WO2012086585A1 - 光伝送媒体曲げ加工装置および光伝送媒体曲げ加工方法 - Google Patents

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WO2012086585A1
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bending
transmission medium
optical transmission
region
core wire
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PCT/JP2011/079357
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佐々木　恭一
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株式会社 巴川製紙所
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3608—Fibre wiring boards, i.e. where fibres are embedded or attached in a pattern on or to a substrate, e.g. flexible sheets
    • G02B6/3612—Wiring methods or machines
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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3616—Holders, macro size fixtures for mechanically holding or positioning fibres, e.g. on an optical bench

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission medium bending apparatus and an optical transmission medium bending method for bending an optical transmission medium in a state where the bending area of the optical transmission medium is heated.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are known as techniques for forming an optical transmission medium such as an optical fiber.
  • Patent Document 1 a part of the optical transmission medium extending in the horizontal direction is heated and pressed against a forming jig disposed below the optical transmission medium, and the optical transmission medium is bent along the forming jig. Techniques for processing are described.
  • Patent Document 2 describes a technique in which a part of an optical transmission medium extending in the horizontal direction is heated using arc discharge to bend the optical transmission medium.
  • the present invention is an optical transmission medium in which the optical transmission medium is less likely to be scratched and the bending loss of the optical transmission medium is reduced by improving the accuracy for bending the optical transmission medium into a desired shape. It is an object of the present invention to provide a bending apparatus and an optical transmission medium bending method.
  • the optical transmission medium bending apparatus of the present invention that solves the above-described object includes a heating unit that heats a bending region above the tip of the optical transmission medium that extends in the vertical direction with the tip at a lower side, Holding means for holding a portion of the optical transmission medium above the bending region; And bending means for applying a force to the optical transmission medium in a state where the bending region is heated to bend the optical transmission medium in the bending region.
  • the optical transmission medium bending apparatus of the present invention since the bending region of the optical transmission medium extending in the vertical direction is bent, a forming jig for supporting the bending region from below becomes unnecessary. This prevents the optical transmission medium from being damaged. In addition, since the optical transmission medium can be prevented from being bent into a shape different from the intended bent shape due to its own weight, it is possible to accurately bend the bending area into a desired shape and reduce the bending loss of the optical transmission medium. it can.
  • the heating means may sequentially heat the heated region of the optical transmission medium that is shorter in the vertical direction than the bending region in order along the vertical direction.
  • the bending means applies a force to the optical transmission medium in a state where the bending region is heated at a position below the bending region of the optical transmission medium, thereby bending the optical transmission medium. It may be bent in the processing region.
  • the optical transmission medium may be a collection of a plurality of optical transmission lines arranged at equal intervals in the width direction.
  • At least one of the optical transmission medium and the heating unit may be moved in a vertical direction, and the heating unit may be provided with a moving unit that partially heats the bending region in the vertical direction.
  • the moving means may move the holding means downward.
  • the bending means applies a force to an intermediate portion of the optical transmission medium between the bending region and the tip.
  • the bending means applies a force to the intermediate portion, that is, the center of gravity portion of the optical transmission medium at the tip side of the bending region, the bending means receives the weight of the tip side portion in a balanced manner during the bending process. And the influence of the dead weight on the bending region is further reduced. Since the influence of the own weight is further reduced, the bending region can be accurately bent into a desired shape, and the bending loss of the optical transmission medium can be reduced.
  • the bending means may rotate the tip of the optical transmission medium while the bending region is heated.
  • the bending means applies a force in a direction in which the bending area approaches the heating means.
  • the bending region of the optical transmission medium is not separated from the heating means, and the occurrence of bending failure due to insufficient heating of the bending region is prevented.
  • the heating means may heat the bending area in a non-contact manner.
  • the optical transmission medium Since the optical transmission medium is heated in a non-contact manner, the optical transmission medium can be prevented from cracking due to the contact between the heating means and the optical transmission medium.
  • the heating means may be an arc discharge electrode.
  • the optical transmission medium bending method of the present invention that solves the above object includes a setting step of setting the optical transmission medium extending in the vertical direction with the tip at the lower side in the holding means, A bending step of applying a force to the optical transmission medium in a state where the bending region between the holding means and the tip of the optical transmission medium is heated to bend the optical transmission medium in the bending region; It is characterized by having.
  • the optical transmission medium bending method of the present invention a molding jig is not required, and the optical transmission medium is prevented from being damaged by the molding jig.
  • the bending loss of the optical transmission medium can be reduced by accurately bending the bending region of the optical transmission medium into a desired shape.
  • the bending step may be a step of applying a force to a portion of the optical transmission medium below the bending region and bending the optical transmission medium in the bending region.
  • the bending step may be a step of bending the optical transmission medium by applying a force to an intermediate portion between the bending region and the tip of the optical transmission medium. Good.
  • the bending step may be a step of applying force in a direction in which the bending region approaches a heating means for heating the bending region.
