JPH0693055B2

JPH0693055B2 - 管内への光フアイバ挿通方法

Info

Publication number: JPH0693055B2
Application number: JP62020522A
Authority: JP
Inventors: 邦夫柏谷; 充生青木; 洋一矢葺; 和文田畑; 信郎佐伯; 新一福島; 邦幸尾添
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-02-02
Filing date: 1987-02-02
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPS63189815A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は管内への光ファイバ挿通方法、詳しくは光フ
ァイバが保護管あるいはシース内に挿通された光ファイ
バ心線、光ファイバコードまたは光ファイバケーブルを
製造するための方法に関する。

この発明における光ファイバとは、コアとクラッド層か
らなるファイバ素線、このファイバ素線に合成樹脂、金
属、セラミックなどでコーティングしたもの、ならびに
これらの単心のもの、多心のもの、およびより線のもの
をいう。また、管とは鋼，アルミニゥムその他の金属
管、およびプラスチック管その他の非金属管をいう。

（従来の技術）近年広く用いられるようになった光通信ケーブルは、光
ファイバが強度的に弱いことから、金属被覆をした構造
のものが要求されるようになって来ている。

従来、金属管等の管に光ファイバを挿通した光ファイバ
線を製造する方法として、テープ成形−溶接法（たとえ
ば特開昭60−46869）が知られている。この方法では、
金属テープを管状に成形し、テープの両側縁を溶接して
管を製造しながら光ファイバを挿入していく。

また、他の方法として管挿入法（たとえば特開昭58−25
606）が知られている。この方法では、管内に鋼線を挿
入したアルミ管を製造したあと、管を縮径加工し、つい
で管内の鋼線を光ファイバに引き替える。

（発明が解決しようとする問題点）上記テープ成形−溶接法では、光ファイバが溶接点を通
過する際、溶接熱の影響を受け変質し易い、また管径が
2mm以下と細径の場合、技術的に挿入が困難である、な
どの欠点がある。

また、上記管挿入法では、製造工程が複雑化すること、
あるいは断線の危険があるためファイバの強度以上の引
き替え力が使用できないことから、たとえば200mを越え
る長尺のものは困難であることなどの欠点があった。

そこで、この発明は光ファイバを変質させずに、また傷
を与えることなく長尺の管に光ファイバを挿通すること
ができる方法を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）この発明の管内への光ファイバ挿通方法は、まず管をコ
イル状に巻いて管のコイルを形成する。管のコイルを形
成するには、ボビン、スプールなどの円筒体に管を巻き
付ける。ついで、管の任意の点がら旋状の経路に沿って
往復動するように管のコイルを振動させる。そして、管
のコイルに前記振動を与えながら駆動回転するスプール
から管の一端へ光ファイバを供給する。管のコイルを振
動させるには、上記円筒体を振動モータなどの公知の手
段により駆動すれがよい。

上記振動において、管内へ光ファイバを挿通し易くする
点から振動角（すなわち、ら旋のリード角）は５度以
上、好ましくは30度まで、振動数は5Hz以上、好ましく
は10〜30Hz、全振幅は垂直成分で0.1mm以上、好ましく
は0.5〜2.0mmである。

（作用）管の任意の点がら旋状の経路に沿って往復動するように
管のコイルを振動させると、管内の光ファイバは管内壁
面より斜め上前方に向う力を受ける。この力により、光
ファイバは管内で斜め上前方に向って飛び跳ね、あるい
は管内壁面を滑動する。このようにして、管内の光ファ
イバは管内壁よりコイル円周方向の搬送力が間欠的に与
えられて管内を前進し、また管外の光ファイバを管内に
引き込む。

上記振動条件により、光ファイバ挿通に十分な搬送力が
管内の光ファイバに与えられる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図はこの発明の装置の全体図、および第２図は振動テ
ーブルの平面図である。

