JPH08220402A

JPH08220402A - 金属管被覆光ファイバケーブルの製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JPH08220402A
Application number: JP7025207A
Authority: JP
Inventors: 康哲 ▲吉▼江; Yasutetsu Yoshie; Takashi Kanazawa; 隆金澤
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1996-08-30
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: DE69511842D1; JP2950180B2; EP0727274A1; EP0727274B1; DE69511842T2

Abstract

(57)【要約】【目的】充填剤に大きな圧力をかけて充填しても光ファ
イバの装入口から洩れないようにし、充填剤の歩留まり
を向上すると共に、光ファイバに充填剤に起因する無用
な張力をかけず、余長制御ばらつきを少なくできる金属
管被覆光ファイバケーブルの製造方法および装置を提供
する【構成】導入チューブ６１を二重管構造にして、内管６
１ａから光ファイバを導入し、外管６１ｂから充填剤を
導入し、必要により内管から不活性ガスを導入する金属
管被覆光ファイバケーブルの製造方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属管被覆光ファイ
バケーブルの製造装置及び製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの破断強度は直径２５０（μ
ｍ）で約６（kg）であり、かなり大きいが、この張力を
加えたときの伸び率は３〜６％であり、従来のケーブル
の銅やアルミに比べて著しく小さい。このため光ファイ
バケーブルに抗張力体を配して強度を確保する必要があ
る。また、光ファイバは水に浸されると強度が劣化する
ことがある。したがって、光ファイバケーブルを海底や
水底に敷設する場合には、敷設張力や耐水性を確保する
ために、光ファイバケーブルを細い金属管で被覆した外
被構造の光ファイバケーブルを使用する必要がある。

【０００３】従来は、このように細い径の光ファイバを
金属管で被覆する場合、縦方向に隙間のある金属管に光
ファイバを挿入し、この隙間を半田付により接合する方
法が使用されていた。

【０００４】しかしながら、この方法によると、金属管
の隙間を接合するときの熱が光ファイバに比較的長い時
間加えられ熱損傷が生じる恐れがあった。この光ファイ
バに熱損傷が生じることを防止するため、径を絞ったレ
ーザ光により金属管の突合部を溶接し、金属管被覆をし
た光ファイバを連続的に製造するための装置及び方法
が、例えば特開昭６４−３５５１４号公報に開示されて
いる。

【０００５】この金属管被覆光ファイバケーブルの製造
装置は、連続して送られる平らな金属ストリップを頂部
に縦方向の隙間を有する金属管に成形する。この金属管
の隙間を通して金属管内に導入チューブを挿入してお
き、導入チューブにより光ファイバを金属管内に導入す
る。この光ファイバを導入した金属管の隙間を閉じた
後、金属管をレーザ溶接装置に送る。

【０００６】レーザ溶接装置は送られた金属管の頂部突
合せ部をガイドローラで位置決めしながら、突合せ部表
面より外側に離れた位置に焦点を有するレーザ光を照射
して突合せ部を溶接する。このように突き合せ部の外側
に焦点はずしをすることにより、光ファイバを熱遮蔽材
により保護することなしで突き合せ部の溶接を実現して
いる。

【０００７】この光ファイバ入りの金属管の外径を所定
大きさに絞った後、キャプスタンに巻き回して連続的に
引出している。この金属管を引くときに、導入チューブ
に不活性ガスを流し、ガスの粘性抵抗で光ファイバを運
び、金属管がキャプスタンに係合している間、金属管の
内面外側に光ファイバを吹き付けることにより、金属管
を伸ばしたときに光ファイバの長さが金属管より長くな
るようにして、光ファイバを金属管内でたるませて布設
張力等により光ファイバに歪が生じることを防いでい
る。

【０００８】さらに、金属管が損傷して穴が開いた場合
に、その穴から水が侵入して、光ファイバを劣化させる
ことを防ぐために、金属管内にゲル状充填剤を注入して
いる。すなわち、キャプスタンのところで不活性ガスに
より光ファイバを金属管の内面外側に吹き付けた後、光
ファイバを導入する導入チューブとは別の充填剤導入チ
ューブにより充填剤を注入している。

【０００９】しかしながら、上記従来の金属管被覆光フ
ァイバケーブルを製造する装置においては、金属管の突
合部を溶接するときに、光ファイバを保護する熱遮蔽体
を使用せず、しかも光ファイバを導入している導入チュ
ーブの位置が不定であるため、導入チューブが金属管の
突合部に近接して配置される場合がある。このためレー
ザ溶接の熱が光ファイバに加えられ、光ファイバを熱損
傷する恐れがある。例えば、このように光ファイバが突
合部に近接しているときのレーザ溶接時の温度を測定す
ると、光ファイバ付近の温度が少なくとも６００℃程度
にまで上昇している。このため、光ファイバ中に微結晶
核が形成され、それが成長することにより散乱損を増加
させる現象である失透が生じるという短所があった。

【００１０】また、溶接時にはスパッタが発生するが、
導入チューブが突合部に近接していると、導入チューブ
に堆積したスパッタが溶着部の裏ビードに接触し易く、
スパッタが溶着部裏面に接触すると溶着部の熱バランス
が崩れ、溶接不良が生じる。このスパッタによる溶接不
良を回避するために、スパッタの発生源たる裏ビード部
分の生成を抑えすぎると未溶接部分が生じてしまう。ま
た、導入チューブが突合部に接触しているときにも、ス
パッタによる溶接不良と同様な現象が生じる。このた
め、長時間連続製造操業（長尺物製造操業）を行うこと
は実際には不可能であるという短所があった。

【００１１】さらに、レーザ溶接するときに、レーザ光
の照射パワー密度が高すぎると、金属管の沸点以上に加
熱され、その一部が蒸発あるいは飛散して照射面に穴が
開いてしまう。これを防止するため、従来は金属管の突
合部の肉厚内にレーザ光が焦点を結ぶことを避け、レー
ザ光の焦点を金属管の上方に結ばせている。しかしなが
ら、金属管の上方に焦点を結ばせると溶融部の断面形状
が下部膨らみの形になり、内部に収縮孔や割れが発生し
易いと共に、スパッタの量も多くなるという短所があっ
た。

【００１２】また、金属管の突合部をレーザ溶接すると
きに、金属管をガイドローラで案内して突合部をレーザ
光の焦点に対して位置決めしているが、金属管をガイド
ローラで案内しているときに蛇行が生じ易く、突合部の
位置決め精度が悪いという短所もあった。

【００１３】さらに、光ファイバの使用条件は多様であ
り、種々の温度条件のもとで使用される。そして、熱膨
張係数は光ファイバに比べて外装の金属管の方が遥かに
大きい。このため、高温下で使用する場合には、金属管
と光ファイバとの伸長度の相違により光ファイバに張力
が作用して光ファイバに損傷を生じる。同様な現象は、
例えば海底敷設等でケーブルが高張力下に置かれている
場合にも起こる。

【００１４】逆に低温下で使用する場合には、金属管と
光ファイバの収縮度の相違により、収縮量の多い金属管
の内壁に光ファイバが接触し、金属管内壁からの側圧を
直接受けたり、周期の短い不規則な曲がりが加わり、い
わゆるマイクロベンド損が生じて、光ファイバを通る信
号の強度が減衰してしまう。

【００１５】これら伝送損失等を防止するため、従来
は、金属管がキャプスタンに係合している間、金属管の
内面外側に光ファイバを吹き付けることにより、金属管
を伸ばしたときに光ファイバの長さが金属管より長くな
るようにしている。

【００１６】しかしながら、この場合光ファイバと金属
管の長さの差（以下、余長という）はキャプスタンの外
径及び金属管の内径と光ファイバの外径との差とにより
決まってしまい、余長を任意に制御することはできず、
使用条件によっては、やはり光ファイバに伝送損失を生
じる危険性があった。