  • the bending step may be a step of heating the bending region in a non-contact manner.
  • the bending step may be a step of heating the bending region with an arc discharge electrode.
  • the optical transmission medium is less susceptible to cracks and the like, and has improved accuracy for bending the optical transmission medium into a desired shape, thereby reducing the optical transmission medium bending loss.
  • a medium bending apparatus and an optical transmission medium bending method can be provided.
  • FIG. 3 is a bottom view of the optical transmission medium bending apparatus shown in FIG. 2 as seen from below through a pedestal portion.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the circuit structure of the optical transmission medium bending apparatus of this invention.
  • (A) is an enlarged view which shows an optical fiber and the rotation center of a rotation stage
  • (b) is a figure which shows typically the tape core wire heated by a pair of arc discharge electrode. It is a figure which shows a mode that the bending arm was rotated 45 degree
  • FIG. 1 is a side view of an optical transmission medium bending apparatus as an embodiment of the optical transmission medium bending apparatus of the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the optical transmission medium bending apparatus shown in FIG. In each figure, an arrow indicating each axial direction of the optical transmission medium bending apparatus is shown.
  • the optical transmission medium bending apparatus 10 shown in FIG. 1 is an apparatus that bends the tape core wire F.
  • the tape core wire F has a width direction (direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1, optical transmission medium bending processing) orthogonal to the extending direction (vertical direction in FIG. 1, X-axis direction of the optical transmission medium bending apparatus 10).
  • the optical transmission medium bending apparatus 10 is an apparatus that can bend a plurality of optical fibers f at a time.
  • the optical fiber to be bent may be made of any material such as glass and plastic, and can be appropriately selected depending on the application. However, an optical fiber made of glass is preferable in order to keep the bend accurately. Moreover, there is no restriction
  • the L-shaped bracket 11 includes a standing part 11a and a pedestal part 11b.
  • a fiber holding unit 12 and an electrode unit 13 are attached to the standing portion 11a.
  • the fiber holding unit 12 includes a holding base 121 fixed to the standing portion 11a, a holding position adjusting stand 122, and a core wire holding portion 123.
  • the holding position adjusting table 122 is attached to the holding base 121 so as to be movable in the X-axis direction.
  • the X-axis direction of the optical transmission medium bending apparatus 10 in the present embodiment is a direction parallel to the direction in which gravity is applied, that is, the vertical direction.
  • the holding base 121 is assembled with a moving mechanism 124 that moves the holding position adjusting stand 122 in the X-axis direction.
  • the moving mechanism 124 is, for example, a ball screw that converts rotational motion into linear motion.
  • a holding unit motor 125 is connected to the moving mechanism 124.
  • the moving mechanism 124 By driving the holding unit motor 125, the moving mechanism 124 operates and the holding position adjusting table 122 moves in the X-axis direction at an arbitrary speed.
  • the core wire holding part 123 is attached to the holding position adjusting table 122.
  • the holding position adjustment stand 122 includes an adjustment mechanism (not shown). This adjustment mechanism finely adjusts the positions of the core wire holding portion 123 in the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the ⁇ -axis direction (the rotation direction with the X axis as the rotation center axis).
  • the tape core wire F is held by the core wire holding portion 123.
  • the core wire holding portion 123 corresponds to an example of the holding means referred to in the present invention.
  • the tape core wire F is set in the core wire holding portion 123 when the core wire holding portion 123 holds the portion where the coating F1 is present in a state where the coating F1 is removed from the tip over a predetermined length (for example, 100 mm). .
  • the tape core F may be set in the core wire holding portion 123 while leaving the coating F1 at the tip portion of the tape core F. 1 and 2, the lower side of the figure is the front end side of the tape core F, and the upper side of the figure is the rear end side of the tape core F.
  • the tape core wire F further continues to the rear end side.
  • the individual optical fibers f are exposed, but since the rear end side is covered, the tape core F is also in the width direction in this portion. They are lined up at regular intervals.
  • the tape core F is set in the core holder 123 in a state of extending in the vertical direction.
  • the vertical direction in the present embodiment corresponds to an example of the vertical direction of the present invention.
  • the portion of the tape core F set in the core wire holding portion 123 on the tip side of the portion held by the core wire holding portion 123 is maintained linearly downward due to the rigidity of the tape core wire F. Yes.
  • FIG. 3 is a bottom view of the optical transmission medium bending apparatus 10 shown in FIG. 2 as seen from below through the pedestal portion 11b.
  • the electrode unit 13 includes an electrode position adjustment base 131, a U-shaped bracket 132, and a pair of arc discharge electrodes 133.
  • the electrode position adjustment stand 131 is fixed to the standing portion 11a.
  • the U-shaped bracket 132 is attached to the electrode position adjustment stand 131.
  • the electrode position adjustment stand 131 includes an adjustment mechanism (not shown). This adjustment mechanism finely adjusts the position of the U-shaped bracket 132 in the X-axis direction and the Z-axis direction.