架台11は振動しないように床面９に強固に固定されてい
る。架台11上面の四隅には振動テーブル支持用のコイル
ばね18が取り付けられている。

架台11上には、支持ばね18を介して正方形の盤状の振動
テーブル14が載置されている。振動テーブル14の下面か
ら支持フレーム15が下方に延びている。

振動テーブル14の支持フレーム15には、一対の振動モー
タ21,22が取り付けられている。振動モータ22は、振動
モータ21を振動テーブル14の中心軸線Ｃ周りに180度回
転した位置および姿勢にある。また、振動モータ21,22
は、これらの回転軸が上記中心軸線Ｃを含む垂直面にそ
れぞれ平行であり、かつ振動テーブル面に対して互いに
逆方向に75度傾斜する姿勢となっている。振動モータ2
1,22は回転軸の両端に不平衡重錘24が固着されており、
不平衡重錘24の回転による遠心力により振動テーブル14
にこれの面に対し斜め方向の加振力を与える。この一対
の振動モータ21,22は、振動数および振幅が互いに一致
し、加振方向が互いに180度ずれるように駆動される。
したがって、この一対の振動モータ21,22による振動を
合成すると、中心軸が振動テーブル14の中心軸線Ｃと一
致するら旋に沿うようにして振動テーブル14は振動す
る。振動テーブル14は上記のように支持ばね18を介して
架台11に取り付けられているので、振動テーブル14の振
動は架台11に伝わらない。

なお、加振装置として上記振動モータ21,22の代わり
に、たとえばクランク、カムあるいは電磁石を利用した
の加振装置でもよく、また振動モータ21,22の振動テー
ブル14への取り付け方も図示のものに限定されない。

ボビン軸が振動テーブル14の中心軸線Ｃに一致するよう
にして、ボビン27が振動テーブル14上に固定されてい
る。ボビン27には光ファイバ７が挿通される管１がコイ
ル状に巻き付けられ、この管のコイル５の下端から光フ
ァイバ７が管内に供給される。光ファイバに過大な曲げ
応力を与えないために管のコイル５の直径は150mm以上
であることが望ましい。この実施例では、光ファイバ７
は光ファイバ素線に樹脂をプレコートしたのものであ
り、管１は鋼管である。ボビン27は振動モータ21,22の
振動を確実に受けるようにこれの下部フランジ29の外周
縁がそれぞれ振動テーブル14に固定治具31で固定されて
いる。第３図に示すように、ボビン27は胴部28の円周方
向にボビン軸心方向に凹凸が連続するように溝30をシェ
ーパ加工により設けてあり、溝30に管１が密接するよう
になっている。

ボビン27に振動を付与しながら光ファイバ７を徐々に挿
通するが、直接振動させるボビン27とこれに巻き付けた
管１とが緊密に密着していないと、振動が管１に正確に
伝達せず、光ファイバ７の円滑な挿通は不可能となる。
ボビン胴部28に巻き付けられた管１は、ボビン27径方向
には胴部28に密着し易いが、ボビン27軸方向には密着が
困難である。このために、管１が全体にわたって一様に
垂直方向に振動できないことになる。しかし、管１をこ
のようにボビン27胴部の溝30内に密接すると、ボビン27
の振動を精度良く管１に伝達でき、光ファイバ７の振動
挿通を円滑かつ効率良く行うことが可能となる。

ボビン27の側方に光ファイバ供給装置33の供給スプール
34が配置されている。供給スプール34は軸受台35に回転
可能に支持されている。供給スプール34はこれに巻き付
けられた光ファイバ７を繰り出して、コイル状の管１に
供給する。供給スプール34が光ファイバ７を繰り出す位
置は、光ファイバ７の管１への供給位置とほぼ同じ高さ
にある。

供給スプール34に隣接して駆動モータ38が配置されてお
り、供給スプール34と駆動モータ38とはベルト伝動装置
40を介して作動連結されている。供給スプール34は駆動
モータ38により回転駆動され、光ファイバ７を繰り出し
て、ボビン27に巻き付けられた管１に光ファイバ７を供
給する。

供給スプール34の光ファイバ繰出し位置に近接して保持
ガイド43が設けられている。保持ガイド43は、短管状の
本体44とこれを水平に支持するスタンド45とからなって
おり、供給スプール34から繰り出された光ファイバ７を
保持する。

