JPH0769501B2 - 管内への線状体挿通方法 - Google Patents

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線状体挿通方法、特に振動を利用し
て線状体を管内に挿通する方法に関する。

この発明は光ファイバ、金属線その他の線状体が保護管
あるいはシース内に挿通された光ファイバケーブル、電
線、複合構造管その他の構造に用いられる。

［従来の技術］ 長尺の管などに線状体を挿通する必要がある場合があ
る。たとえば、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。このために、光ファイバ心線あるいはコードをたと
えば直径数mm以下、長さ数百ｍ以上の鋼管に挿通する必
要がある。あるいは、光フアイバ心線の挿通に先立っ
て、鋼線などの金属線をメッセンジャーワイヤとして管
に挿通することもある。

従来、金属管等の管に線状体を挿通した線状体線を製造
する方法として、特開昭58−186110および特開昭62−44
010が知られている。こらの方法では、線状体を挿通す
るキャリヤ部材あるいは管を振動させ、振動コンベアの
原理で線状体に搬送力を与え、キャリア部材あるいは管
に線状体を挿入する。

これらの方法では、線状体の挿通開始にあたって、線状
体に十分な搬送力が与えられる程度の長さだけ線状体を
管の入口部分に予め挿入しておく。その予備挿入は、手
作業あるいはピンチローラーなどによる機械的な手段に
より行うことができる。なお、管の入口端は管のコイル
に固定されているので、コイルと一体となって振動して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の線状体挿通方法には次のような問題があ
った。

（ａ）管入口端が振動しているので、線状体は管入口端
手前の部分が大きく波打つように振れ動き、これの遠心
効果により管外への排出力が生じ、管内への進入が妨げ
られる。この理由により、挿通開始時に予備挿入を必要
とするので、作業能率が低下する。予備挿入長さが短い
と、線状体に十分な搬送力が与えられず、線状体が管内
に進入しないので、かなりの長さにわたって予備挿入し
なければなない。

（ｂ）線状体は管入口端手前で繰返し曲げが加わり、特
に光ファイバではマイクロクラックが生じる。また、線
状体は上記振れ動きにより管端と接触して傷を生じる。

そこで、この発明は能率よく、また傷を与えることなく
線状体を挿通することができる管内への線状体挿通方法
を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明の管内への線状体挿通方法は、まず管をコイル
状に巻いて管のコイルろ形成する。ついで、管のコイル
から離れるようにして管の入口部分を形成し、管の入口
端を静止状態に固定支持する。そして、管の任意の点が
ら施状の経路に沿って往復動するように管のコイルを振
動させながら、少くとも挿通初期に管の入口端近くに配
置したフィーダーにより線状体を前記入口端に送り込
む。

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。管のコイルの直径は、挿通性お
よび線状体に過大な曲げ応力を与えない点から150mm以
上であることが望ましい。

管のコイルを振動させるには、上記円筒体を振動モー
タ、電磁バイブレータなどの公知の手段により駆動すれ
ばよい。振動条件は、たとえば振動角（すなわち、ら旋
のリード角）が５〜30度、振動数が10〜30Hz、全振幅が
垂直成分で0.2〜2.0mm程度である。

入口部分も管のコイル状となった部分とともに振動する
が、管の入口端は静止固定されているので、入口部分に
曲げモーメントが加わる。したがって、入口部分に過大
な応力が加わらないように、この部分の長さはある程度
大きくなければならず、また湾曲させることが望まし
い。管の材質によっても変るが、入口部分の適当な長さ
は管外径の100〜300倍程度であり、湾曲させた場合の曲
率半径は管外径の50〜200倍が実用的である。また、装
置の配置の点から、入口部分は水平面内にあることが望
ましい。

