JP5940847B2 - 光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ素線同士を長手方向について一定間隔ごとに間欠的に接着固定した間欠固定テープ心線の集合コアをシースに収納した光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置に関し、特に、細径かつ高密度な構造の光ファイバケーブルの歪み特性の向上を図ることができる光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置に関する。

光ファイバケーブルとしては、光ファイバ心線を内部に収納したスロット溝を有するスロットコアと、このスロットコアの周囲を被覆するシースとから構成されたものが提案されている。特許文献１には、図７中の（ａ）に示すように、ＳＺ撚り溝１０２を有するスロットコア１０１を有する光ファイバケーブルが記載されている。ＳＺ撚り溝１０２は、スロットコア１０１の外周面に、一定周期で方向が反転する螺旋状に形成された溝である。

なお、図７中の（ｂ）に示すように、一方向撚り溝１０３は、スロットコア１０１の外周面に、一定方向の螺旋状に形成された溝である。

近年において、通信需要の増加に伴い、細径で、かつ、高密度に光ファイバ心線を実装した光ファイバケーブルの開発が行われている。このような光ファイバケーブルとして、ケーブルの中心部分に光ファイバ心線の集合コアが存在する構造の光ファイバケーブルが提案されている。

特許文献２及び特許文献３には、図８に示すように、光ファイバ心線の集合コア１０４を内部に収納した１つのスロット溝１０５を備えた１溝スロットコア（Ｃスロットコア）１０１と、この１溝スロットコア１０１の周囲を被覆するシース１０６とから構成された光ファイバケーブルが記載されている。１溝スロットコア１０１のスロット溝１０５は、１溝スロットコア１０１の一側部に開口して直線状に形成された溝である。この光ファイバケーブルにおいては、スロット溝１０５に対応する部分でのシース１０６の肉厚が、他の部分でのそれよりも厚くなっており、偏心シース構造が採られている。

細径、かつ、高密度に光ファイバ心線を実装した光ファイバケーブルを敷設する場合には、従来より小さな曲げ径での敷設が求められる。曲げ径を小さくすると、光ファイバの歪みによる伝送特性の劣化が懸念される。

光ファイバケーブルを曲げたときに、図９中の（ａ）に示すように、光ファイバ心線の集合コア１０４に撚りがない場合には、ケーブルの曲げ方向の外側となる光ファイバ心線は伸長され、ケーブルの曲げ方向の内側となる光ファイバ心線は圧縮されることにより光ファイバに歪みが生じ、伝送特性が劣化する。

そこで、図９中の（ｂ）に示すように、光ファイバ心線の集合コア１０４に一方向撚り、または、ＳＺ撚りを施せば、各光ファイバ心線がケーブルの曲げ方向の外側及び内側に亘るようになるため、伝送特性の劣化を低減することができる。

特開平８−２１１２６１号公報 特開２００８−０７６８９７号公報 特開２００８−０７６８９８号公報

ところで、細径化された１溝スロットコア構造の光ファイバケーブルにおいては、より小さい曲げ径においても、光ファイバの歪みによる伝送特性の劣化の抑制が求められている。前述したような、光ファイバ心線の集合コア１０４に一方向撚り、または、ＳＺ撚りを施すことによっては、要求される伝送特性を満足できないようになってきている。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、光ファイバ素線同士を長手方向について一定間隔ごとに間欠的に接着固定した間欠固定テープ心線の集合コアをシース内に収納した光ファイバケーブルにおいて、従来より小さな曲げ径での敷設を行っても光ファイバの歪みによる伝送特性の劣化を十分に抑制することができる光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
複数の光ファイバ素線が並列されケーブル長手方向について一定間隔ごとに間欠的に光ファイバ素線同士が接着固定された間欠固定テープ心線が複数集合された集合コアと、集合コアを被覆する円筒状のシースとを備えた光ファイバケーブルの製造方法であって、間欠固定テープ心線のそれぞれに一方向撚りを施し、それぞれ撚りが施された各間欠固定テープ心線を集合させて集合コアを構成し、間欠固定テープ心線が複数集合された集合コアの全体にＳＺ撚りを施し、集合コア上にシースを形成することを特徴とするものである。