  • the pair of arc discharge electrodes 133 is fixed to the U-shaped bracket 132 with the electrode tip 133a facing each other with a gap in the Y-axis direction.
  • the pair of arc discharge electrodes 133 corresponds to an example of the heating means referred to in the present invention.
  • the pair of arc discharge electrodes 133 exist in the bending region A (the region surrounded by the two-dot chain line in FIG. 2 of each optical fiber f) existing between the end of the tape core wire F and the core wire holding portion 123.
  • the portion to be heated is non-contacted by arc discharge partially and sequentially along the vertical direction.
  • the bending region A is a region where the tape core wire F is bent, and the length in the vertical direction is equal to the length of the core wire holding portion 123 moving in the X-axis direction during bending. .
  • region) of the tape core wire F heated partially is shorter than the length of the perpendicular direction in the bending process area
  • a rotating unit 14 is attached to the pedestal 11b.
  • the rotation unit 14 includes a frame 141 fixed to the pedestal portion 11 b, a rotation stage 142 that is rotatably provided on the frame 141, and a bending arm 143 that is fixed to the rotation stage 142.
  • the rotation stage 142 includes a rotation unit motor (not shown).
  • the rotary stage 142 rotates at an arbitrary angular velocity by driving the rotary unit motor.
  • the bending arm 143 comes into contact with the tape core F and applies a force to the tape core F to bend the tape core F. Therefore, the bending arm 143 corresponds to an example of the bending means according to the present invention.
  • the contact side end portion 143a of the bending arm 143 with the tape core wire F is formed in an arc shape in a side view.
  • the contact-side end portion 143 a contacts the tape core wire F at an intermediate portion between the bending region A of the tape core wire F and the tip of the tape core wire F, and a force is applied to the tape core wire F as the rotary stage 142 rotates.
  • the intermediate portion between the bending region A and the tip of the tape core F is the center of gravity in the tip side portion (the lower portion of the tape core F) from the bending region A.
  • the bending region A of the tape core wire F can be accurately bent to a desired radius of curvature. That is, when a force is applied to a portion other than the center of gravity, the tape core wire F is different due to the difference between the weight from the position where the force is applied to the tip of the tape core F and the weight from the position where the force is applied to the heated area. Rotational moment about the place where force is applied is generated on the tip side of the heated area. If this rotational moment is large, the tape core wire F may be deformed in a direction different from the direction of the force applied by the bending arm 143. In this embodiment, the rotational moment is extremely reduced by applying a force to the center of gravity.
  • the bending arm 143 contacts the tape core F from the side opposite to the arc discharge electrode 133, and the bending region A (see FIG. 2) of the tape core F approaches the arc discharge electrode 133.
  • the tape core wire F is bent by applying a force in the direction of cutting. That is, in the XZ plane shown in FIG. 1, the bending arm 143 applies a force in a direction in which the bending region A of the tape core wire F approaches a straight line connecting the electrode tips 133a of the pair of arc discharge electrodes 133.
  • the bending arm 143 applies a force in this direction, the bending region A of the optical transmission medium is not separated from the arc discharge electrode 133, and a bending failure due to insufficient heating of the bending region is prevented.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of the optical transmission medium bending apparatus 10.
  • the control unit 15 is connected to the rotation unit motor control circuit 16, the holding unit motor control circuit 17, and the discharge control circuit 18, respectively.
  • the control unit 15 includes a CPU (Central Processing Unit) 151 and a memory 152 therein.
  • the memory 152 stores an operation program for the optical transmission medium bending apparatus 10.
  • the CPU 151 reads out an operation program stored in the memory 152 and issues a command to each control circuit according to the operation program.
  • the rotation unit motor control circuit 16 is a circuit that controls the number of rotations of the rotation unit motor in accordance with a command from the CPU 151.
  • the holding unit motor control circuit 17 is a circuit that controls the rotation speed of the holding unit motor 125 in accordance with a command from the CPU 151.
  • the discharge control circuit 18 is a circuit that controls the magnitude of voltage or current applied to the pair of arc discharge electrodes 133 in accordance with a command from the CPU 151.
  • the optical transmission medium bending method described here includes a setting step and a bending step.
  • the tape core wire F extending in the vertical direction is arranged so that the end portion of the remaining coating F ⁇ b> 1 is disposed above the pair of arc discharge electrodes 133. Set to 123.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the ⁇ -axis direction of the tape core wire F are adjusted as appropriate using the adjustment mechanism of the holding position adjustment stand 122. Subsequently, the position of the tape core wire F in the Z-axis direction is adjusted.
  • FIG. 5A is an enlarged view showing the optical fiber and the rotation center of the rotary stage.