線状体を管の入口端に送り込むフィーダーとしては、電
磁力または空気圧などにより駆動される振動フィーダ
ー、回転ロールを備えたロールフィーダーなどが用いら
れる。フィーダーは、管の入口端に送り出した線状体が
たるまない程度に入口端近くに配置される。線状体が管
の全長にわたって挿通される間、フィーダーにより線状
体を管の入口端に送り込む。あるいは、振動により線状
体が管内に進入して行くに十分な搬送力（管入口端より
上流側にある線状体の静止慣性、ガイドとの間の摩擦力
などに打ち勝つ大きさの力）が生じるまでの間だけフィ
ーダーを作動させるようにしてもよい。前者の場合、定
常挿通状態に至ったのちに管の振動による線状体の挿通
を阻害しない、すなわちフィーダーの送込み速度が管の
振動による線状体の挿通速度と一致しない場合であって
も線状体に過大な引張り力、たるみ等が生じないような
フィーダー、たとえば振動フィーダーを使用する。後者
の場合、フィーダーを停止したのちは、管の振動によっ
て線状体は前進して行く。したがって、ロールフィーダ
ーを使用する場合には線状体の前進を阻害しないようロ
ールの駆動を解除してフリーにする、あるいは線状体と
非接触状態にする等の処置をとる。線状体のフィーダー
送り出すには、たとえば線状体を巻き取ったリールをモ
ータにする回転駆動するなどして線状体に前進力を与え
る。この送り出す力の大きさは、線状体をフィーダーに
供給できる大きさであれば十分であり、線状体を管内に
押し込んで挿通するほどの大きさは必要ない。

［作用］ 管の任意の点がら施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、コイル状となった管の内部
の線状体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、線状体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、
管内の線状体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する。

また、挿通初期においては、線状体はフィーダーにより
管の入口部分に押し込まれる。したがって、従来行って
いた前記予備挿入は不要である。

［実施例］ 光ファイバを細径かつ長尺の鋼管に挿通する場合を実施
例として説明する。

まず、この発明の挿通方法を実施する装置例について説
明する。第１図はこの発明を実施する装置の全体図、お
よび第２図は上記装置の一部である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
致するら施に沿うようにして振動テーブルは振動する。
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
のち加振装置でもよく、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の上端から光フ
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。ボビン27は円周方向にボビン軸心方向に凹凸が連
続するように溝（図示しない）を設けてあり、溝に管１
が密接するようになっている。

ボビン27の斜め上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、管１の入口端３
に供給する。

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、胸腔スプール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、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39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状態47の出側に保持ガイド54お
よび電磁フィーダー55が配置されている。電磁フィーダ
ー55は保持ガイド54からの光ファイバ７を管入口端３に
送り込む。

保持ガイド43,54の出入口は角部のない曲面に加工して
おくことが好ましく、これらの材質は光ファイバ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。保持
ガイド43,54のいずれかにおいて、これらを通過する光
ファイバ７の表面にカーボン、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体潤滑剤を供給するよ
うにしてもよい。

電磁フィーダー55の出側に保持金具57が配置されいる。
保持金具57の内側は、第３図に示すように漏斗状となっ
ている。

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。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
27の溝に密接するが、２層目以降は管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。

このようにコイル５に形成した管１の先端部分をコイル
１巻き分ほど巻き戻し、適当な長さに切断したのち、管
のコイル５から離して水平面内で湾曲させる。ついで、
入口端３を保持金具57のガイド穴58に通し、漏斗状に広
げる。そして、締付け金具59により保持金具57に固定す
る。また、管入口部分２の基部４はボビン27のフランジ
29に締付け金具61で固定する。

一方、供給スプール34に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。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、保持ガイド54およびフィーダー
55を経由して光ファイバ７の先端部８を保持金具57から
管入口端３に位置させる。

つぎに、振動モータ21,22を駆動し、つぎにフィーダー5
5およびスプール34の駆動モータ38を駆動する。

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の回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
に示すら施Ｈに沿うような振動をする。この振動Ｖは、
振動テーブル14から更に固定金具31およびボビン27を順
次介して管１のコイル５および入口部分２に伝達され
る。

挿通開始時における光ファイバ７の管１への進入につい
て第３図および第４図（第３図の管入口部分２を適宜上
直管として示す）に基づいて説明すると、入口部分２の
途中に振動方向が入口部分２の曲率押中心方向と一致す
る遷移点Ｔがある。入口端３とこの遷移点Ｔとの間の区
間（第３図の斜線部分）では、光ファイバ７が管内壁面
から受ける振動により搬送力は生じない。しかし、この
区間では光ファイバ７の先端部分はフィーダー55により
前進する。また、この区間で振動は光ファイバ７が管内
壁面を摺動するのを妨げ、光ファイバ７と管内壁面との
間の摩擦抵抗を軽減させ、光ファイバ７の先端部分をフ
ィーダー55による前進を助ける。