保持ガイド43に続いて光ファイバ送給状態検出装置47が
配置されている。光ファイバ送給状態検出装置47は、支
持柱48およびこれに取り付けられた光ファイバ高さ位置
検出器49から構成されている。光ファイバ高さ位置検出
器49はイメージセンサとこれに対向して配置された光源
とからなっており、光ファイバ７の通過位置にあって光
ファイバ７のたるみ具合を検知する。イメージセンサと
してCCDラインセンサが用いられる。

光ファイバ送給状態検出装置47には回転速度制御装置52
が接続されており、回転速度制御装置52は検出装置47か
らの信号に基づき前記駆動モータ38の電源の電圧を制御
する。すなわち、光ファイバ７が光ファイバ高さ位置検
出器49を光源から遮断する高さ位置に応じて駆動モータ
38の回転速度、つまり光ファイバ７の繰出し速度を制御
する。

管１への光ファイバ７の挿通中に共振現象、管内面およ
び光ファイバ表面の状態により、光ファイバ７の挿通速
度は必ずしも一定でなく、変動する場合がある。したが
って、管１内における光ファイバ７の速度に変動が生じ
ると、外部における光ファイバ７の送り状態に影響を与
え、光ファイバ７の挿通速度にこの送り速度が追従でき
ないと、光ファイバ７の必要以上のたるみ、あるいは張
り過ぎによる断線などが発生し、光ファイバ７の円滑な
供給に支障を来たす虞れがある。しかし、上記のように
供給スプール34を駆動回転し、管１内の光ファイバ７の
移送状態に応じて供給スプール34の回転速度を変化ある
いは場合によっては停止することにより、光ファイバ７
を常に所要の供給速度範囲内で供給することができる。
換言すれば、光ファイバ７が張り過ぎあるいはたるみ過
ぎにならず、最も良好な状態（第１図に示すような若干
たるんだ状態）に維持できる。この結果、光ファイバ７
自体に負担を与えずに、すなわち光ファイバ７の挿通に
抵抗を与えることなく、光ファイバ７を管１へ何等の支
障なく挿通することができる。ちなみに、直径が0.4mm
の光ファイバを内径0.5mmの鋼管に挿入する場合、光フ
ァイバに加わる光ファイバ供給側に向う力が20gf以上で
あると、光ファイバは管内に入って行かない。

光ファイバ送給状態検出装置47と管入口端２との間に防
振ガイド54が設置されており、防振ガイド54は円筒状の
本体55およびこれを水平に支持するスタンド58とからな
っている。第４図に示すように防振ガイド54の本体55の
両端部は外方に向って開くテーパ部（漏斗部）57となっ
ている。このテーパ部57と円筒部56との境は角部のない
曲面に加工しておくことが好ましい。防振ガイド54の長
さは管入口端２と供給スプール34との間の距離によって
適宜決めればよく、当然この距離が長ければ防振ガイド
54も長くする。また、防振ガイド54の材質は、振動によ
る光ファイバ７の移送を阻害しないように摩擦係数の小
さいもの、たとえばガラス、プラスチックなどを用いる
ことができる。

防振ガイド54の円筒部56には、潤滑剤が満たされた潤滑
剤供給器59が取り付けられている。潤滑剤としてカーボ
ン、タルク、あるいは２硫化モリブデンなどの粉末より
なる固定潤滑剤が用いられる。潤滑剤Ｌは潤滑剤供給器
59から円筒部56内に落下し、ここを通過するときに光フ
ァイバの表面に潤滑剤Ｌが付着する。

光ファイバ７を挿通した管のコイル５を振動させると、
第１端直前の光ファイバ７に大きな振れが生じ、これが
円滑な振動挿通を阻害するとともに、管入口端２のエッ
ジ部に接触して光ファイバ表面を傷付けることになる。
さらに振れが大きい場合には、光ファイバ内部にもクラ
ックが生じることがある。しかし、この防振ガイド54に
よって管１端外の振れが抑止され、光ファイバ７が傷付
くことなくかつ光ファイバ７の振動移送に何らの抵抗を
与えることなく、良好な移送状態を維持することができ
る。