また、本発明に係る光ファイバケーブルは、以下の構成を有するものである。

〔構成２〕
複数の光ファイバ素線が並列されケーブル長手方向について一定間隔ごとに間欠的に光ファイバ素線同士が接着固定された間欠固定テープ心線が複数集合された集合コアと、集合コアを被覆する円筒状のシースとを備え、間欠固定テープ心線は、それぞれに一方向撚りが施されており、集合コアは、それぞれ撚りが施された各間欠固定テープ心線が集合されて構成されており、全体にＳＺ撚りが施されていることを特徴とするものである。

本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法においては、構成１を有することにより、集合コアを構成する間欠固定テープ心線のそれぞれに一方向撚りを施し、それぞれ撚りが施された各間欠固定テープ心線を集合させて集合コアを構成し、集合コアの全体にＳＺ撚りを施すので、従来より小さな曲げ径での敷設を行っても光ファイバの歪みによる伝送特性の劣化が十分に抑制された光ファイバケーブルを製造することができる。

また、複数の光ファイバ素線が並列されケーブル長手方向について一定間隔ごとに間欠的に光ファイバ素線同士が接着固定された間欠固定ファイバ心線を用いているので、従来より小さな曲げ径での敷設を行っても光ファイバの歪みによる伝送特性の劣化が十分に抑制された光ファイバケーブルを製造することができる。

本発明に係る光ファイバケーブルにおいては、構成３を有することにより、集合コアを構成する間欠固定テープ心線のそれぞれに一方向撚りを施し、各間欠固定テープ心線を集合させて集合コアを構成し、集合コアの全体にＳＺ撚りを施すので、従来より小さな曲げ径での敷設を行っても光ファイバの歪みによる伝送特性の劣化が十分に抑制される。

すなわち、本発明は、光ファイバ素線同士を長手方向について一定間隔ごとに間欠的に接着固定した間欠固定テープ心線が複数集合された集合コアをシース内に収納した光ファイバケーブルにおいて、従来より小さな曲げ径での敷設を行っても光ファイバの歪みによる伝送特性の劣化を十分に抑制することができる光ファイバケーブルの製造方法及び光ファイバケーブルを提供することができるものである。

本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置によって製造される光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。 本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置によって製造される光ファイバケーブルの構成の他の例を示す断面図である。 本発明に係る光ファイバケーブルの製造装置の構成を示す側面図である。 本発明に係る光ファイバケーブルの製造装置におけるファイバ送り出しリールの構成を示す斜視図である。 ファイバ送り出しリールから引き出された間欠固定テープ心線の状態を示す斜視図である。 光ファイバケーブルを延線状態（直線状態）から曲げ状態に変化させたときのケーブル長手方向についての歪みの増加量を示すグラフである。 従来の光ファイバケーブルにおけるＳＺ撚り溝及び一方向撚り溝の構成を示す側面図である。 従来の光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。 従来の光ファイバケーブルの直線状態及び曲げ状態を示す側面図及び斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置によって製造される光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。

本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置によって製造される光ファイバケーブルは、図１に示すように、間欠固定テープ心線１１の集合コア１と、ケーブル長手方向に延在され間欠固定テープ心線１１の集合コア１を覆っているテープ体２と、ケーブル長手方向に沿う直線状のスロット溝３を有するスロットコア４とを備える。テープ体２としては、プラスチックのテープを用いることができる。スロットコア４は、スロット溝３に、テープ体２に覆われた間欠固定テープ心線１１の集合コア１を収納して保持する。そして、この光ファイバケーブルは、スロット溝３の開口部を含めてスロットコア４全体を被覆する円筒状のシース５を備える。

間欠固定テープ心線１１は、複数の光ファイバ素線が並列され、ケーブル長手方向について一定間隔ごとに間欠的に光ファイバ素線同士が接着固定されたものである。光ファイバ素線は、光ファイバの上に紫外線硬化樹脂を被覆したものである。

スロットコア４は、間欠固定テープ心線１１の集合コア１をスロット溝３内に収納して保持する保持部材であり、外周が略円筒形状に形成されている。スロット溝３は、円筒状に形成され、スロットコア４の中心線からずれた位置に中心線を有している。

このスロットコア４は、金型に樹脂を流して成形する押出し成形により形成され、長手方向に垂直な断面形状がＣ形の形状となっている。このスロットコア４は、肉厚が均一ではなく、スロット溝３の開口部が形成された部位から、スロットコア４の外周に沿って、開口部とは反対側の部位へ行くにしたがって徐々にその肉厚が厚くなっている。すなわち、スロットコア４は、スロット溝３の底部に対応する部位からスロット溝３の開口部が形成された部位に行くにしたがって、徐々にその肉厚が薄くなっている。