  • the holding position adjusting table 122 is set such that the distance between the optical fiber f and the rotation center 142a of the rotary stage 142 is a distance separated by a desired radius of curvature r in the Z-axis direction. Adjust using the adjustment mechanism. Finally, the distance between the straight line connecting the electrode tips 133 a of the pair of arc discharge electrodes 133 and the set tape core F is adjusted using the adjusting mechanism of the electrode position adjusting table 131.
  • FIG.5 (b) is a figure which shows typically the tape core wire F heated by a pair of arc discharge electrode.
  • the temperature distribution due to the arc discharge generated between the pair of arc discharge electrodes 133 becomes a distribution in which the temperature gradually decreases as the distance from the center between the pair of arc discharge electrodes 133 increases.
  • the center in the middle is the high temperature region H
  • the periphery of the high temperature region is the intermediate temperature region M
  • the periphery of the intermediate temperature region is the low temperature region L.
  • the high temperature area H said here is an area
  • the temperature distribution in each temperature region due to the arc discharge is an ellipse having a major axis in the Y-axis direction when viewed from below the optical transmission medium bending apparatus 10.
  • the temperature range suitable for the bending of the tape core wire F is the intermediate temperature region M, and in the low temperature region L, the temperature is too low to bend the tape core wire F.
  • a plurality of optical fibers f arranged in the width direction are arranged so as to cross the center between the pair of arc discharge electrodes 133, there is an optical fiber f that enters the high temperature region H, and the optical fiber f is It will be damaged. Therefore, all of the plurality of optical fibers f arranged in the Y-axis direction need to be out of the high temperature region H.
  • the distance (separation distance) between the straight line connecting the electrode tips 133a of the arc discharge electrode 133 and each optical fiber f in the Z-axis direction needs to be a distance at which all of the optical fibers f deviate from at least the high temperature region H.
  • each control circuit operates in accordance with a command from the control unit 15, and heats the tape core F in a non-contact manner by arc discharge generated between the pair of arc discharge electrodes 133.
  • Apply bending The control unit 15 issues a command to the discharge control circuit 18 to cause the arc discharge electrode 133 to start arc discharge, and heats the tape core wire F in a non-contact manner. Subsequently, the control unit 15 issues a drive command to the rotation unit motor control circuit 16. When the contact side end portion 143a of the bending arm 143 comes into contact with the tape core wire F, the drive command is issued to the holding unit motor control circuit 17.
  • each motor starts driving, the core wire holding portion 123 moves downward at an arbitrary speed, and the rotating stage 142 also rotates counterclockwise in FIG. 1 at an arbitrary speed. That is, the bending arm 143 contacts the tape core F at an intermediate portion between the bending region A of the tape core F and the tip of the tape core F, and applies a force to the tape core F. Turn the tip counterclockwise as shown in FIG. The bending area A of the tape core wire F is continuously heated, and a minute bending process is continuously performed to form a bent portion. It should be noted that the moving speed of the core wire holding portion 123 and the moving speed of the rotary stage 142 have a speed ratio corresponding to the curvature radius r obtained as described later.
  • FIG. 5 shows the direction in which the force is applied with a white arrow.
  • the heated region of the optical fiber f at the end in the width direction may exist in the low temperature region L. In this case, the optical fiber f at the end in the width direction cannot be bent due to insufficient heating.
  • the tip side portion of the optical fiber f bends in the direction in which the bending region A approaches a higher temperature region. It will be. Due to this bending, the heated region existing in the low temperature region L of the optical fiber f can be put into the intermediate temperature region M.
  • the optical fiber f in which the heated region exists in the intermediate temperature region M is bent by being softened in the heated region, so that it is not further bent and does not enter the high temperature region H.
  • the optical fiber f at the end in the width direction is in the low temperature region L before the bending arm 143 applies a force, but enters the intermediate temperature region M as the rotary stage 142 rotates, and the desired bending process is performed. It is.
  • FIG. 6 is a view showing a state where the bending arm 143 is rotated 45 degrees counterclockwise from the state of FIG. 1 in which the contact side end portion 143a of the bending arm 143 is in contact with the tape core wire F.
  • FIG. It is a figure which shows a mode that the bending arm 143 was rotated 90 degree
  • the heated region of the tape core wire F is bent at a radius of curvature corresponding to the moving speed of the core wire holding portion 123 and the angular speed of the bending arm 143, and all of the areas aligned in the width direction are aligned. Are bent with the same radius of curvature. Therefore, by setting the moving speed of the core wire holding portion 123 and the angular speed of the bending arm 143 to a desired speed, all the optical fibers f arranged in the width direction are accurately bent to a desired curvature radius r. be able to.
  • the moving distance of the core wire holding portion 123 is S (mm), and the desired radius of curvature is r (mm).
  • the moving distance S is the same as the distance in the vertical direction of the bending region A.
  • the length of the bent portion of the optical fiber f is r ⁇ ⁇ (mm).
  • the speed ratio between the moving speed V of the core wire holding part 123 and the angular speed ⁇ of the rotary stage 142 can be obtained from the desired radius of curvature r.