上記管１入口端は、第５図に示すように、別個に製作し
た防傷ガイド61が固着されている。防傷ガイド61はプラ
スチックのような摩擦係数の小さい材料からなり、外方
に向って曲面をもって拡開したテーパ状のガイド部62を
備えている。

コイル状の管１に光ファイバ７を挿通する際、管１の振
動により管入口端２から挿入される光ファイバ７は、光
ファイバ７の振動により管入口端２にぶつかりながら前
進する。このとき、管入口端２のエッジで光ファイバ７
には長手方向にひっかき傷が発生し、このひっかき傷は
光ファイバ７の割れを招き、製品品質が低下する。しか
し、この防傷ガイド61が上記のような構造をしているの
で、光ファイバ７は容易に管１内へ挿通されると同時
に、挿通後光ファイバ７は傷を生じることなく、確実か
つスムースに管１内を移送される。

つぎに、上記のように構成された装置により管１に光フ
ァイバ７を挿通する方法について説明する。

予め、ボビン27に管１をコイル状に巻き付けてコイル５
を形成するとともに、供給スプール34にもファイバ素線
にプレコートされた光ファイバ７を巻いておく。なお、
管１はボビン27に対し１層巻きに限らず、複数層巻きす
る場合が多い。この場合は１層目はボビン胴部28の溝30
に密接するが、２層目以降は前層の管１の間に入り込む
ことになる。ついで、コイル軸と振動テーブル14の中心
軸線Ｃが一致するようにして、管１を巻き付けたボビン
27を振動テーブル14上に固定する。そして、供給スプー
ル34から光ファイバ７を引き出し、保持ガイド43、光フ
ァイバ送給状態検出装置47および防振ガイド54を経由し
て光ファイバ７の先端部を防傷ガイド61から管入口部に
挿入する。管入口端２は管のコイル５の最下端に位置し
ており、光ファイバ７は管のコイル５のほぼ接線方向に
沿って管１内に挿入されるようになっている。

光ファイバ７は初め手によりコイル状の管内に５〜150m
押し込まれる。これにより、管の振動によって光ファイ
バは管内面によって十分な搬送力が与えられ、光ファイ
バは確実に管内に入って行く。なお、押込み長さ（初期
挿入長さ）は、管の内径、光ファイバの外径、および光
ファイバと管内壁面との間の摩擦係数によって決められ
る。初期挿入において、管に振動を与えながら光ファイ
バを挿入すると、挿入は容易となる。また、光ファイバ
が管内に滑らかに入って行くためには光ファイバと管と
の間にはある程度のクリアランスが必要であり、0.1mm
以上であることが望ましい。さらに、同様な理由によ
り、管のコイルの直径は150mm以上、好ましくは300mm以
上であることが望ましい。

つぎに、振動モータ21,22を駆動すると、振動モータ21,
22は前述のような位置および姿勢で振動テーブル14に取
り付けられているので、振動テーブル14は中心軸線Ｃの
周りのトルクおよび中心軸線方向の力を受ける。この結
果、振動テーブルの任意の点は、第１図に示すら旋Ｈに
沿うような振動をする。この振動は、振動テーブル14か
ら更に固定金具31、ボビン27および管のコイル５を順次
介して光ファイバ７に伝達される。

この振動の種類、光ファイバの物性、管の内径等により
光ファイバの動きは変化するが、光ファイバは次のよう
にして管内を進行するものと考えられる。

第６図に示すように、管内壁底面はＯを中心に振動Ｖに
て振動している。その振動角度はθで、最大加速度は重
力の加速度ｇのｎ倍（n sinθ＞１）である。光ファイ
バは管内壁底面と全線にわたって接触してるとは考え難
いのでピッチＬにて接触しているものとする。その接触
点をａとする。接触点ａは管内壁底面の鉛直方向の加速
度が下向きにｇに等しくなった時、すなわち離脱線ｌ₁
上の離脱点P₁にて離脱し放たれる。放たれた光ファイバ
はその時の速度v₁、放射角θにて飛行を開始する。一
方、非接触点ｂは光ファイバが剛体ではないので、接触
点ａと異った運動をする。すなわち、接触点ａ程の上昇
力は振動ｖによっては得られず、離脱線ｌ₁上で放出さ
れた後は、接触点ａの動きに連れて生じる下降力を受け
る。この結果、最初の接触点ａと異なる新たな接触点b₁
にて着地線l₂上に着地する。この時の管内壁底面の振動
ｖが上昇する方向であれば、そのまま上昇を続け離脱線
ｌ₁上にて放たれる。振動ｖが下降する方向の時の着地
であれば、一旦最下方まで下降した後、上昇を開始し同
様に離脱線ｌ₁上にて放たれる。このようなうねり運動
が各振動毎もしくは数回の振動毎に繰り返され、光ファ
イバは管内を進行する。最も効率的な状態は各振動の上
昇中の着地線ｌ₁が離脱線ｌ₂と一致し、光ファイバが着
地したと同時に飛行を開始する状態である。