シース５は、円筒状のチューブとして形成されている。かかるシース５は、間欠固定テープ心線１１の集合コア１を収納したスロットコア４の周囲全体をポリエチレン樹脂で被覆するようにして形成する押し出し成形により形成される。

このようにして形成されるシース５は、スロット溝３の開口部と対向する部位（図１における上部）で最も肉厚とされ、スロットコア４の外周に沿って、底部へ行くに従って徐々に肉薄となり、スロットコア４の最底部に隣接する部位である最底部において最も肉薄となるように成形されている。

図２は、本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置によって製造される光ファイバケーブルの構成の他の例を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルは、図２に示すように、スロットコア４を有しない構成としてもよい。この光ファイバケーブルは、集合コア１を合成樹脂材料からなる外被（シース）５によって被覆している。

集合コア１は、複数の間欠固定テープ心線１１の外周を、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆材により被覆して構成されている。

外被５は、熱可塑性合成樹脂から成り、集合コア１を挟んで互いに対峙する位置に、金属線等からなる２本の抗張力体（テンションメンバ）７，７が内包されている。これら抗張力体７，７は、集合コア１に平行に配置されている。

外被５には、集合コア１を挟んで互いに対峙する両側面部に、平行な一対の引き裂き紐８，８が内包されている。外被５は、これら引き裂き紐８，８を両側に引き離すことにより、容易に引き裂くことが可能となっている。端末部分の外被５を引き裂くことにより、集合コア１の端末部分を外部に引き出す、いわゆる口出し作業を行うことにより、他の光ファイバケーブルの間欠固定テープ心線との接続を行うことができる。

図３は、本発明に係る光ファイバケーブルの製造装置の構成を示す側面図である。

図１に示した光ファイバケーブルを製造するには、図３に示すように、本発明に係る光ファイバケーブルの製造装置を用いて、本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法を実施する。この製造装置においては、ファイバ送り出しリール２１に巻回された間欠固定テープ心線１１やスロット送り出しリール２４に巻回されたスロット４等により構成される光ファイバケーブルが、引出機構となる引き取りキャタピラ２５により送り操作されて、巻き取りドラム２６により巻き取られる。

ファイバ送り出しリール２１は、複数用いられ、それぞれに間欠固定テープ心線１１が巻回されている。引き取りキャタピラ２５は、各ファイバ送り出しリール２１に巻回された間欠固定テープ心線１１の巻回体から間欠固定テープ心線１１を引出して集合コア１を構成する工程に送り、また、スロット送り出しリール２４に巻回されたスロット４の巻回体からスロット４を引出してシース５を形成する工程に送る。

なお、図２に示した光ファイバケーブルを製造する製造装置においては、スロット送り出しリール２４及びスロット４を用いずに、テンションメンバ７等をシース５内に配置する。

図４は、本発明に係る光ファイバケーブルの製造装置におけるファイバ送り出しリールの構成を示す斜視図である。

この製造装置においては、間欠固定テープ心線１１の集合コア１を構成する間欠固定テープ心線１１のそれぞれに、一方向撚り、または、ＳＺ撚りを施す。そのために、この製造装置においては、図４に示すように、ファイバ送り出しリール２１に巻回された間欠固定テープ心線１１の巻回体１２から、この巻回体１２の軸方向に間欠固定テープ心線１１を引出して、集合コア１を構成する工程に送るようになっている。

すなわち、この製造装置においては、間欠固定テープ心線１１が巻回されたファイバ送り出しリール２１は、回転操作機構により支持されている。この回転操作機構は、ファイバ送り出しリール２１とともに間欠固定テープ心線１１の巻回体１２を軸回りに回転操作することができ、また、停止させておくこともできる。巻回体１２から引き出された間欠固定テープ心線１１は、回転アーム２８の先端側に取付けられた第１のプーリ２９及び巻回体１２の軸上に配置された第２のプーリ３０を経て、図４中の矢印Ａで示すように、巻回体１２の軸方向に引き出される。回転アーム２８は、基端側を、巻回体１２の軸上、第２のプーリ３０の近傍において、巻回体１２の軸回りに回転可能に支持されている。回転アーム２８の先端側は、ファイバ送り出しリール２１の外周部分に位置している。