【００１７】また、上記のように金属管がキャプスタン
に係合している間、光ファイバを不活性ガスにより金属
管の内面外側に吹き付けることにより、光ファイバに余
長を与えているため、金属管内に充填剤を注入する場合
には、光ファイバを金属管の内面外側に吹き付けた状態
で充填剤を注入する必要があった。すなわち、先に充填
剤を注入してから不活性ガスを送っても、充填剤が抵抗
になり光ファイバに余長を与えることができなくなるか
らである。したがって、充填剤を注入する場合には、光
ファイバと不活性ガスを送る導入チューブのほかに充填
剤導入チューブが必要になる。このため、２本の導入チ
ューブを金属管内に通さなければならず、金属管の内径
が太くなってしまう。したがって金属管を細く引き抜く
ときの絞り量が多くなり、場合によっては金属管を光フ
ァイバの径に応じて細くすることができなくなるという
短所もあった。

【００１８】この様な事情に鑑み、本発明者は、先に、
特願平１−３１４２９５号、特願平２−１９０７１４号
を提案した。この提案には、光ファイバを熱遮蔽を兼ね
た導入チューブに案内して金属管内に導入する際に、同
時に充填剤を導入することが開示されている。この装置
によれば、充填剤導入チューブが不要となり、しかも充
填剤が冷却機能を持つために、溶接の際の冷却剤の働き
を有し、その結果、導入チューブの寿命を長くし、かつ
光ファイバの熱損傷を防止することができる。しかし、
充填剤を光ファイバとを同じ金属管内に導入し、圧力を
かけて充填するので、充填剤の全てが金属管に入ること
はなく、光ファイバの装入口から洩れる。このため、充
填剤の歩留まりが著しく悪く（約２／３が洩れる）、洩
れた充填剤は破棄するしかなく、再使用できない。ま
た、充填剤を光ファイバと同時に装入すると、充填剤の
粘性により光ファイバに大きな張力がかかり、この張力
に起因して光ファイバにクラックが発生する原因を作っ
てしまう恐れがある。また、充填剤の粘性は温度により
変化するため、張力が変わりやすく、余長のばらつきが
大きくなる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、導入チュー
ブを二重管構造にすることにより、光ファイバと充填剤
の導入路を別々にして、充填剤に大きな圧力をかけて充
填しても光ファイバの装入口から洩れないようにし、充
填剤の歩留まりを向上すると共に、光ファイバに無用な
張力をかけることがない金属管被覆光ファイバケーブル
の製造方法及び装置を提供するものである。また、二重
管構造にすることにより、充填剤の充填流速をあげて、
冷却能力を向上し、導入チューブの寿命を更に延ばし
て、ファイバの熱損傷を防止し、長尺の金属管被覆光フ
ァイバケーブルを製造することができる方法及び装置を
提供するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属管被覆
光ファイバケーブルの製造装置は、牽引される金属スト
リップの両側端を突合わせて金属管に成形する成形手段
と、前記突合部を溶接して密封する溶接手段と、金属管
内に、少なくとも光ファイバ又は光ファイバ束を溶接か
ら保護する位置まで伸びている二重管構造の導入チュー
ブと、光ファイバ又は光ファイバ束を、前記導入チュー
ブの内管内を通って、密封される金属管内に導入する光
ファイバ導入手段と、充填剤を前記導入チューブの内管
と外管の間隙から溶接位置を通って金属管に充填する充
填手段とを具備している。

【００２１】本発明に係る金属管被覆光ファイバケーブ
ルの製造方法は、牽引される金属ストリップの両側端を
突合わせて金属管に成形する成形工程と、前記突合部を
溶接して密封する溶接工程と、光ファイバ又は光ファイ
バ束を、少なくとも光ファイバ又は光ファイバ束を溶接
から保護する位置まで伸びている二重管構造の導入チュ
ーブの内管内を通って、密封される金属管内に導入する
光ファイバ導入工程と、充填剤を前記導入チューブの内
管と外管の間隙から溶接位置を通って金属管に充填する
充填工程とを具備している。ここで、導入チューブの内
管から溶接位置を通って金属管内に導入する不活性ガス
導入手段を設けることができる。

【００２２】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す全体構成図
である。図に示すように、金属管被覆光ファイバケーブ
ルの製造装置は、金属ストリップ１を成形し両側端を突
合せて金属管に形成する第１組立体３と第２組立体４と
からなる組立体２と、第１組立体３と第２組立体４との
間に設けられ、成形された金属管内に光ファイバ５を導
入する光ファイバ導入手段６と、組立体２の後ろ段に設
けられた溶接手段、例えばレーザ溶接手段７を有する。
レーザ溶接手段７の後段には計測部８と絞り手段９が連
設されている。この絞り手段９とケーブル巻取機１０と
の間に張力可変手段１１と金属管被覆光ファイバケーブ
ル１２の張力調整手段１３とからなる牽引手段を有す
る。この牽引手段の後段に金属管を縮径することにより
金属管の長さを調節する金属管長さ調節手段130 を配置
している。

【００２３】この張力可変手段１１と、張力調整手段１
３と、組立体２の前段に設けられた金属ストリップ１の
張力調整手段１４及び光ファイバ５の張力調整手段１５
と、金属管長さ調節手段130 とにより、光ファイバの金
属管に対する相対長さ、すなわち余長を調節する余長制
御手段を構成している。

【００２４】組立体２を構成する第１組立体３は、連続
して一列に並べられた複数、例えば５組の成形ローラ対
３１ａ〜３１ｅからなる。各成形ローラ対３１ａ〜３１
ｅは順次異なる成形面を有し、連続して送られる金属ス
トリップ１を、図２（ａ）の断面図に示すように、頂部
に縦方向の隙間１６を有する略Ｕ字型の金属管１ａに加
工する。

【００２５】第２組立体２も連続して一列に並べられた
複数、例えば５組の成形ローラ対４１ａ〜４１ｅからな
る図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、前段の成形ローラ
対４１ａ〜４１ｄの上側ローラには順次幅が小さくなる
フィン１７を有する。そしてフィン１７に金属管１ａの
隙間１６を係合させて、隙間１６が金属管１ａの頂点に
くるように位置決めしながら、隙間１６の間隔を小さく
し、最終段の成形ローラ対４１ｅで隙間１６を突合わ
せ、図２（ｂ）に示すように突合部１８でほぼ完全に閉
じられた金属管１ｂを形成する。

【００２６】図４は、光ファイバ導入手段６の部分断面
図を示す。光ファイバ導入手段６は、光ファイバ５を案
内して金属管１ｂに導入する導入チューブ６１を備えて
いる。導入チューブ６１は内管６１ａと外管６１ｂとの
二重構造となっている。内管６１ａは光ファイバ５を案
内して金属管１ｂに導入するもので、チューブコネクタ
６２を貫通している。内管６１ａにはコネクタ６２内で
不活性ガス供給チューブ６３ａが連結されている。外管
６１ｂはチューブコネクタ６２に装着され、コネクタ６
２には充填剤供給チューブ６３ｂに連結している。した
がって、充填剤供給チューブ６３ｂから外管６１ｂ内に
充填剤が、不活性ガス供給チューブ６３ａから内管６１
ａ内に不活性ガスが供給できるようになっている。導入
チューブを二重管構造にすることにより、光ファイバと
充填剤の導入路を内管と外管とに別けているので、充填
剤に大きな圧力をかけて充填しても光ファイバの装入口
から充填剤が洩れない。このため、充填剤の歩留まりを
向上する。さらに、光ファイバに無用な張力をかける
と、これに起因して光ファイバにクラックが発生する原
因となるが、光ファイバは充填剤の粘性の影響に起因す
る張力付加がないので、この問題を解消することができ
る。すなわち、充填剤は温度変化によって粘性が変化
し、そのためファイバの後方張力が変動して余長が変化
し、その結果、余長率にばらつきが生じるが、この問題
を解消することができる。