  • the angular velocity ⁇ may be increased when the radius of curvature r is decreased, and the angular velocity ⁇ may be decreased when the radius of curvature is increased.
  • the bent tape core F can be manufactured using the optical transmission medium forming method described above.
  • an optical transmission medium having two or more bends can be manufactured by repeating the optical transmission medium molding method of the present invention. Specifically, a meandering optical fiber can be formed by sequentially bending a plurality of locations of the optical transmission medium. By using an optical transmission medium whose optical path is freely changed as described above, a space-saving optical circuit can be manufactured.
  • the bending process is performed in the heated region of the tape core F without contacting the forming jig or the like. There is no risk of scratches on the cladding.
  • the accuracy for bending into a desired shape is improved. That is, when bending the tape core F set in a state of extending in the horizontal direction, the weight of each optical fiber f constituting the tape core F on the tip side from the heated region is the optical fiber f. Acting in a direction perpendicular to the direction in which the optical fiber f extends, a force for bending the optical fiber f is applied to the heated region. This force may cause the optical fiber f softened in the heated region to bend and bend at a bending speed faster than the angular velocity ⁇ of the bending arm.
  • the optical fiber f is bent by its own weight against the intended bending method (bending speed), and cannot be bent into a desired shape.
  • the bending process is performed on the tape core wire F extending in the vertical direction. Therefore, in the first stage of the bending process, each optical fiber f constituting the tape core wire F is bent.
  • the self-weight on the tip side from the heated region acts only in the direction in which the optical fiber f is stretched (downward direction in FIG. 1) and does not act in the direction in which the optical fiber f is bent.
  • the bending arm 143 performs the bending process while supporting its own weight on the tip side with respect to the heated region, so that the influence of the own weight is reduced. Since the influence of the own weight is reduced, the optical fiber f softened in the heated region is suppressed from being bent by its own weight, and can be bent into a desired shape with high accuracy. Bending loss can be reduced.
  • the heated region of the tape core wire F is considerably softened, it is suppressed from being bent by its own weight, so the straight line connecting the electrode tips 133a of the pair of arc discharge electrodes 133 and the tape There is no need to strictly manage the distance from the core F. That is, when bending the tape core F set in a state of extending in the horizontal direction, the rate at which the optical fiber f constituting the tape core F bends by its own weight as it is softened in the heated region. And the bending proceeds at a speed faster than the angular velocity ⁇ of the bending arm.
  • the heating temperature is, for example, the annealing point or more and less than the softening point.
  • the softening point here is a value measured according to JIS R 3103-1
  • the annealing point is JIS R 3103-1. It is a value measured according to R 3103-2.
  • the optical fiber f extending in the vertical direction is bent, it is suppressed from being bent by its own weight, and even if the optical fiber f is considerably softened in the heated region, the desired shape is accurately obtained. Bending can be performed.
  • each optical fiber f is heated using a heating element 135. May be.
  • FIG. 8 is a side view showing a modification of the optical transmission medium bending apparatus shown in FIG.
  • the heating element 135 is made of a highly heat-resistant ceramic material such as alumina, silicon carbide, or silicon nitride, and includes a resistance heating heater inside the ceramic material.
  • the heating element 135 is fixed to the prismatic bracket 136 with a slight gap between the heating surface 135a of the heating element 135 and each optical fiber f, and heats each optical fiber with heat radiated from the heating surface 135a.
  • other heating means for example, a burner
  • the heating element 135 may be heated by contacting each optical fiber f, or other contact heating means may be used.
  • an arc discharge electrode is preferable from the viewpoint of efficiently heating the optical fiber at a high temperature.
  • the tape core F extending in the vertical direction is held.
  • the tape core F tilted with respect to the vertical direction is held in the core holding section. 123 may be held.
  • the range that does not bend due to its own weight is a range determined by conditions such as the mass and heating temperature of the tape core wire F on the tip side of the heated region. That is, the vertical direction in the present invention includes not only the vertical direction but also a direction inclined from the vertical direction in a range where the tape core wire F is not bent by its own weight in bending.
  • the tape core wire F that extends in the vertical direction or substantially the vertical direction with the tip of the tape core wire F at the lower side is formed by the core wire holding portion 123. It is preferable to hold.
  • the contact side end 143a of the bending arm 143 is in contact with the tape core F at an intermediate portion between the bending region A and the tip of the tape core F, and applies a force. If it is a lower part than the processing region A, a force may be applied by contacting another part of the tape core F.
  • the position of the arc discharge electrode 133 is fixed and the core wire holding portion 123 is moved downward, but the core wire holding portion 123 is fixed and a pair of arcs are fixed.
  • the discharge electrode 133 may be configured to move upward.
  • both the core wire holding part 123 and the pair of arc discharge electrodes 133 may be moved simultaneously in the vertical direction. Furthermore, it is good also as a structure which fixes both the core wire holding
  • the height position of the rotary unit 14 is fixed, but the height position may be changed. These modifications can be combined as appropriate.