間欠固定テープ心線１１は、引き取りキャタピラ２５により、巻回体１２の軸方向に引き出される。間欠固定テープ心線１１は、引き出された長さだけ、巻回体１２から解きほぐされる。このとき、巻回体１２が停止されているとすると、間欠固定テープ心線１１が巻回体１２から解きほぐされて引き出される位置は、巻回体１２の外周に沿って回ってゆく。回転アーム２８は、間欠固定テープ心線１１が引き出される位置に移動に追従して、図４中の矢印Ｂで示すように、回動される。

図５は、ファイバ送り出しリールから引き出された間欠固定テープ心線の状態を示す斜視図である。

間欠固定テープ心線１１が引き出される位置が巻回体１２の軸回りに移動することにより、引き出された間欠固定テープ心線１１には、図５に示すように、撚りが生じている。

巻回体１２が停止されているとき、間欠固定テープ心線１１が引き出される長さをＬ（ｍ）、間欠固定テープ心線１１の巻回体１２の半径をｄ（ｍ）、間欠固定テープ心線１１が巻回体１２から解きほぐされて引き出される位置の巻回体１２の軸回りの移動角度をθ（rad）とすると、以下の関係が成立する。
Ｌ＝２ｄπ・（θ／２π）＝ｄ・θ
∴θ＝Ｌ／ｄ

θが２π（３６０°）になったとき、引き出された間欠固定テープ心線１１には、一方向に１回転の撚りが生じている。このときの間欠固定テープ心線１１が引き出された長さＬ（ｍ）は、２πｄである。つまり、撚りピッチ（撚りの周期）は、２πｄである。

そして、この製造装置においては、回転操作機構により、巻回体１２の軸回りの回転速度を調整することにより、間欠固定テープ心線１１の撚りピッチを調整することができる。すなわち、図４中の矢印Ｃで示すように、巻回体１２を、回転アーム２８の回転方向、または、その逆方向に一定角速度β（rad／sec）で回転させたとき、間欠固定テープ心線１１が引き出される速度をｖ（ｍ／sec）、間欠固定テープ心線１１が巻回体１２から解きほぐされて引き出される位置の巻回体１２の軸回りの角速度をω（rad／sec）、間欠固定テープ心線１１が引き出される位置の巻回体１２に対する相対角速度をα（rad／sec）とすると、以下の関係が成立する。
ｖ＝ｄ・α
α＝ｖ／ｄ
ω＝α＋β
∴ω＝（ｖ／ｄ）＋β

この場合にも、間欠固定テープ心線１１が引き出される位置の巻回体１２の軸回りの移動角度θ（rad）が２π（３６０°）になって、引き出された間欠固定テープ心線１１に一方向に１回転の撚りが生じたときに、間欠固定テープ心線１１が引き出された長さＬ（ｍ）が、撚りピッチ（撚りの周期）となる。
Ｌ＝ｖ・（２π／ω）＝ｖ・〔２π／｛（ｖ／ｄ）＋β｝〕＝２πｖｄ／（ｖ＋ｄβ）

すなわち、巻回体１２の角速度β（rad／sec）により、間欠固定テープ心線１１の撚りピッチを調整することができる。なお、〔β（rad／sec）＝−α（rad／sec）〕のときには、〔ω＝０（rad／sec）〕となり、〔Ｌ＝∞（無限大）〕となる。すなわち、間欠固定テープ心線１１に撚りは生じない。

このように、間欠固定テープ心線１１の巻回体１２の半径ｄ（ｍ）と、間欠固定テープ心線１１を引き出す速度ｖ（ｍ／sec）とに応じて、巻回体１２の回転角速度β（rad／sec）を適宜設定することにより、間欠固定テープ心線１１が引き出される位置の角速度ω（rad／sec）を適宜調整することができ、間欠固定テープ心線１１の撚りピッチを調整することができる。

また、巻回体１２の回転角速度β（rad／sec）を周期的に変化させることにより、間欠固定テープ心線１１の撚りピッチを連続的に変化させたり、撚りのある区間と撚りのない区間とを交互に連続させることができる。

