JPS63189815A - 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
製造するなめの方法に関する。

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６Ｏ−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−
２５６０６）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、溶接熱の影響を受は変質し易い、また管径が
２１１１０１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
き替え刃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、管のコイルに餌記振動を与えながら管の一
端から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１度以
上、好ましくは５〜３０度、振動数は５１１□以上、好
ましくは１０〜３０１１□、全振幅は垂直成分で０．１
ｍｍ以上、好ましくは０．５〜２．０　＋＋ｏｎである
。

（作用） 管の任、α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ｌ！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ｌｌ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！４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への取り付は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ｌ
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　１
５０ｍｍ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をシェーバ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に
なる。ボビン胴部２８に巻き付けられた管ｌ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ｌ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３Ｂ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４
７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
．４１１１ｍの光ファイバを内径０．５　ｍｍ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２０　ｇｆ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＠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法めればよく、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＊ａ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
末よりなる固体潤滑剤が用いられる。潤滑剤りは潤滑剤
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、
外方に向フ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ｌに光ファイバ７を挿通する際、管１の振
動により管入口＠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２
８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６！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５〜１５
０　ｍ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ＰＪ療係数によっ
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１５０　ｍｍ以上、好ましくは３
００ｍｌｆｆ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
ブル夏４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を順次弁して光ファイバ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（ｎｓｉｎθ〉ｌ）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１
、上のＭＬａ点Ｐ、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ｖＩ、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と異フた運動をする。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１．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
接触点す、にて着地線１２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ＩＬｌ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ＩＬ１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ｉＬｌが離脱線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ＦＪ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ｅｔａ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。

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ｉ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６
１、管入口端２、コイル状の管！、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１０層ｍ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　２０■２ 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　、０００ｎ
＋挿通された状態を表わしている。これらの図において
ＡＶは振幅の垂直成分、Ａ１１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、
ｌＯにＩ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２１１Ｉ
ｍ以下）かつ長尺（たとえば、管長さがｌ　ｋｍ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、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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   を与えながら管の一端から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１度以
   上、振動数が５Ｈ＿２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。