  • An L-shaped bracket made of aluminum was prepared as the L-shaped bracket 11 shown in FIG.
  • a ball screw type automatic X-axis stage driven by a stepping motor was prepared as the fiber holding unit 12 for holding the optical fiber f, and was fixed to the wall surface of the aluminum L-shaped bracket (the standing portion 11a shown in FIG. 1).
  • the rotating unit 14 an automatic ⁇ -axis rotating stage driven by a stepping motor was prepared, and the automatic ⁇ -axis rotating stage was fixed to the bottom surface of the aluminum L-shaped bracket (the pedestal portion 11b shown in FIG. 1).
  • a U-shaped bracket made of glass epoxy was prepared as the U-shaped bracket 132 shown in FIG.
  • Each of the pair of arc discharge electrodes was connected to an arc discharge power source (an optical fiber fusion device manufactured by Furukawa Electric). Further, both the cathode and anode electrode rods of the arc discharge electrode were fixed facing the U-shaped bracket made of glass epoxy, and the U-shaped bracket was fixed to the wall surface of the L-shaped bracket.
  • Quartz optical fiber (GI62.5 multimode, cladding diameter 0.125 mm, coating outer diameter 0.245 mm, manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.) was used as the optical fiber, and the coating was removed up to 100 mm from the tip. And the front-end
  • the distance between the optical fiber and the straight line connecting the tip of the arc discharge electrode was adjusted to about 1 mm so that the optical fiber was red hot without contact by arc discharge.
  • the moving speed of the automatic X stage was set to 2 (mm / s), and the automatic ⁇ axis stage was controlled to rotate 90 degrees while performing arc discharge.
  • the experiment was repeated by changing the angular velocity ⁇ of the automatic ⁇ -axis stage in six steps from 1.55 to 0.85, and the values of the bending radius and bending loss of the bent optical fiber were measured. .
  • ⁇ Comparative example> The optical transmission medium bending apparatus used in the example is rotated 90 degrees, and the wall surface of the L-shaped bracket is used as the bottom surface (the optical transmission medium bending apparatus is rotated 90 degrees clockwise in FIG. 1), and extends in the horizontal direction.
  • the optical fiber to be held was held on an automatic X axis stage. Other than that, the optical fiber of the comparative example which performed bending like the Example was obtained.
  • the actual measurement results are shown in Table 1.
  • Table 1 shows an example in which the angular velocity ⁇ is changed for each horizontal row.
  • the leftmost column shows the value of the angular velocity ⁇
  • the rightmost column shows the theoretical value (mm) of the radius of curvature obtained by the angular velocity ⁇ .
  • This theoretical value is a value obtained by the above equation (3).
  • the results of measuring the radius of curvature and bending loss (dB) of the optical fibers obtained in Examples and Comparative Examples are shown, respectively.