【００２７】ここで、充填剤は、ゼリー、ゲル、コンパ
ウンドなどと称されるもので、鉱物油などが用いられて
いる。充填剤は、光ファイバを被覆する金属管内に必要
により充填されるもので、止水機能、光ファイバ位置決
め機能を有する。本発明では、これら充填剤を溶接時の
冷却剤としても機能させるものである。

【００２８】不活性ガスは、光ファイバを被覆する金属
管内に充填して、金属管内から水素ガスをパージするも
のである。また不活性ガスを流すことにより、溶接時の
冷却剤としても機能させるものである。

【００２９】本発明における導入チューブ６１は、単に
光ファイバ５を案内するだけでなく、少なくとも溶接位
置まで伸びて、光ファイバが溶接熱の悪影響を受けない
ようにする保護管の働きをする。従って、熱伝導の良い
金属例えば銅又は銅合金からなり、金属管１ｂの内径よ
り小さな外径に形成されている。この導入チューブ６１
は第１組立体３と第２組立体４との間で金属管１の隙間
１６から挿入され、その先端はレーザ溶接手段７を通
り、計測部８の渦流探傷機８１の手前に位置している。
導入チューブ６１の先端を渦流探傷機８１の手前まで挿
入するのは、導入チューブ６１を渦流探傷機８１まで通
すと探傷精度に悪影響を与える恐れがあるから、それを
防ぐためである。

【００３０】但し、渦流探傷機８１を通過する位置まで
導入チューブ６１を通しても探傷結果に悪影響を与えな
い場合、例えば金属管の径が大きく、導入チューブ６１
が探傷位置の側とは反対側の金属管内面壁に接触してい
るような場合には、この位置を越える所まで、例えば絞
り手段９の手前まで通しても良い。

【００３１】この導入チューブ６１は、レーザ溶接手段
７のレーザ光照射位置前及び／又は、後において、上向
きにつけられかつ金属管１ｂの内壁面と弾性的に接触す
る板ばね機構６１１（図２０参照）が付けられたり、あ
るいはレーザ光照射位置前及び／又は後で金属管１ｂを
図２１に示すように、一定距離だけ上方位置に配置した
り、あるいは、導入チューブ６１自体に下側に向かう弾
性力を与えることにより、レーザ光の照射位置とは反対
側の金属管１ｂの内壁に接触するように配設されてい
る。

【００３２】なお、導入チューブ６１の金属管１ｂの内
壁との弾性的圧接は、例えば図２２に示すように、導入
チューブ６１自体の弾性により、本来伸直しようとする
性質に抗して、導入チューブ６１を状態Ｉから状態ＩＩ
に湾曲させ（同図（ａ））、状態ＩＩで金属管１ｂ内面
壁に接触させ、同図（ｂ））、かつ光ファイバ導入手段
６を適当位置に固定することにより湾曲状態を維持する
ことにより、簡単に実現することができる。この時、必
要に応じて光ファイバ導入手段６にばね機構等による位
置決め機構612 を付加すると良い。

【００３３】また、レーザ光照射位置前で金属管１ｂを
一定距離だけ上方位置に配置する場合には、後述する位
置決め部７１を微調整する。一方、レーザ光照射位置後
で金属管１ｂを１定距離だけ上方に配置する場合には、
後述のサポートロールスタンド８２を微調整する。

【００３４】レーザ溶接手段７は、図５の構成図に示す
ように、金属管１ｂを位置決めする位置決め部７１と、
突合わせ部の開口幅を調節する開口幅調節部100 と、レ
ーザ溶接部７２とからなる。

【００３５】位置決め部７１は、例えば２組のガイドシ
ュー７３，７４と、ガイドシュー７３，７４間に設けら
れたＣＣＤシームモニタ７５及びガイドシュー７３，７
４の位置を垂直方向と水平方向に微調整するマイクロメ
ータ７６を有する。

【００３６】ガイドシュー７３，７４は、図６（ａ）の
断面図に示すように、上側シュー７３ａ（７４ａ）と下
側シュー７３ｂ（７４ｂ）とからなり、上側シュー７３
ａ（７４ａ）は金属管１ｂと接触する平面を有し、下側
シュー７３ｂ（７４ｂ）は金属管１ｂと係合する例えば
Ｖ字状態の溝を有して、上向きにバネで付勢されてい
る。

【００３７】開口幅調節部100 は、例えば１組の上下に
配置されたスクイズシュー102,104と、下側スクイズシ
ュー104 を金属管方向に押し付けるばね106 とその押し
付け力を調整するマイクロメータ112 を有する。上側、
下側スクイズシュー102,104は、図６（ｂ）の断面図に
示すように、それぞれ金属管１ｂの内周面に沿う形状
（半円形状）を有している。マイクロメータ112 によっ
てばね106 の押し付け力を調整することにより、間隙１
６の幅が調節される。スクイズシューは、溶接箇所から
１５ｍｍ以内、とくに３〜１５ｍｍの範囲に配置して間
隔１６を調節することにより、レーザ溶接性を高めるこ
とができる。

【００３８】なお、位置決め部７１を設けずに、開口幅
調節部100 が位置決め機能を兼ね備えるようにしてもよ
い。レーザ溶接部７２はレーザ照射手段７７と、金属管
１ｂの溶接位置を不活性ガス、例えばアルゴンガスでシ
ールするガスシール手段７８とを有する。

【００３９】レーザ照射手段７７は、例えば炭酸ガスレ
ーザ装置に接続され、レーザ光を光学系を通して案内・
集光し、金属管１ｂの表面に対して約９０度の角度で照
射する。この照射されるレーザ光の焦点は金属管１ｂの
突合部１８の下方、すなわち金属管１ｂの内側に結ぶよ
うに調節されている。

【００４０】レーザ溶接手段７の後段に設けられた計測
部８は、サポートロールスタンド８２と、速度計８３及
び渦流探傷機８１とを有し、溶接状態等を調べる。絞り
手段９はローラダイスからなり、溶接されて密封された
金属管１ｃの外径を所定の径に絞り、光ファイバ５の外
径に対応した細い金属管１ｄにする。

【００４１】絞り手段９の出側に設けられた張力可変手
段１１は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、例えば一
対のロール１１ａ，１１ｂを有するキャプスタンからな
る。一方のロール１１ａの表面は平滑に形成され、他方
のロール１１ｂの表面には複数の溝が形成され、金属管
１ｄが重なることなしに複数回巻き回されている。また
張力調整手段１３も一対のロール１３ａ，１３ｂを有す
るダンサロールスタンドからなり、一方のロール１３ｂ
の位置を矢印方向に移動してロール１３ａ，１３ｂ間の
距離を変えることにより、キャプスタン１１の出側にお
ける金属管被覆光ファイバケーブル１２の張力を調整す
る。

【００４２】また、組立体２に送られる金属ストリップ
１の張力と、導入チューブ６１の光ファイバ導入口に送
られる光ファイバ５の張力を調整する張力調整手段１
４，１５はそれぞれダンサースタンドからなる。このダ
ンサースタンド１４，１５は金属ストリップ１と光ファ
イバ５に係合するプーリ１４ａ，１５ａにかかる錘を動
かすことにより張力を可変する。

【００４３】巻取機１０と張力調整手段１３との間に、
金属管長さ調節手段130 が配置されている。金属管長さ
調節手段130 は、金属管が貫通するダイス132 と、この
ダイス132 を金属管方向に押付ける押付け手段134 と、
押付け手段134 の押付け力を調節するマイクロメータ等
の押付け力調節手段136 とを備えている。この金属管長
さ調節手段130 は、金属管が巻取機１０に巻き取られる
前に、張力調整手段１３による張力付与が除去された状
態の金属管を縮径して所定長さ延ばし、そのことによ
り、光ファイバの金属管に対する相対長さ、すなわち余
長を調節する。金属管長さ調節手段130 で金属管を縮径
することにより、光ファイバには実質的な張力をかける
ことなく、余長を調節するので、光ファイバの損傷を防
止し、寿命を長くすることができる。

