JPS63189813A - 管内への光フアイバ挿通方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、アルミニウムその他の金属管
、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、金属などの管により
被覆した構造のものが要求されるようになって来ている
。また、光ファイバは直径が小さいほど性能が向上する
ので、長距離、高速信号に対応でき、中継点なしで長い
距離にわたり情報を伝送できる。したがって、細径かつ
長尺の管に光ファイバが挿入された光ファイバコードあ
るいは光ファイバケーブルが要望されている。

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、管の一端から光ファイバをピ
ンチローラなどにより押し込む方法がある。

また、他の方法として管挿入法（たとえば特開昭５８−
２５８．Ｇ１１ｌ）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） しかし、上記光ファイバを押し込む方法では、次のよう
な問題があった。光ファイバをある程度挿入すると、管
と光ファイバとの間の摩擦により光ファイバがたわみ、
うねりが生じる。うねりは次第に大きくなり、うねりの
頂点と底点とが管内壁面を押すようになると、管と光フ
ァイバとの間の摩擦力が大きくなり、光ファイバが進ま
なくなる。

また、上記特開昭５８−２５６０８で開示された管挿入
法では、引替え時に管と光ファイバとの間の摩擦により
光ファイバに過大な引張力が加わる。このため、光ファ
イバに断線することがあり、光ファイバの強度以上の引
替え刃が使用できない。

このようなことから、従来の方法ではたとえば２００■
を越える長尺の管に光ファイバを挿通することは困難で
あった。特に、直径がたとえば２層１以下のような小径
管の場合には、　２０〜３０鵬程度しか挿入できなかっ
た。

さらに、上記いずれの方法でも、挿入中に光ファイバが
管内壁面を摺動するので、光ファイバの表面にすり傷が
付くことがある。過度のすり傷は、ケーブル化や延線作
業中において光ファイバ断線の原因となる。

そこで、この発明は光ファイバを小径、長尺の管であっ
ても光ファイバを傷付けることな挿通ずることができる
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、管の一端か
ら光ファイバを隙間をもって管内に挿通する方法におい
て、前記光ファイバをこれの表面に潤滑剤を付着させて
管内に送り込む。

光ファイバを管内に挿通方法としては、上記従来の方法
の他に本発明者らが開発した振動挿入法（特願昭８０−
１８１１２８参照）、管内における加圧流体の流動を利
用する方法などが用いられる。また、潤滑剤はカーボン
、タルクあるいは２硫化モリブデンその他の粉末よりな
る固体潤滑剤１石油系潤滑油（たとえばマシン油）およ
び合成潤滑油（たとえばシリコン系のもの）などが用い
られる。

容器などに収容した潤滑剤の中を光ファイバを通過させ
たり、移送中の光ファイバに潤滑剤を散布したりして、
光ファイバの表面へ潤滑剤を付着させる。付着した潤滑
剤が光ファイバ表面から落ちるのを防ぐために、光ファ
イバが管に入る直前で潤滑剤を付着させることが望まし
い。

（作用） 管内壁面と光ファイバとの摩擦係数は潤滑剤により低下
するので、光ファイバにうねりが生じに〈〈、うねりが
生じたとしても小さい、また、うねりの頂点と底点とが
管内壁面を押すようになったとしても、管と光ファイバ
との間の摩擦力は小さいので、管内への光ファイバの進
入が妨げられることはない、さらに、鋼線と光ファイバ
とを引き替える際、管と光ファイバとの間の摩擦は小さ
いので、光ファイバに加わる引張力は小さく、光ファイ
バが断線することはない。

また、光ファイバは管内壁面を潤滑剤により適当に滑っ
て進むので、光ファイバにすり傷が付くようなことはな
い。

（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図はこの発明を実施する装置の全体図、および第２ｒ
ｇＪ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ｔａ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２
２は、振動モータ２１を振動テーブル１４の中心軸線０
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２１．２２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！４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ｇＪａおよび振幅が互いに一致し、ｊＪａ振
方肉方向いに　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！４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。

ボビン軸が振動テーブル１４の中心軸ｌＩＣに一致する
ようにして、ポビン２７が振動テーブル！４上に固定さ
れている。ポビン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。ポビン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
、ポビン２７は胴部２８の円周方向にポビン軸心方向に
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ｌが密接するようになっている。管
ｌをこのようにボビン２７胴部の溝３０内に密接すると
、ポビン２７の振動を精度良く管ｌ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撤と
なる。

ポビン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３Ｂ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、ポビン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４
７が配置され゛ている。光ファイバ送給状態検出装ｇ１
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４８から構成されている。光ファイ
バ高さ位置検出Ｂ４９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３Ｂ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４８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ｇＰ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ｌ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０．４層層の光ファイバを内径
０．５　ａｍ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２０８ｆ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５
８とからなっている。第４図に示すように防振ガイド５
４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５
６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状めればよく、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５Ｂ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。ｉｍ滑剤はカ
ーボン粉末である。潤滑剤りは潤滑剤供給器５９から円
筒部５９内に落下し、ここを通過するときに光ファイバ
の表面に潤滑剤りが付着する。