なお、厳密には管内壁底面と光ファイバとの間の摩擦現
象、反発現象等を考慮すべきである。飛行する光ファイ
バが管内壁上面に接触する場合は、異なる進行状態にな
ることはいうまでもない。

また、n sinθ≦１の場合には、光ファイバは飛行せ
ず、管内壁底面と光ファイバとの間の摩擦状態によって
は滑動して進行する状態を呈する。

光ファイバ７は上記のように管１の内壁から受ける力の
コイル円周方向成分によって推進され、管内に入って行
く。コイル軸と振動テーブル14の中心軸線Ｃが一致して
いるので、管内の光ファイバ７は中心軸線Ｃを中心とし
て円運動（第２図の例では反時計方向Ｐの円運動）を行
う。

ら旋状振動の場合、円周方向成分が管コイル全体に均一
に作用するので、光ファイバは円滑に管内に入って行
く。均一に作用しないと、早い場所と遅い場所が生じ、
遅い場所では光ファイバがつっかえた状態になり、大き
な波打ちが生じ安定挿通ができない。著しい場合は、大
きな波打ちが管内壁に押し付けられ、ブロックを生じ、
挿通不能となる。

再び第１図に戻って説明する。

上記ら旋状振動を振動テーブル14を介して管のコイル５
に与えると、振動の物品搬送力によりコイル５下方の管
入口端２から供給した光ファイバ７は連続的に管１内に
進入して行く。すなわち、光ファイバ７は供給スプール
34から繰り出されて、保持ガイド43、光ファイバ送給状
態検出装置47、防振ガイド54、防傷ガイド61、管入口端
２、コイル状の管１、管出口端３の順にコイル５の振動
により移動し、所定時間後にコイル５全体に挿通され
る。

上記光ファイバ７の挿通中において、管内挿通速度に何
等かの要因により変動が発生すると、これは光ファイバ
高さ位置検出器49の位置における光ファイバ７の送給状
態に影響を与え、これが検出器49により直ちに検出され
る。すなわち、光ファイバ高さ位置検出器49が光ファイ
バ７の張り過ぎを検出したなら、その信号が駆動モータ
38へ送られスプール回転速度をアップして光ファイバ７
の供給速度を速くする。また、光ファイバ７のたるみ過
ぎを検出したなら、同様に駆動モータ38を制御して光フ
ァイバ７の供給速度を遅くする。このようにして光ファ
イバ７の異常な移送状態は直ちに検知され、修正され、
正常な移送状態に復帰する。

（具体例）この発明の効果を確認するために、第１図に示す装置に
より次の条件（第１表）で光ファイバを鋼管に挿通し
た。挿通結果を第１表に示す。

（１）供試材鋼管コイル：第１表に示す外径（内径）が0.8〜2.0mmφ
（0.5〜1.6mm）長さ10kmの鋼管の７種類を巻胴径1200mm
の鋼製ボビンに整列巻（10〜20層巻）した７種類の鋼管
コイル。