このようにして撚りを施された複数の間欠固定テープ心線１１は、図３に示すように、ＳＺ集合ヘッド２２における集合コア形成工程に送られる。この集合コア形成工程においては、複数の間欠固定テープ心線１１を集合させて、集合コア１を構成する。このとき、ＳＺ集合ヘッド２２は、間欠固定テープ心線１１の集合コア１の全体に、一方向撚り、または、ＳＺ撚りを施すことができる。ＳＺ集合ヘッド２２を経た集合コア１は、シースヘッド２３に送られる。

一方、スロット送り出しリール２４に巻回されたスロット４の巻回体からスロット４が引き出され、シースヘッド２３に送られる。

シースヘッド２３においては、間欠固定テープ心線１１の集合コア１をテープ体２で覆い、この集合コア１をスロット４のスロット溝３内に挿入する。そして、このシースヘッド２３においては、スロット４の外周面に、押し出し成形により、シース５を形成する。

シース５を形成された光ファイバケーブルは、冷却水槽２４において冷却され、引き取りキャタピラ２５を経て、巻き取りドラム２６により巻き取られる。

このようにして、間欠固定テープ心線１１のそれぞれに撚りを施して製造された光ファイバケーブルは、集合コア１を一括して撚るのみである従来の光ファイバケーブルと比較して、曲げによる歪み特性の劣化を低減することができる。すなわち、光ファイバケーブルが曲げられた場合、各間欠固定テープ心線１１において、曲げの中立線の外側及び内側に伸び歪み及び圧縮歪みがそれぞれ生じ、互いの歪みがキャンセルされ、歪の影響が低減される。

本発明の実施例として、前述した本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法により、光ファイバケーブルを作成した。各間欠固定テープ心線１１には、一方向撚りを施し、集合コア１には、一括してＳＺ撚りを施した。

また、比較例として、各間欠固定テープ心線１１に撚りを施さずに、集合コア１に一括してＳＺ撚りを施した光ファイバケーブルを作成した。

図６は、光ファイバケーブルを延線状態（直線状態）から曲げ状態に変化させたときのケーブル長手方向についての歪みの増加量を示すグラフである。

実施例の光ファイバケーブル及び比較例の光ファイバケーブルについて、延線状態（直線状態）から曲げ状態に変化させたときのケーブル長手方向についての歪みの増加量を測定した。この測定には、ＯＦＤＲ測定器を使用した。

測定結果は、図６中の（ａ）に示すように、平均歪み増加量（相対値）において、間欠固定テープ心線１１に撚りを施した実施例の光ファイバケーブルは、比較例の光ファイバケーブルに対して、歪み特性の劣化は、０．３５程度に低減されることが確認された。また、図６中の（ｂ）に示すように、最大歪み増加量（相対値）において、実施例の光ファイバケーブルは、比較例の光ファイバケーブルに対して、歪み特性の劣化は、０．６５程度に低減されることが確認された。

本発明は、光ファイバ素線同士を長手方向について一定間隔ごとに間欠的に接着固定した間欠固定テープ心線の集合コアをシースに収納した光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置に適用され、特に、細径かつ高密度な構造の光ファイバケーブルの歪み特性の向上を図ることができる光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置に適用される。

１ 集合コア
２ テープ体
５ シース
７ テンションメンバ
１１ 間欠固定テープ心線

Claims (2)

1. 複数の光ファイバ素線が並列されケーブル長手方向について一定間隔ごとに間欠的に光ファイバ素線同士が接着固定された間欠固定テープ心線が複数集合された集合コアと、前記集合コアを被覆する円筒状のシースとを備えた光ファイバケーブルの製造方法であって、
   前記間欠固定テープ心線のそれぞれに一方向撚りを施し、
   それぞれ撚りが施された前記各間欠固定テープ心線を集合させて集合コアを構成し、前記間欠固定テープ心線が複数集合された集合コアの全体にＳＺ撚りを施し、
   前記集合コア上に前記シースを形成する
   ことを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。
2. 複数の光ファイバ素線が並列されケーブル長手方向について一定間隔ごとに間欠的に光ファイバ素線同士が接着固定された間欠固定テープ心線が複数集合された集合コアと、
   前記集合コアを被覆する円筒状のシースと
   を備え、
   前記間欠固定テープ心線は、それぞれに一方向撚りが施されており、
   前記集合コアは、それぞれ撚りが施された前記各間欠固定テープ心線が集合されて構成され、全体にＳＺ撚りが施されている
   ことを特徴とする光ファイバケーブル。

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