  • the bending loss is low when the bending accuracy of the optical fiber is high.
  • ⁇ Evaluation> As can be seen from Table 1, at any angular velocity ⁇ from 1.55 to 0.85, a radius of curvature closer to the theoretical value was obtained in the example than in the comparative example. Further, at any angular velocity ⁇ , the bending loss can be greatly reduced in the example as compared with the comparative example. Furthermore, in the example, the bending loss could be 1 dB or less at all the angular velocities

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Abstract

光伝送媒体のベンディングロスを低減させた光伝送媒体曲げ加工装置において、先端を下方側にして上下方向に延在するテープ心線Ｆの、該先端よりも上方の曲げ加工領域Ａを、上下方向に沿って部分的に順次加熱するアーク放電電極１３３と、テープ心線Ｆの、曲げ加工領域Ａよりも上方部位を保持する心線保持部１２３と、曲げ加工領域Ａが加熱されている状態でテープ心線Ｆに力を加え、テープ心線Ｆを曲げ加工領域Ａで曲げる曲げアーム１４３とを備えた。

Description

光伝送媒体曲げ加工装置および光伝送媒体曲げ加工方法
　本発明は、光伝送媒体の曲げ加工領域が加熱されている状態で、その光伝送媒体を曲げる光伝送媒体曲げ加工装置および光伝送媒体曲げ加工方法に関する。
　光ファイバ等の光伝送媒体を成形する技術に関しては、例えば、特許文献１および特許文献２に記載された技術が知られている。
　特許文献１には、水平方向に延在する光伝送媒体の一部分を加熱しながら光伝送媒体の下方に配置した成形治具にその一部分を押し付け、成形治具に沿わせて光伝送媒体を曲げ加工する技術が記載されている。
　また、特許文献２には、水平方向に延在する光伝送媒体の一部分をアーク放電を利用して加熱し、光伝送媒体を曲げ加工する技術が記載されている。
特開２０１０－７２０４４号公報 国際公開第２０１０／０４４２７３号
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、光伝送媒体を成形治具に押し付けながら光伝送媒体を曲げるので、成形治具と接触した部分に細かなクラックなどの傷が生じやすくなる。クラックなどの傷があると、光伝送媒体の曲げ加工した部分が折れ易くなるおそれがある。
　また、特許文献２の技術は、成形治具を使用しないで曲げ加工を行っているのでクラックなどの傷は生じにくいものの、加熱した光伝送媒体が所望の形状とは異なる形状に自重で曲がってしまうことがあり、光の伝送時に光伝送媒体のベンディングロスが大きくなってしまうことがある。
　本発明は上記事情に鑑み、光伝送媒体に傷が生じにくく、かつ、光伝送媒体を所望の形状に曲げるための精度を向上することにより、光伝送媒体のベンディングロスを低減させた光伝送媒体曲げ加工装置、光伝送媒体曲げ加工方法を提供することを目的とする。
　上記目的を解決する本発明の光伝送媒体曲げ加工装置は、先端を下方側にして上下方向に延在する光伝送媒体の、該先端よりも上方の曲げ加工領域を加熱する加熱手段と、
　前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域よりも上方部位を保持する保持手段と、
　前記曲げ加工領域を加熱した状態で前記光伝送媒体に力を加え、該光伝送媒体を該曲げ加工領域で曲げる曲げ手段とを備えたことを特徴とする。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工装置によれば、上下方向に延在する光伝送媒体の曲げ加工領域を曲げるので、曲げ加工領域を下方から支持する成形治具が不要になり、その成形治具によって光伝送媒体に傷が生じることが防止される。また、光伝送媒体が自重によって意図した曲げ形状とは異なる形状に曲がってしまうことも抑制できるので、曲げ加工領域を所望の形状に精度よく曲げて、光伝送媒体のベンディングロスを低減することができる。
　ここで、前記加熱手段は、前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域よりも上下方向の長さが短い被加熱領域を上下方向に沿って部分的に順次加熱するものであってもよい。
　また、前記曲げ手段は、前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域よりも下方部位に、前記曲げ加工領域が加熱されている状態で前記光伝送媒体に力を加え、該光伝送媒体を該曲げ加工領域で曲げるものであってもよい。
　また、前記光伝送媒体は、幅方向に等間隔に並べられた複数本の光伝送線を一つにまとめたものであってもよい。
　また、前記光伝送媒体および前記加熱手段のうちの少なくとも一方を上下方向に移動させ、該加熱手段に、前記曲げ加工領域を上下方向に沿って部分的に順次加熱させる移動手段を備えてもよい。
　ここで、前記移動手段が、前記保持手段を下方向へ移動させるものであってもよい。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工装置において、前記曲げ手段は、前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域と前記先端との中間部位に力を加えるものであることが好ましい。
　曲げ手段が上記中間部位、つまり光伝送媒体の、曲げ加工領域よりも先端側部分における重心部位に力を加えているので、曲げ加工中にその先端側部分の自重を曲げ手段でバランスよく受けることができ、曲げ加工領域に該自重が及ぼす影響がより減少する。自重の影響がより減少するので、曲げ加工領域を所望の形状に精度よく曲げて、光伝送媒体のベンディングロスを低減することができる。
　また、前記曲げ手段は、前記光伝送媒体の先端を、前記曲げ加工領域が加熱されている状態で回動させるものであってもよい。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工装置において、前記曲げ手段は、前記曲げ加工領域が前記加熱手段に接近する方向に力を加えるものであることが好ましい。
　こうすることで、光伝送媒体の曲げ加工領域が加熱手段から離間することがなく、曲げ加工領域の加熱不足による曲げ加工不良の発生が防止される。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工装置において、前記加熱手段は、前記曲げ加工領域を非接触で加熱するものであってもよい。