光ファイバ７を挿通した管のコイル５を振動させると、
管ｌ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のエツ
ジ部に接触して光ファイバ表面を傷付けることになる。

さらに振れが大さい場合には、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ｌ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人口端は、第５図に示すように、別個に製作し
た防傷ガイド８１が固着されている。防傷ガイド８１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
８２を備えている。

コイル状の管ｌに光ファイバ７を挿通する際。

管ｌ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のエツジで光フ
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ｌ内を移送される。

つぎに、上記のように構成されたｒｔ置により管ｌ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ｔｌ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ｌ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２
Ｂのｙｊ３０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！４の中心軸線Ｃが一致するようにして、管ｌ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ｌ
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５〜１５
０層押し込まれる。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、押込み長さく
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、　０．１１
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Ｉ４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０を中心に振動Ｖに
て振動している。モの振動角度はθで。

最大加速度は重力の加速度ｇの１倍（ｎ　５ｉｎｅ＞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、
すなわち離脱線又１上の離脱点Ｐ１にて離脱し放たれる
。放たれた光ファイバ１よその時の速度ｖｌ、放射角θ
にて飛行を開始する。一方、非接触点すは光ファイバが
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ｉＬ＋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ｂｌ、にて着地線立２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、そのまま上昇を続は離脱線見１上にて放たれる。

振ｇＪｖ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１＋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Ｍｌ
が離脱線１．２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　ｇｉｎθ≦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ｌの内壁から受ける力の
コイル円周方向成分によって推道され。

管内に入って行く、コイル軸と振動テーブル！４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ＭＣ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。

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！４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ｌ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８
１．管入口端２、コイル状の管ｌ、管出口端３の順にコ
イル５の振動により移動し、所定時Ｂｖｋ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、管内挿過速度に何
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４８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４８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４Ｓ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。挿通結果
を第１表に示す。

（１）供試材 鋼管コイル：外径（内径）が１．０層層φ（０，７層麿
φ）長さ１０Ｋｍの鋼管を巻胴径１２００■層の鋼製ボ
ビンに整列巻（１層 巻）した鋼管コイル。

光ファイバ二次のものを用いた。

石英ガラス光ファイバ（径１２５ｇｍ）にシリコーン樹
脂コーティングし た径０．４層鵬の光ファイバ。

Ｃ２）振動条件：コイルの水平面に対する振動角度１５
度 振動数　２０Ｈ７ 全振幅の垂直成分　１．５５ｍ腸 第１表 また、第７図（ａ）および第７図（ｂ）は、それぞれボ
ビンの振動を示している。第７図（ａ）は光ファイバに
潤滑剤を付着させていない場合、第７図（ｂ）は光ファ
イバにカーボンを付着させた場合を表わしている。これ
らの図においてａＶは振幅の垂直成分ｔＡＨは振幅の水
平成分をそれぞれ示している。

第７図（ｂ）から明らかなように、振動の高周波成分の
周期が長くなっている。このことから、次のようなこと
が考えられる。光ファイバに潤滑剤が付着していると、
管内における光ファイバの飛び上がりが少くなり、ピッ
チが大きくなり、管内壁上面に当たることが少くなる。

これより、ピッチの長い、滑走状態に近い状態で光ファ
イバは進行する。

この実験により、潤滑剤を付着した光ファイバは、トラ
ブルなく極めて円滑に鋼管全長わたり挿通されることが
確認された。また、挿通した光ファイバにはすり傷はな
かった。上記実験では鋼管の長さが１０　Ｋｍであった
が、外径２履腸以下で、長さ１０．に１以上の細径、長
尺管であっても光ファイバを挿通することは十分可能で
ある。

なお、振動を利用して光ファイバを挿入する場合、光フ
ァイバに与える加速度が大き過ぎると光ファイバがこれ
の弾性力により座屈することがある。座屈が発生すると
、光ファイバの挿入が不可能となる。したがって、管と
光ファイバとの間の摩擦係数は光ファイバの弾性力に見
合ったものでなければならない。

この発明は上記実施例に限られるものではない、たとえ
ば、挿通方法として前記押し込み法、引替え法、加圧流
体の流動を利用する方法などを用いてもよい、管内への
光ファイバの供給は、１木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２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１合成樹脂管に挿通する等色々な具体例が考えられる
。

（ｆｆｉ明の効果） この発明によれば、細径（たとえば、管外径が２層層以
下）かつ長尺（たとえば、管長さが１０　ｋｍ以上）の
管に、光ファイバを傷付け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。 ｌ・・・管、５・・・管のコイル、７・・・光ファイバ
、１！・・・架台、１４・・・振動テーブル、２１．２
２・・・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、４３・・・
保持ガイド、４７・・・速度差検出装置、５２・・・制
御装置、Ｌ・・・潤滑剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管の一端から光ファイバを隙間をもって管内に挿通する
   方法において、前記光ファイバをこれの表面に潤滑剤を
   付着させて管内に送り込むことを特徴とする管内への光
   ファイバ挿通方法。