピン１８、側板１９、押し上げピン２１、ピンベース２２及び駆動ユニット２３は、ファイバクランプ１７による光ファイバ５の押し付け荷重を変更する荷重変更手段を構成している。

このとき、側板１９、押し上げピン２１、ピンベース２２及び駆動ユニット２３は、クランプブロック１１を上下方向に移動させるブロック移動ユニットを構成している。クランプバネ１６は、クランプブロック１１の高さ位置に応じた荷重をファイバクランプ１７に加える荷重付与部材を構成している。

このように本実施形態においては、ファイバクランプ１７により１本の光ファイバ５のみがベース３に対して押し付けられるときは、ファイバクランプ１７に対するクランプブロック１１の高さ位置を高くすることで、ファイバクランプ１７による裸ファイバ５ａの押し付け荷重を弱くするので、裸ファイバ５ａの座屈や破損が防止される。一方、ファイバクランプ１７により複数本の光ファイバ５がベース３に対して押し付けられるときは、ファイバクランプ１７に対するクランプブロック１１の高さ位置を低くすることで、ファイバクランプ１７による裸ファイバ５ａの押し付け荷重を強くするので、ファイバ溝６に対する裸ファイバ５ａの軸ずれが防止される。

このように１本の光ファイバ５のみが押し付けられているか、或いは複数本の光ファイバ５が押し付けられているかによって、ファイバクランプ１７による光ファイバ５の押し付け荷重を変更するので、光ファイバ５の本数にかかわらず、光ファイバ５を常に適切に押し付けることができる。その結果、光ファイバ５同士を融着接続した後の接続損失の悪化を防ぐことが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、単心用のピン位置及び多心用のピン位置のいずれかを選択するためのピン位置切換スイッチ２７を設けたが、ファイバクランプ１７により押し付けられる光ファイバ５の本数は、カメラ２５による撮像画像から判断可能である。従って、ピン位置切換スイッチ２７を設けずに、コントローラ２８において、カメラ２５による撮像画像に基づいて、１本の光ファイバ５のみが押し付けられているか、複数本の光ファイバ５が押し付けられているかを自動的に判別し、その判別結果に応じて駆動ユニット２３を制御しても良い。

また、上記実施形態では、１本の光ファイバ５のみが押し付けられるときは、光ファイバ５の押し付け荷重を弱く設定し、複数本の光ファイバ５が押し付けられるときは、光ファイバ５の押し付け荷重を強く設定したが、光ファイバ５の押し付け荷重の設定手法としては、特にそれには限られない。例えば、ファイバクランプ１７により押し付けられる光ファイバ５の本数が多くなるに従って、光ファイバ５の押し付け荷重を連続的または断続的に強くなるように設定しても良い。この場合には、手動操作により駆動ユニット２３を駆動してクランプブロック１１の高さ位置を調整しても良いし、或いはカメラ２５による撮像画像に基づいて、ファイバクランプ１７により押し付けられる光ファイバ５の本数を自動的に検知し、その検知結果に応じて駆動ユニット２３を制御してクランプブロック１１の高さ位置を調整しても良い。

さらに、上記実施形態では、クランプブロック１１とクランプ補助体１５との間にクランブバネ１６を配置し、ファイバクランプ１７にかかるクランブバネ１６の荷重（バネ荷重）をクランプブロック１１の高さ位置に応じて変化させるようにしたが、クランプブロック１１の高さ位置に応じた荷重をファイバクランプ１７に加える荷重付与部材としては、特にバネには限られず、例えば磁石の反発力や吸引力を利用しても良い。具体的には、クランプブロック１１及びファイバクランプ１７にそれぞれ磁石を設け、クランプブロック１１とファイバクランプ１７との距離が短くなるほど磁石同士の反発力が大きくなることを利用して、ファイバクランプ１７に加わる荷重を変化させる。

また、上記実施形態では、ベース３のファイバ位置決め部４の上面に複数のファイバ溝６が形成されているが、本発明は、ファイバ位置決め部４の上面に形成されるファイバ溝６の数が１つであるものにも適用可能である。この場合、光ファイバ５の裸ファイバ５ａがファイバ溝６に収容された際に、裸ファイバ５ａの軸ずれが発生したときでも、ファイバクランプ１７による裸ファイバ５ａの押し付け荷重を強くすると、ファイバ溝６に対する裸ファイバ５ａの軸ずれを解消することができる。

１…光ファイバ融着接続機、２…筐体、３…融着用のベース、５…光ファイバ、６…ファイバ溝、１１…クランプブロック、１４…支持ピン（荷重変更手段）、１５…クランプ補助体（荷重変更手段）、１６…クランプバネ（荷重付与部材、荷重変更手段）、１７…ファイバクランプ、１８…連結ピン（荷重変更手段）、１９…側板（ブロック移動ユニット、荷重変更手段）、２１…押し上げピン（ブロック移動ユニット、荷重変更手段）、２２…ピンベース（ブロック移動ユニット、荷重変更手段）、２３…駆動ユニット（駆動部、ブロック移動ユニット、荷重変更手段）。

Claims (3)

1. 光ファイバ同士を融着接続する光ファイバ融着接続機において、
   前記光ファイバを位置決め収容する複数のファイバ溝が形成されたファイバ位置決め部を有するベースと、
   前記ファイバ溝に収容された前記光ファイバを前記ベースに対して押し付けるファイバクランプと、
   前記ファイバクランプによる前記光ファイバの押し付け荷重を変更する荷重変更手段と、
   前記ファイバ溝に収容された前記光ファイバを撮像するカメラと、
   前記カメラによる撮像画像に基づいて前記ファイバクランプにより押し付けられる光ファイバの本数を検知し、前記光ファイバの本数に応じて前記荷重変更手段を制御するコントローラとを備え、
   前記荷重変更手段は、前記ファイバクランプに対して上下方向に移動可能に連結されたクランプブロックと、前記クランプブロックを上下方向に移動させるブロック移動ユニットと、前記クランプブロックの高さ位置に応じた荷重を前記ファイバクランプに加える荷重付与部材とを有し、
   前記ブロック移動ユニットは、前記クランプブロックの側面に取り付けられた側板と、前記側板の真下位置に前記クランプブロックの上下方向に延びるように配置され、前記側板と係合して前記クランプブロックを押し上げる押し上げピンと、前記押し上げピンを上下動させる駆動部とを有し、
   前記ファイバ位置決め部には、前記押し上げピンを前記ベースの厚み方向に挿通させるための凹状切欠部が形成されており、
   前記コントローラは、前記光ファイバの本数に応じて前記駆動部を制御し、
   前記ファイバ溝に１本の光ファイバのみが位置決めされるときの前記押し上げピンの高さ位置は、前記ファイバ溝に複数本の光ファイバが位置決めされるときの前記押し上げピンの高さ位置よりも高くなるように設定されていることを特徴とする光ファイバ融着接続機。
2. 前記押し上げピンは、前記ファイバ溝を挟むように１対配置されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ融着接続機。
3. 前記荷重付与部材は、前記ファイバクランプと前記クランプブロックとの間に配置されたバネであることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ融着接続機。

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