遷移転Ｔと入口部分２の基部４との区間では、振動の搬
送方向成分が次第に大きくなる。この区間より後方、す
なわち入口端３とこの遷移点Ｔとの間にある光ファイバ
７は管内にあり、しかもフィーダー55による前進力が作
用しているので、この区間にある光ファイバ７の先端部
分には、前進を阻止する力（遠心効果による力および後
方の光ファイバの静止慣性による力）は作用しない。し
たがって、振動による搬送力が少しでもあれば（振動方
向と挿通方向とがなす角度が鋭角であれば）、光ファイ
バ７の先端部分は前進する。すなわち、光ファイバ７の
先端が遷移点Ｔを通過すると、光ファイバ７は振動の搬
送力により前進する。そして、光ファイバ７の先端が管
入口部分２の基部４に至ると、基部４は管のコイル５の
最上端に位置しており、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。このように
して光ファイバ７が定常挿通状態に至ったのちは、フィ
ーダー55の駆動を停止する。以後、フィーダー55は保持
ガイドとして機能する。

ちなみに、前記特開昭58−186110で公開された技術で
は、第５図に示すように挿通開始前に所定の距離Ｌだけ
光ファイバの先端部分を挿入しておく。この方法では、
管１の入口端３の位置から光ファイバ７に振動による搬
送力を作用させて、この距離Ｌの部分で上記遠心効果に
よる力および入口端より後方の光ファイバ７の静止慣性
による力に打ち勝つ搬送力を得なければならない。すな
わち、振動による搬送力と上記光ファイバの前進を阻止
する力とが等しくなる点Ｐがあり、距離Ｌはこの点Ｐと
入口端３との間の距離を超えた距離である。この間に光
ファイバ７の先端を挿入しても光ファイバは前進せず、
点Ｐを超えて挿入して初めて光ファイバ７は前進を開始
する。

管１のコイル５の部分の光ファイバ７は、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図の例では時計方向Ｐの円
運動）を行う。

再び第１図に戻って説明する。

上記ら施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上方の管
入口端３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、保持ガイド54、フィーダー55、管入口端
３、入口部分２、コイル状の管１、管出口端の順にコイ
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
より次の条件で光ファイバを鋼管に挿通した。

（１）供試材 鋼管コイル：外径（内径）が0.8〜2.0mmφ（0.5〜1.6m
m）、長さ1Km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〜20層であるので、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 上記条件により光ファイバを鋼管に挿通した結果、光フ
ァイバは予備挿入を要せずに、トラブルなく極めて円滑
に鋼管内に挿通された。挿通速度は２〜4m/minであり、
所定時間内に鋼管全長に挿通されることが確認された。
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しないことが分かっ
た。

上記実施例では線状対が光ファイバであったが、この発
明は光ファイバ以外の線状体、たとえば銅線、鋼線など
の金属ワイヤあるいはプラスチックスなどの非金属ワイ
ヤの挿通にも応用される。管内への線状体の供給は、１
本のみに限らず管内径と線状体の径との関連で複数本で
も可能である。線状体を挿通する管として上記鋼管以外
にアルミ管、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、線状体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。さらに、管のコイル中心軸はら
施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。

［発明の効果］ この発明によれば、管が細径（たとえば、管外径が2mm
以下）、長尺（たとえば、管長さが1km以上）であって
も、面倒な予備挿入を行うことなく、また線状体に変質
および傷を与えることなく挿通することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法により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図は管入口部分の固定状態を示す
縦断面図、第４図および第５図はそれぞれ管入口部分に
おける光ファイバの搬送作用を説明する図面であり、第
４図はこの発明による場合および第５図は従来の方法に
よる場合をそれぞれ示している。 １……管、２……管の入口部分、３……管の入口端、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、27……ボビ
ン、33……光ファイバ供給装置、38……駆動モータ、4
3,54……保持ガイド、47……光ファイバ送給状態検出装
置、52……制御装置、55……電磁フィーダー、59,61…
…締付け金具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管をコイル状に巻いて管のコイルを形成
   し、管の一端から線状体を供給しながら管の任意の点が
   ら施状の経路に沿って往復動するように管のコイルを振
   動させて線状体を管内に挿通する方法において、管のコ
   イルから離れるようにして管の入口部分を形成し、管の
   入口端を静止状態に固定支持し、管のコイルを振動させ
   ながら少くとも挿通初期に管の入口端近くに配置したフ
   ィーダーにより線状体を前記入口端に送り込むことを特
   徴とする管内への線状体挿通方法。