【００４４】次に、上記のように構成された製造装置に
より金属管被覆光ファイバケーブル１２を製造するとき
の動作を製造工程にしたがって説明する。（１）成形工程金属ストリップ１をダンサースタンド１４で所定張力に
調整しながら、組立体２に連続して供給する。組立体２
の第１組立体３は送られた金属ストリップ１を成形し
て、頂部に長さ方向の隙間１６を有する金属管１ａにす
る。この金属管１ａが第２組立体４に送られ、図３に示
すように、金属管１ａの隙間１６が第２組立体４の成形
ローラ対４１ａ〜４１ｄのフィン１７の幅に合わせて順
次間隔を狭め、最終段の成形ローラ対４１ｅで隙間１６
を突合わせ、突合部１８で完全に閉じられた金属管１ｂ
を成形する。最終成形ローラ１４ｅを通過後の突合部１
８には、金属管１ｂのスプリングバックにより、開口す
る。開口１８ａの幅は、溶接速度、レーザパワー、レー
ザ光の焦点ずらし量とともに、溶接性に大きな影響を及
ぼす。従って、溶接直前にスクイズシュー102,104 を設
けて、溶接時における開口１８ａの幅を所望の幅に調整
している。開口１８ａの幅は、押し付け手段（マイクロ
メータ）112 の押し付け力と、スクイズシュー102,104
の溶接位置からの距離により決まる。溶接部の最適開口
幅は、板厚が厚い場合の方が板厚が薄い場合に比べて広
くなる。すなわち、板厚が厚い場合、マイクロメータ11
2 の押し付け力を弱くし、及び／又はスクイズシュー10
2,104 の溶接位置までの距離を遠くする。逆に、板厚が
薄い場合、溶接部の最適開口幅は狭くなる。すなわち、
マイクロメータ112 の押し付け力を強くし、及び／又は
スクイズシュー102,104 の溶接位置までの距離を近くす
る。一般に、スクイズシュー102,104 を設ける位置は、
溶接位置から１５ｍｍ以内がよい。１５ｍｍを越える
と、金属管１ｂのスプリングバックにより溶接位置で開
口１８ａの幅が広がり、所望の幅に調整することが困難
となるためである。また、スクイズシュー102,104 を設
ける位置は、溶接位置から３ｍｍまでとする。３ｍｍよ
りも溶接位置に近くなると、レーザ光の熱影響を受ける
ためである。図２５は、スクイズシュー102,104 の溶接
位置までの距離を横軸（ｍｍ）にとり、溶接速度（ｍ／
ｍｉｎ）を縦軸にとり、他の溶接条件を一定とした場合
に溶接性に与える影響を示したものである。この図か
ら、１．４ｍｍφ×０．１ｔの金属管では、スクイズシ
ュー102,104 の溶接位置までの距離３〜７ｍｍの範囲の
うち５ｍｍで最大の溶接速度１５ｍ／ｍｉｎが得られ、
従来の溶接速度（１２ｍ／ｍｉｎ）よりも大きくできる
ことがわかる。２．４ｍｍφ×０．１５ｔの金属管で
は、スクイズシュー102,104 の溶接位置までの距離４．
５〜１０ｍｍの範囲のうち７ｍｍで最大の溶接速度９ｍ
／ｍｉｎが得られ、従来の溶接速度（７ｍ／ｍｉｎ）よ
りも大きくできることがわかる。また、３．６ｍｍφ×
０．２ｔの金属管では、スクイズシュー102,104 の溶接
位置までの距離５〜１５ｍｍの範囲のうち１０ｍｍで最
大の溶接速度６ｍ／ｍｉｎが得られ、従来の溶接速度
（４ｍ／ｍｉｎ）よりも大きくできることがわかる。

【００４５】（２）光ファイバ挿入工程一方、ダンサースタンド１５で所定張力に調整された光
ファイバ５は、第１組立体３と第２組立体４との間で金
属管１ａの隙間１６から挿入されている導入チューブ６
１を通して連続供給される。図４の例ではチューブ６３
ｂから充填剤を外管６１ｂに、チューブ６３ａからアル
ゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガスを内
管６１ａに送る。

【００４６】（３）レーザ溶接工程この導入チューブ６１に挿入されている金属管１ｂはレ
ーザ溶接手段７に送られる。このレーザ溶接手段７に送
られた金属管１ｂは成形ローラ対４１ａ，４１ｂのフィ
ン１７により位置決めされているから、突合せ部１８を
完全にレーザ照射手段７７から照射されるレーザ光の位
置に合わせることができる。

【００４７】レーザ溶接手段７の位置決め部７１に送ら
れた金属管１ｂはガイドシュー７３，７４の溝に係合し
て案内される。従って金属管１ｂの横ずれ、回転更には
蛇行を防止することができる。ＣＣＤモニタ７５により
突合部１８の位置変動を観察したところ、ガイドローラ
を用いた場合には、突合部１８は、ねじれにより±１０
０μｍも移動したが、ガイドシューを用いた場合には、
±１５μｍしか移動しないことが判明した。

【００４８】引き続きＣＣＤシームモニタ７５が金属管
１ｂの突合せ部１８の位置を検出し、検出した結果によ
りマイクロメータ７６の位置を検出し、検出した結果に
よりマイクロメータ７６を自動または手動により操作し
てガイドシュー７３，７４を移動し、突合せ部１８がレ
ーザ光の焦点に対して所定の位置になるように微調整す
る。

【００４９】ここで、位置決め部７１の役割について特
に説明する。まず既に述べたように、位置決め部７１の
有するガイドシュー７３，７４は、金属管１ｂの回転や
蛇行を防止し、フィン付ローラ４１ａ〜４１ｄでレーザ
照射位置に対して正確に位置決めされた突合部１８を、
金属管１ｂを蛇行させることなくレーザ照射位置へと導
く。また、既に述べたように、レーザ光照射位置前で金
属管１ｂを一定距離だけ上方に配置させることが、位置
決め部７１の調節により可能となる。この結果導入チュ
ーブ６１の金属管１ｂの内壁面への強固な弾性的接触が
可能となるので、後述のようにレーザ溶接の悪影響を極
力小さくすることができ、かつ長時間連続製造操業を行
うことができる。

【００５０】更には、図２３に示すように、サポートロ
ールスタンド８２のサポートロール８２ａ，８２ｂ及
び、最終成形ロール４１ｅを両支点とし、位置決め部７
１をバスラインに対して、一定距離以上（ただし、弾性
限界の範囲内に限る）上方又は下方に金属管１ｂを配置
させ、金属管１ｂが略３角形の２辺を構成するようにす
る。

【００５１】この時、サポートスタンド８２と最終成形
ロール４１ｅの間にある金属管１ｂには、軽度の張力が
付されることになる。このことは、位置決め部７１が後
述の金属ストリップの張力調整手段１４同様、金属管
（特に１ｃ，１ｄ）の張力を調節する手段として機能す
ることを意味している。これにより、レーザ溶接位置
（図中Ｘ印）における金属管１ｂの振動が抑制される。

【００５２】実際、レーザ照射する位置において別のＣ
ＣＤモニタ（図示せず）を、ＣＣＤシームモニタ７５と
パスラインを中心として９０°傾いた位置に設置し、金
属管１ｂの上下振動を観察した。その結果、位置決め部
７１のガイドシュー７３，７４を開放した場合には、±
１００〜±１５０μｍ程、金属管１ｂが振動したが、ガ
イドシュー７３，７４により金属管１ｂを固定した場合
には、±２０〜±３０μｍ程振動し、図中（ａ）又は
（ｂ）のように位置決め部７１を調整した時には、±５
μｍ程の振動になることを確認した。

【００５３】なお、導入チューブ６１の金属管１ｂの内
壁面への弾性接触を考慮した場合には、図中（ｂ）より
も（ａ）とするように位置決め部７１を調整した方が好
ましい。