光ファイバ：次のものを用いた。

石英ガラス光ファイバ（径125μｍ）にシリコーン樹脂
コーティングした径0.4mmの光ファイバ。

（２）振動条件：本実施例で用いる鋼管コイルは巻層が
10層（第１表のNo.1〜６）、20層（No.7）であるので、
管のどの部分もほぼ同一の振動条件となる。

コイルの水平面に対する振動角度15度振動数 20Hz 全振幅の垂直成分 1.25〜1.55mm また、第７（ａ）図および第７（ｂ）図は、それぞれ第
１表に示す第４の実施例においてボビンの振動を示して
いる。第７（ａ）図は管内に光ファイバがまだ挿通され
ていない状態、第７（ｂ）図は管内に光ファイバが1,00
0m挿通された状態を表わしている。こられの図において
A_Vは振幅の垂直成分、A_Hは振幅の水平成分をそれぞれ示
している。第７（ｂ）図から明らかなように、管内に光
ファイバが挿通されるとコイルの振動に高周波成分が現
われる。これら振幅はボビンフランジに取り付けた加速
度計により測定した。

この実験により光ファイバはトラブルなく極めて円滑に
鋼管内に挿通され、所定時間内に鋼管全長に挿通される
ことが確認された。また、第１表から明らかなように、
光ファイバを2mm以下の細径管に挿通する場合でも、10k
m程度の長尺管に挿通する場合でも十分可能であり、も
ちろん挿通される光ファイバが変質する等の事態は生じ
ない。

この発明は上記実施例に限られるものではない。

管内への光ファイバの供給は、１本のみに限らず管内径
と光ファイバ径との関連で複数本でも可能である。上記
の説明では光ファイバを素線にプレコートしたもの、光
ファイバを挿通する管を鋼管として説明したが、もちろ
んこの組合せに限らず光ファイバあるいはそのケーブル
をアルミ管、合成樹脂管に挿通する等色々な具体例が考
えられる。また、光ファイバを金属管に挿通後に減面加
工する等の後工程を付加する場合もあり、適宜実施者が
状況に応じて行なえばよい。光ファイバは管のコイルの
上部から供給するようにしてもよい。さらに、管のコイ
ル中心軸はら旋の中心軸とは必ずしも一致する必要はな
いが、両軸が一致していることが望ましく、また管のコ
イル中心軸は必ずしも垂直でなくてもよいが垂直である
ことが望ましい。さらにまた、挿通開始時に手で光ファ
イバを管内に押し込む代わりに、ピンチローラなどの機
械的手段により押し込むようにしてもよい。

（発明の効果）この発明によれば、細径（たとえば、管外径が2mm以
下）かつ長尺（たとえば、管長さが1km以上）の管に、
光ファイバを変質および傷を与えることなく挿通するこ
とができる。さらに、挿通方法が単純であることから、
管で覆われた光ファイバのコスト低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光ファイバ挿通するための装置の一
例を示す側面図、第２図はその装置の振動テーブルの平
面図、第３図は上記振動テーブルへ取り付けられるボビ
ンの一例を示す正面図、第４図は上記装置に設けられた
防振ガイドの一例を示す断面図、第５図は上記装置に設
けられた防傷ガイドの一例を示す断面図、第６図は管内
における光ファイバの搬送原理を説明する図面、ならび
に第７（ａ）図および第７（ｂ）図は、それぞれコイル
の振動状態を示す線図である。１……管、５……管のコイル、７……光ファイバ、11…
…架台、14……振動テーブル、21,22……振動モータ、2
7……ボビン、33……光ファイバ供給装置、38……駆動
モータ、43……保持ガイド、47……速度差検出装置、52
……制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢葺洋一東京都中央区築地３丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内 (72)発明者田畑和文千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号日鐵溶接工業株式会社習志野工場内 (72)発明者佐伯信郎東京都中央区築地３丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内 (72)発明者福島新一千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号日鐵溶接工業株式会社習志野工場内 (72)発明者尾添邦幸東京都中央区築地３丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内 (56)参考文献特開昭58−186110（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管をコイル状に巻いて管のコイルを形成す
ること、管の任意の点がら旋状の経路に沿って往復動す
るように管のコイルを振動させること、および管のコイ
ルに前記振動を与えながら、駆動回転するスプールから
管の一端へ光ファイバを供給することよりなり、前記振
動の振動角（ら旋のリード角）が５度以上、振動数が5H
z以上、および全振幅が垂直成分で0.1mm以上であること
を特徴とする管内への光ファイバ挿通方法。