【００５４】以上のような調整により、高度な溶接制御
が可能になるとともに溶接の悪影響を更に減少させ、長
時間操業に資するのである。このようにして突合部１８
の位置が調整された金属管１ｂが開口幅調節部100に送
られ、マイクロメータ112 によりスクイズシュー102,10
4 を押付けるばね106 の押付け力を調節し、もって突合
部１８の開口幅（溶接のための開先）が調節される。開
口幅は、他の溶接条件にも依存するが通常０〜１５０μ
ｍの範囲内で調節される。

【００５５】開口幅調節部100 で突合部の開口幅が調節
された金属管１ｂはレーザ溶接管７２に送られる。レー
ザ溶接部１２は金属管１ｂの突合せ部１８にガスシール
手段７８でアルゴンガスを供給しながら、レーザ照射手
段７７からレーザ光を照射して突合せ部１８を溶接す
る。この溶接部の内面は、導入チューブ６１内に流さ
れ、その先端から吹き出して逆流したアルゴンガスによ
りシールされている。

【００５６】このレーザ光の照射位置前後においては、
光ファイバ５を案内している導入チューブ６１がレーザ
光の照射位置と反対側の金属管１ｂの内壁に弾性的に接
触するように配設され、突合部１８の内面と導入チュー
ブ６１との間に空隙が設けられているから、この空隙と
導入チューブ６１により熱遮蔽して、光ファイバ５に対
する熱の影響を小さくする。

【００５７】なお、導入チューブ６１をレーザ溶接部で
金属管の突出部とは反対側に配置するに当たり、位置決
め部７１を調節して金属管１ｂをパスラインよりも上方
位置に設置するようにすると、導入チューブ６１の上記
配置をより弾性的に実現することができる。

【００５８】さらに導入チューブ６１内に流れている充
填剤で導入チューブ６１及び光ファイバ５を冷却するこ
とにより、光ファイバ５の温度上昇を極力抑える。この
結果、導入チューブ６１の寿命を長くして、長い金属管
被覆光ファイバを製造することを可能とする。またレー
ザ熱の影響による光ファイバの品質低下を防ぐ。充填剤
は、この後、金属被覆管内に充填され、金属管被覆光フ
ァイバケーブルの止水及び位置決めの機能を持つ。図４
（ｂ）の場合、さらに、アルゴンガス及びそこから逆流
したアルゴンガスで光ファイバ５を冷却することによ
り、光ファイバ５の温度上昇を極力抑える。アルゴンガ
スは、この後、金属被覆管内に充填され、光ファイバに
悪影響を及ぼす水素ガスを取り除く。

【００５９】例えば、導入チューブ６１がレーザ照射位
置で突合せ部１８に接触しているときに、６００℃以上
の温度になった光ファイバ５付近の温度は上記空隙を設
けることにより１１５〜１３５℃程度になり、充填剤を
流すことにより１００℃程度まで低下させることができ
た。

【００６０】また、上記空隙を設けることにより、導入
チューブ６１上に堆積するスパッタが溶接に及ぼす悪影
響を時間的に遅らせることができ、長時間安定して溶接
を行うことができる。

【００６１】このレーザ照射手段７７から照射されるレ
ーザ光は、焦点の位置を金属管１ｂの内側に結ぶように
調節されているから、突合部１８に照射するレーザ光の
パワー密度が高くなりすぎることを防ぐことができ、安
定した溶接を行うことができる。

【００６２】また、焦点の位置金属管１ｂの内側に結ば
せることにより、一度キャビティが形成されるとキャビ
ティ壁で反射されたレーザ光がキャビティの底部に向か
って集光されるため深いキャビティが形成され、溶融幅
をほぼ一定にするとともに、裏ビード幅を狭くすること
ができる。

【００６３】また、一定パワーで照射されるレーザ光の
焦点はずし量（焦点ぼかし量）を一定範囲にして照射パ
ワー密度をコントロールし、かつ焦点はずし量すなわち
照射パワー密度に応じて溶接速度を決めることにより、
裏ビード幅を小さくしてスパッタの影響を抑えることが
できる。

【００６４】裏ビード幅の最小値ｂ_min は突合部１８に
未溶接部が残らないことにより定まり、裏ビード幅の最
大値ｂ_max は長時間の操業によってもスパッタの影響が
ない限界で定まる。

【００６５】レーザ溶接手段７の位置で金属管１ｂはガ
イドシュー７３，７４で押さえられているが、レーザ溶
接部７２の位置ではスプリングバッグにより、金属管１
ｂの突合部１８には、図８に示すように開口１８ａが生
じる。この開口１８ａを生じるスプリングバッグは金属
管１ｂの剛性、すなわち成形された金属管１ｂの外径ｄ
に影響される。例えば、縦断性率が１８０００（ｋｇ／
ｍｍ² ）のＦｅ基ステンレスからなる金属管１ｂを完全
に固定した状態で、パワーが４００（Ｗ）のレーザを開
口１８ａに照射して溶接を行なったときの外径ｄmmと裏
ビード幅ｂμｍの関係を調べた結果を、管外径ｄを横軸
にとり、裏ビード幅ｂを縦幅にとって図９に示す。図９
において、丸印は未溶接部が発生しない場合、ばつ印は
未溶接部が発生した場合を示す。したがって、直線Ａが
未溶接部が発生しない限界を示し、直線Ａはｂ＝１０ｄ
となる。

【００６６】また、実際の装置においては、ＣＣＤシー
ムモニタ７５の観察によると、装置の微小振動等により
レーザ光と開口１８ａとの間に±５μｍ程度の相対振れ
が生じることが判明した。

【００６７】このため裏ビードの最小幅ｂ_min は１０ｄ
±５μｍとなり、例えば金属管１ｂの外径が１mmの場
合、裏ビードの最小幅ｂ_min は２０μｍになる。なお、
上記裏ビードの最小幅ｂ_min ＝１０ｄ±５は縦弾性率が
１８０００（ｋｇ／ｍｍ² ）のＦｅ基ステンレスからな
る金属管１ｂを使用した場合について説明したが、縦弾
性率が１８０００（ｋｇ／ｍｍ² ）以上のＦｅ基ステン
レス、Ｎｉ基合金を使用した場合にも裏ビード幅を最小
幅ｂ_min より大きくすることにより、未溶接部が発生し
ない良好な溶接を行うことができる。

【００６８】また、長時間の操業によってもスパッタの
影響がない限界は溶融部の形状により定まる。そこでパ
ワーが４００（Ｗ）のレーザを開口１８ａに照射して溶
接を行なったときの管肉厚ｔmmと裏ビード幅ｂμｍの関
係を調べた結果を、管肉厚ｔを横幅にとり、裏ビード幅
ｂを縦軸にとって図１０に示す。図１０において、丸印
はスパッタの影響がなく、長時間例えば１０時間連続し
て溶接を行なうことができた場合、ばつ印はスパッタが
発生し、長時間の溶接を行なうことができなかった場合
を示す。なお、上記１０時間は実操業のメンテナンスタ
イミングに相当する時間であって、特にスパッタの影響
がない限界の時間を限定するものではない。

【００６９】したがって、直線Ｂが長時間の操業によっ
てもスパッタの影響がない限界を示し、この直線はｂ＝
１０００（ｔ／２）となる。そこで、管肉厚ｔが０．１
mmの場合には、裏ビード幅の許容最大幅ｂ_min は５０μ
ｍになる。

【００７０】このように、例えばパワーが４００（Ｗ）
のレーザ光を使用し、金属管１ｂの肉厚が０．１mm、外
径が１mmの場合、裏ビードの幅ｂを２０〜５０μｍに制
御して溶接することにより、長時間操業してもスパッタ
の影響を抑えて溶接不良の無い溶接を連続して行なうこ
とができる。

【００７１】このように裏ビード幅ｂを一定範囲にする
ためには、金属管１ｂの寸法に応じて突合せ部１８に照
射されるレーザ光の焦点はずし（焦点ぼかし）を行なっ
て照射パワー密度をコントロールする必要がある。

【００７２】また、溶接速度はレーザ光の集光径すなわ
ち焦点はずし量とオーバラップ比により定まる。そこで
金属管１ｂの寸法を変えて、上記最小値ｂ_min ≧１０ｄ
±５μｍの条件と、裏ビード幅の最大値ｂ_min ≦１００
０（ｔ／２）の条件を満たす場合と、これらの条件を満
たさない場合について調べた結果を、横軸に溶接速度Ｖ
（ｍ／ｍｉｎ）をとり、縦軸に焦点はずし量Ｆmmをとっ
て図１１、図１２及び図１３に示す。図１１は金属管１
ｂの外径ｄが３．５mm、管肉厚ｔが０．２mmの場合、図
１２は金属管１ｂの外径ｄが２．０mm、管肉厚ｔが０．
１５mmの場合、図１３は金属管１ｂの外径ｄが１．０m
m、管肉厚ｔが０．１mmの場合を示す。各図において、
丸印は上記条件を満たす場合、ばつ印は上記条件を満た
さない場合を示し、その限界は曲線Ａ，Ｂで表される。
そして、曲線Ａが適正裏ビード幅の最小値ｂ_min ＝１０
ｄ±５μｍを表わし、曲線Ｂが適正裏ビード幅最大値ｂ
_min ＝１０００（ｔ／２）を表わす。

【００７３】図１１に示すように、金属管１ｂの外径ｄ
が３．５mm、管肉厚ｔが０．２mmの場合には、焦点はず
し量Ｆの適正範囲はＦ＝０．８５mmからＦ＝１．４５mm
の範囲が最も許容量が大きい。そこでこの範囲に焦点は
ずし量を設定し、溶接速度Ｖを４（ｍ／ｍｉｎ）と設定
して溶接することにより、裏ビード幅ｂを４０〜４００
μｍと所定の範囲に抑えながら、スパッタの影響を受け
ずに長時間溶接を行なうことができる。

【００７４】同様に、金属管１ｂの外径ｄが２．０mm、
管肉厚ｔが０．１５mmの場合には、焦点はずし量Ｆを
０．８から１．３mmの範囲に設定し、溶接速度Ｖを６
（ｍ／ｍｉｎ）に設定して溶接を行ない、金属管１ｂの
外径ｄ１．０mm、管肉厚ｔが０．１mmの場合には焦点は
ずし量Ｆを０．７〜１．１mmとし、溶接速度Ｖを１０
（ｍ／ｍｉｎ）に設定して溶接を行なうことにより良好
な溶接を連続して行なうことができる。なお、別記の余
長制御条件や、位置決め部７１の設定の仕方（図２３
（ａ），（ｂ））により金属管１ｂの突合部１８の開口
１８ａの大きさが若干変動するはずである。たとえば図
（ａ）のようにすると、開口１８ａの大きさが増加し、
図２３（ｂ）のようにすると、その大きさが減少する傾
向を生じる。

【００７５】上述のように、良好な溶接を連続して行な
うためには、溶接速度、レーザ光の照射パワー密度、焦
点外し量などの溶接条件を設定する必要があるが、設定
した溶接条件により最適な開口（溶接のための開先）１
８ａが異なる。このため、開口調節部100 で金属管１ｂ
の突合部１８の開口を最適な幅に調節して溶接部に送り
込む。開口幅の調節の仕方はすでに述べたのでここでは
その説明を省略する。

【００７６】（４）計測、絞り工程このようにして突合せ部１８の溶接が行われ密封された
金属管１ｃは計測部８に送られる。計測部８において、
金属管１ｃはサポートロールスタンド８２で支持されな
がら速度計８３で通過速度、すなわち溶接速度Ｖが計測
され、渦流探傷機８１で溶接状態が検査される。

【００７７】渦流探傷機８１を通過した金属管１ｃは絞
り手段９で、内蔵する光ファイバ５の外径に対応する所
定の径に縮径され、金属管被覆光ファイバケーブル１２
になる。この絞り手段９で金属管１ｃを縮径するとき
に、金属管１ｃには渦流探傷機８１の直前まで導入チュ
ーブ６１が１本だけ挿入されているだけであるから、金
属管１ｃを細くすることができ、簡単に縮径することが
できる。

【００７８】（５）牽引・巻取り工程絞り手段９で縮径された金属管被覆光ファイバケーブル
１２は張力可変手段１１と張力調整手段１３を通り、張
力調整手段で付与された張力が除去された状態で金属管
縮径手段130 を通り、ケーブル管取機１０に巻き取られ
る。

【００７９】次に、金属管被覆光ファイバケーブル１２
を巻き取るときに、密封・縮径された金属管１ｄと光フ
ァイバ５を係合させておく必要がある。そこで連続運転
に先立って、溶接されて密封された金属管１ｄを手動に
より張力可変手段１１のキャプスタン１１ａ，１１ｂに
所定回数巻き付けてから牽引し、その先端を張力調整手
段１３を通してケーブル巻取機１０に取付ける。この状
態で光ファイバ５の先端をキャプスタン１１ａの手前ま
で通し、この位置で金属管１ｄを潰すことにより、金属
管１ｄの内側に光ファイバ５を係合させる。その後、キ
ャプスタン１１を駆動しながら金属管１ｄを巻取ること
により、金属管１ｄと共に光ファイバ５が導入チューブ
６１から引き出され、金属管被覆光ファイバケーブル１
２になって巻取られる。

【００８０】（６）余長制御工程この金属管被覆光ファイバケーブル１２をキャプスタン
１１ａ，１１ｂに巻き付けて引張ると、金属管被覆光フ
ァイバケーブル１２の金属管１ｄとキャプスタン１１
ａ，１１ｂとの間の摩擦力により張力が働く。この摩擦
力は巻き始めで大きく、その後次第に小さくなるため、
張力も巻き始めで大きく、巻き数に応じて次第に小さく
なる。そして金属管１ｄの巻き付け部には、この張力に
対応した伸びが生じる。

【００８１】例えば通常運転時に、幅４ｍｍ、厚さ０．
１mmのステンレス鋼ストリップ１を使用し、外径１．３
mmの金属管１ｃに加工した後、外径１．０mmの金属管１
ｄに絞った場合、キャプスタン１１ａの入側における金
属管１ｃの張力が約２０ｋｇｆになるように、張力調整
手段１４で金属ストリップ１の張力を調整すると、この
張力により金属管１ｄには＋０．３０％の伸びが生じ
る。このとき、例えば外径が２５０μｍの光ファイバ５
の張力を張力調整手段１５で調整し、キャプスタン１１
ａの入側で約２５ｇｆの張力が作用するようにすると、
＋０．０３％の伸びが生じる。

【００８２】この金属管１ｄのキャプスタン１１ａ，１
１ｂにおける巻付回数に対する、金属管１ｄと光ファイ
バ５の伸びを調べた結果を、横軸にキャプスタン１１
ａ，１１ｂに対する巻付回数をとり、縦軸には金属管１
ｄの伸び率（％）とって図１４に示す。図１４におい
て、曲線Ｅは金属管１ｄの伸び率の変化特性、曲線Ｆは
光ファイバ５の伸び率の変化特性を示す。曲線Ｆで示す
ように、金属管１ｄをキャプスタン１１ａ，１１ｂに６
回巻き回すと、金属管１ｄが張力調整手段１３に送られ
るときの伸びは最終的に非常に小さくなる。また、曲線
Ｆで示すように、光ファイバ５は１回半巻き回した状態
で伸びは殆ど零になってしまう。

【００８３】このように１回半巻き付けて光ファイバ５
の伸びが零になったときに、金属管１ｄには＋０．１９
％の伸びがある。そして、金属管１ｄがキャプスタン１
１ａ，１１ｂに６回巻き付いた直後には、金属管１ｄの
張力が殆ど零になるので、金属管１ｄの伸びもほぼ零に
なる。すなわち、６回巻き付いた後には１回半巻き付け
たときより金属管１ｄは０．１９％縮むことになる。一
方、光ファイバ５の張力は巻付回数が１回半の後にほと
んど零であるから、その後の伸びに変化がなく長さも変
わらない。このため、６回巻き付けたときには、光ファ
イバ５が金属管１ｄより０．１９％長くなる。

【００８４】一方、キャプスタン１１ａ，１１ｂに巻き
付ける金属管１ｄと、金属管１ｄの内壁に係合する光フ
ァイバ５との間には巻付径に差がある。このため、例え
ばキャプスタン１１ａ，１１ｂの径が約５００ｍｍのと
きには、光ファイバ５が金属管１ｄに対して＋０．０９
％相当の伸び量を有する。この伸び量０．０９％が、上
記の０．１９％と相殺され、結果として光ファイバ５は
金属管１ｄより０．１０％長くなる。

【００８５】次に、金属管１ｄのキャプスタン１１ａの
入側における張力は上記図１４の場合と同じ状態とし、
張力調整手段１５で光ファイバ５の張力を変えてキャプ
スタン１１ａの入側における張力を高めた場合の、光フ
ァイバ５の伸びの変化特性の一例を図１５の曲線Ｆ１に
示す。この場合、光ファイバ５、キャプスタン１１ａ，
１１ｂに３回半巻き付けたときに、張力がほぼ零になっ
ている。一方、金属管１ｄの伸びは３回半巻き付けたと
きに０．０９％である。この金属管１ｄの伸び０．０９
％と、巻き付径差による光ファイバ５の伸び０．０９％
を相殺すると、金属管１ｄと光ファイバ５の伸びは同じ
になり、両者の長さの差、すなわち余長は０％になる。

【００８６】図１５の場合とは逆に、光ファイバ５のキ
ャプスタン１１ａの入側における張力を変えずに、張力
調整手段１４で金属ストリップ１の張力を加えて、金属
管１ｄのキャプスタン１１ａの入側における張力を高め
た場合の、金属管１ｄの伸びの変化特性を図１６の曲線
Ｅ１に示す。

【００８７】また、金属管１ｄのキャプスタン１１ａの
入側における張力は図１４の場合と全く同じにして、張
力調整手段１３でキャプスタン１１ａ，１１ｂの出側の
金属管１ｄの張力を高めたときの、金属管１ｄの伸びの
変化特性を、図１６の曲線Ｅ２に示す。そして金属管１
ｄのキャプスタン１１ａ，１１ｂ入側と出側の張力を高
めた場合を図１６の曲線Ｅ３に示す。

【００８８】このように金属管１ｄのキャプスタン１１
ａ，１１ｂ入側と出側の張力のいずれか一方、あるいは
双方を所定の値も高めることにより、光ファイバ５の長
さを金属管１ｄの長さより所望量だけ長くすることがで
きる。例えば、曲線Ｅ３に示した場合には金属管１ｄを
キャプスタン１１ａ，１１ｂに１回半巻き付けたとき
に、金属管１ｄの伸びは＋０．２６％となり、光ファイ
バ５の巻付径による伸びの０．０９％を相殺しても、キ
ャプスタン出側で光ファイバ５は金属管１ｄより０．１
７％長くすることができる。

【００８９】次に、図１５に示す場合より光ファイバ５
のキャプスタン入側における張力をさらに高くして、光
ファイバ５の伸びの変化特性を図１７の曲線Ｆ２に示す
ようにすると、光ファイバ５の長さを金属管１ｄの長さ
より短くすることができる。この場合には、光ファイバ
５の伸びが５回巻き回したときに零になり、このときの
金属管１ｄの伸びは＋０．０４％となる。この伸び＋
０．０４％が光ファイバ５の巻付差分０．０９％で相殺
され、結果として光ファイバ５を金属管１ｄより０．０
５％短くすることができる。

【００９０】このように、複数回金属管被覆光ファイバ
ケーブル１２を巻き付けたキャプスタン１１ａ，１１ｂ
と、金属ストリップ１の張力調整手段１４と、光ファイ
バ５の張力調整手段１５と、場合によっては更にキャプ
スタン１１ａ，１１ｂの出側の張力調整手段１３とを総
合的に調整することにより、金属管１ｄに対する光ファ
イバ５の長さを任意に調整することができる。なお、位
置決め部７１を調整することにより、金属ストリップ１
の張力調整手段１４と同様に、金属管１ｃ，１ｄの張力
を調整すると、余長制御を更に高精度に調整できる。こ
の場合の位置決め部７１の余長制御上の機能は金属スト
リップ１の張力調整手段１４による余長制御機能と同一
であり、あえて言及しない。

【００９１】上記例は金属管１ｄが外径１．０８mm、厚
さ０．１mm、光ファイバ５が外径２５０μｍのときの余
長制御について説明したが、金属管１ｄの外径と厚さ及
び光ファイバ５の外径を変えて余長が０％になるときの
キャプスタン１１入側における金属管１ｄの伸び（％）
と光ファイバの伸び（％）を表１に示す。

【００９２】表１金属管ファイバ径金属管ファイバ周長差外径／厚さ（mm）伸び伸び（％） 2.4/0.2 1.6 0.24 0.10 0.07 1.7/0.15 0.25 0.26 0.07 0.15 0.7/0.1 0.25 0.35 0.20 0.05 表１に示すように、任意の大きさの金属管１ｄと光ファ
イバ５を使用しても所定の余長率で余長制御を行なうこ
とができる。

【００９３】ただし、光ファイバの材質はガラスである
ため、光ファイバに張力を付加してその長さを延ばすこ
とは、光ファイバに生じた残留応力（歪み）から微小ク
ラックが生じ、これに起因して、光ファイバが損傷し、
寿命が短くなる恐れがある。したがって、過酷な条件下
で使用するため、製造仕様に厳密性が要求される用途、
例えば海底ケーブルに用いるような場合、光ファイバに
可能なかぎり張力を付加しないで製造する必要がある。
この場合、表１のようにファイバ伸びを生じるような余
長制御は好ましくない。そこで、この様な場合、張力の
付加が除かれた金属管１ｄを図１，図２４に示す金属管
長さ調節手段130 により縮径して、その長さを調節し、
光ファイバには実質的な張力を付加しないようにして余
長制御を行なう。このことにより、光ファイバを延ばす
ことなく、光ファイバの金属管に対する相対長さ、すな
わち余長を調節する。このため、光ファイバの損傷を防
止し、寿命を長くすることができる。

【００９４】特に、充填剤を導入チューブから金属管内
に充填しなければならない場合、充填剤とともに導入さ
れる光ファイバは、この充填剤の粘性抵抗変化のばらつ
きにより張力を受ける。しかし、実施例のように二重管
構造として、導入チューブ６１の内管６１ａから光ファ
イバを導き、外管６１ｂから充填剤を導くようにすれ
ば、光ファイバは、この充填剤の粘性抵抗による張力を
受けることがない。従って、金属管長さ調節手段130 と
二重管構造の導入チューブ６１との組み合わせにより、
光ファイバの損傷を確実に防止できる。

【００９５】金属管長さ調節手段で金属管の長さを調節
（余長制御）する例を表２に示す。この表から、製品仕
様に応じて任意の余長調整ができることがわかる。表２素管(mm) 製品(mm) 余長調整余長調整あり余長調整量外径／厚さ外径／厚さなし％製品仕様％％ 3.6 ／0.2 2.8 ／0.2 +0.2 ０ -0.2 2.4 ／0.15 1.7 ／0.15 +0.3 -0.1 -0.4 1.4 ／0.1 0.9 ／0.1 +0.4 +0.15 -0.25 なお、上記実施例では、スクイズシューを２分割した
が、３分割以上でも良い。また、分割したスクイズシュ
ーを上下に配置したが、本発明はこれにかぎらず、例え
ば左右に配置してもよい。また、スクイズシューの内周
面に、摩擦係数の少ない層を形成してもよい。

【００９６】また、上記実施例においては、光ファイバ
導入手段６を組立体２の第１組立体３と第２組立体４の
間に設けた場合について説明したが、光ファイバ導入手
段６を、図１８に示すように、第１組立体３の前段に設
け、導入チューブ６１を初段の成形ローラ対３１ａの前
から挿入しても良い。

【００９７】さらに、上記実施例は絞り手段９の後段に
直接張力可変手段１１のキャプスタン１１ａ，１１ｂと
張力調整手段１３からなる牽引手段を設け、金属管被覆
光ファイバケーブル１２を牽引しながら、キャプスタン
１１ａ，１１ｂの入側と出側の金属管１ｄの張力とキャ
プスタン入側の光ファイバ５の張力を、キャプスタン１
１ａ，１１ｂと張力調整手段１４，１５，１３で調節し
て余長を制御する場合について説明したが、牽引手段
に、図１９に示すように、キャプスタン１１ａ，１１ｂ
の前段に金属管１ｄを引張る手段１９を設け、キャプス
タン入側の金属管１ｄの張力を任意に可変できるように
しても良い。

【００９８】この引張手段１９として、例えば無限軌道
型のキャプスタンを使用し、金属管１ｄを挟持した状態
で引っ張ることにより、金属管１ｄを成形スケジュール
で必要とする張力で引っ張ることができる。そして、無
限軌道型のキャプスタンの送り速度を調整することによ
り、キャプスタン１１ａに送られる金属管１ｄの張力を
任意に制御することができる。

【００９９】また、光ファイバ５に不必要な張力を付加
しなくても、金属管縮径手段により金属管の長さを調節
（余長制御）することができる。なお、光ファイバ５を
製造した後、さらに後工程で２次加工する場合に、目的
とした余長値とずれてくるおそれがあり、この場合には
余長制御の必要性が生じる。このようなときに、あらか
じめ余長値のずれを考慮して上記余長制御を行なうこと
により、２次加工後に適性な余長を有する光ファイバを
得ることができる。

【０１００】また、上記各実施例は１本の光ファイバを
金属管内に導入する場合について説明したが、複数本の
光ファイバからなる光ファイバ束も同様にして導入する
ことができる。さらに、溶接手段は、レーザ溶接に限ら
ず、他の溶接手段、例えばＴＩＧ溶接、プラズマ溶接な
どでもよいことはもちろんである。

【０１０１】

【発明の効果】本発明によれば、導入チューブを二重管
構造として、内管から光ファイバを外管から充填剤を導
入して、充填剤の導入経路を光ファイバの導入経路とは
別系統としたので、充填剤を圧力をかけて導入しても充
填剤が光ファイバの導入口から洩れることはない。この
ため、充填剤が全て金属管内に充填され、充填剤の充填
歩留まりが著しく向上する。しかも、導入時に光ファイ
バは充填剤の粘性の影響を受けないので、光ファイバ
は、充填剤に起因する張力付加の悪影響を受けない。こ
のため、光ファイバはクラックの発生原因を極力抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す全体構成図。

【図２】（ａ），（ｂ）は各々成形工程における金属管
を示す断面図。

【図３】（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は各々第２組立体の
成形ローラ対を示す側面図。

【図４】光ファイバ導入手段を示す構成図。

【図５】レーザ溶接手段を示す構成図。

【図６】（ａ）ガイドシューを示し、（ｂ）はスクイズ
シューを示す断面図。

【図７】（ａ），（ｂ）は各々張力可変手段と張力調整
手段を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。

【図８】金属管の突合せ部を示す説明図。

【図９】管外径と裏ビード幅の関係を示す特性図。

【図１０】管肉厚と裏ビード幅の関係を示す特性図。

【図１１】溶接速度とレーザパワーとの関係を示す特性
図。

【図１２】溶接速度と焦点はずし量との関係を示す特性
図。

【図１３】焦点はずし量と溶接速度の関係を示す特性
図。

【図１４】余長制御の動作を示す説明図。

【図１５】余長制御の動作を示す説明図。

【図１６】余長制御の動作を示す説明図。

【図１７】余長制御の動作を示す説明図。

【図１８】光ファイバ導入手段の他の配置を示す部分構
成図。

【図１９】他の実施例を示す部分構成図。

【図２０】板ばね機構の説明図。

【図２１】金属管を上方に上げた状態を示す説明図。

【図２２】（ａ）は導入チューブの湾曲状態を示す説明
図、（ｂ）は導入チューブの位置決め機構を示す説明
図。

【図２３】溶接位置での金属管の位置決め状態を示す説
明図。

【図２４】金属管長さ調節手段の拡大図。

【図２５】溶接性に及ぼすスクイズシューの溶接位置ま
での距離と溶接速度との関係を示す図。

【符号の説明】

１…金属ストリップ、１ａ…略Ｕ字型の金属管、１ｂ…
ほぼ完全に閉じられた金属管、１ｃ…溶接されて密封さ
れた金属管、１ｄ…光ファイバの外径に対応した細い金
属管、２…組立体、３…第１組立体、４…第２組立体、
５…光ファイバ、６…光ファイバ導入手段、７…レーザ
溶接手段、８…計測部、９…絞り手段、１０…ケーブル
巻取機、１１…張力可変手段、１２…金属管被覆光ファ
イバケーブル、１３…張力調整手段、１４…張力調整手
段、１５…張力調整手段、１６…間隙、１７…フィン、
１８…突合部、１８ａ…開口、３１ａ〜３１ｅ…成形ロ
ーラ対、４１ａ〜４１ｅ…成形ローラ対、６１…導入チ
ューブ、６１ａ…内管、６１ｂ…外管、６２…チューブ
コネクタ、６３…不活性ガス供給チューブコネクタ、７
１…位置決め部、７２…レーザ溶接部、８１…渦流探傷
機、８２…サポートロールスタンド、 100…開口幅調節
部、 102， 104…スクイズシュー、106 …ばね、 112…
マイクロメータ、 130…金属管長さ調節手段、 132…ダ
イス、 134…押付け手段、 136…押付け力調節手段、61
1 …板ばね機構、 612…位置決め機構。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】牽引される金属ストリップの両側端を突
合わせて金属管に成形する成形手段と、前記突合部を溶
接して密封する溶接手段と、金属管内に、少なくとも光
ファイバ又は光ファイバ束を溶接から保護する位置まで
伸びている二重管構造の導入チューブと、光ファイバ又
は光ファイバ束を、前記導入チューブの内管内を通っ
て、密封される金属管内に導入する光ファイバ導入手段
と、充填剤を前記導入チューブの内管と外管の間隙から
溶接位置を通って金属管に充填する充填手段とを具備し
た金属管被覆光ファイバケーブルの製造装置。
【請求項２】不活性ガスを導入チューブの内管から溶
接位置を通って金属管内に導入する不活性ガス導入手段
をさらに設けた請求項１に記載の金属管被覆光ファイバ
ケーブルの製造装置。
【請求項３】牽引される金属ストリップの両側端を突
合わせて金属管に成形する成形工程と、前記突合部を溶
接して密封する溶接工程と、光ファイバ又は光ファイバ
束を、少なくとも光ファイバ又は光ファイバ束を溶接か
ら保護する位置まで伸びている二重管構造の導入チュー
ブの内管内を通って、密封される金属管内に導入する光
ファイバ導入工程と、充填剤を前記導入チューブの内管
と外管の間隙から溶接位置を通って金属管に充填する充
填工程とを具備した金属管被覆光ファイバケーブルの製
造方法。
【請求項４】不活性ガスを導入チューブの内管から溶
接位置を通って金属管内に導入する不活性ガス導入工程
をさらに設けた請求項３に記載の金属管被覆光ファイバ
ケーブルの製造方法。