　光伝送媒体を非接触で加熱するので、加熱手段と光伝送媒体の接触により光伝送媒体にクラックが生じることを防止できる。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工装置において、前記加熱手段は、アーク放電電極であってもよい。
　また、上記目的を解決する本発明の光伝送媒体曲げ加工方法は、先端を下方側にして上下方向に延在する光伝送媒体を保持手段にセットするセット工程と、
　前記光伝送媒体の、前記保持手段と前記先端との間の曲げ加工領域を加熱した状態で、該光伝送媒体に力を加え、該光伝送媒体を該曲げ加工領域で曲げる曲げ加工工程とを有することを特徴とする。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工方法によれば、成形治具が不要になり、その成形治具によって光伝送媒体に傷が生じることが防止される。また、光伝送媒体の曲げ加工領域を所望の形状に精度よく曲げて、光伝送媒体のベンディングロスを低減することができる。
　ここで、前記曲げ加工工程は、前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域よりも下方部位に力を加え、該光伝送媒体を該曲げ加工領域で曲げる工程であってもよい。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工方法において、前記曲げ加工工程は、前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域と前記先端との中間部位に力を加えて該光伝送媒体を曲げる工程であってもよい。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工方法において、前記曲げ加工工程は、前記曲げ加工領域が該曲げ加工領域を加熱する加熱手段に接近する方向に、力を加える工程であってもよい。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工方法において、前記曲げ加工工程は、前記曲げ加工領域を非接触で加熱する工程であってもよい。
　本発明の光伝送媒体曲げ加工方法において、前記曲げ加工工程は、前記曲げ加工領域をアーク放電電極で加熱する工程であってもよい。
　本発明によれば、光伝送媒体にクラック等のキズが生じにくく、かつ、光伝送媒体を所望の形状に曲げるための精度を向上することにより、光伝送媒体のベンディングロスを低減させた光伝送媒体曲げ加工装置および光伝送媒体曲げ加工方法を提供することができる。
本発明の光伝送媒体曲げ加工装置の一実施形態である光伝送媒体曲げ加工装置の側面図である。 図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置の正面図である。 図２示す光伝送媒体曲げ加工装置を、台座部を透過して下側から見た底面図である。 本発明の光伝送媒体曲げ加工装置の回路構成を表すブロック図である。 （ａ）は、光ファイバと回転ステージの回転中心とを示す拡大図であり、（ｂ）は、一対のアーク放電電極によって加熱されているテープ心線を模式的に示す図である。 図１の状態から曲げアームを４５度回転させた様子を示す図である。 図１の状態からか曲げアームを９０度回転させた様子を示す図である。 図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置の変形例を示す側面図である。
　以下、図面を参照して本発明の光伝送媒体曲げ加工装置の一実施形態を説明するとともに、その光伝送媒体曲げ加工装置を用いた光伝送媒体曲げ加工方法について説明する。この実施形態では一定の曲率半径で光伝送媒体を曲げ加工する場合を例にあげて説明する。
　図１は本発明の光伝送媒体曲げ加工装置の一実施形態である光伝送媒体曲げ加工装置の側面図であり、図２は図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置の正面図である。なお、各図には、光伝送媒体曲げ加工装置の各軸方向等を示す矢印を記載している。
　図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置１０は、テープ心線Ｆを折り曲げる装置である。テープ心線Ｆは、延在方向（図１における上下方向、光伝送媒体曲げ加工装置１０のＸ軸方向）に直交する幅方向（図１における紙面に対して直交する方向、光伝送媒体曲げ加工装置１０のＹ軸方向）に等間隔に並べられた複数本のガラス製の光ファイバｆを一つにまとめた光ファイバ構造体であって、本発明にいう光伝送媒体の一例に相当する。この光伝送媒体曲げ加工装置１０は、複数本の光ファイバｆを一度に曲げ加工することができる装置である。なお、曲げ加工を施す光ファイバは、ガラス、プラスチック等のいずれの材料からなるものであってもよく、用途に応じて適宜選択することができる。ただし、屈曲を正確に保つには、ガラス製の光ファイバが好ましい。また、一度に加工される光ファイバの本数に制限はなく、単心の光ファイバであってもよい。
　図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置１０は、Ｌ字型ブラケット１１、ファイバ保持ユニット１２、電極ユニット１３、および回転ユニット１４を有する。Ｌ字型ブラケット１１は、立設部１１ａと台座部１１ｂとから構成されている。立設部１１ａには、ファイバ保持ユニット１２および電極ユニット１３が取り付けられている。
　ファイバ保持ユニット１２は、立設部１１ａに固定された保持基台１２１と、保持位置調整台１２２と、心線保持部１２３とを備えている。保持位置調整台１２２は、Ｘ軸方向に移動自在に保持基台１２１に取り付けられている。なお、図１に示すように、本実施形態における光伝送媒体曲げ加工装置１０のＸ軸方向は重力のかかる方向と平行な方向、すなわち鉛直方向である。保持基台１２１には、保持位置調整台１２２をＸ軸方向に移動させる移動機構１２４が組み付けられている。この移動機構１２４は、例えば回転運動を直動運動に変換するボールネジである。移動機構１２４には、保持ユニット用モータ１２５が接続されている。保持ユニット用モータ１２５を駆動することで、移動機構１２４が動作して保持位置調整台１２２は任意の速度でＸ軸方向に移動する。心線保持部１２３は、保持位置調整台１２２に取り付けられている。保持位置調整台１２２は、不図示の調整機構を備えている。この調整機構は、心線保持部１２３のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、およびα軸方向（Ｘ軸を回転中心軸とした回転方向）の位置を微調整するものである。テープ心線Ｆは、心線保持部１２３によって保持される。この心線保持部１２３は、本発明にいう保持手段の一例に相当する。
　テープ心線Ｆは、先端から所定長（例えば、１００ｍｍ）にわたって被覆Ｆ１を除去した状態で、被覆Ｆ１の存在する部分を心線保持部１２３が保持することで心線保持部１２３にセットされる。なお、後述する曲げ加工領域Ａの被覆Ｆ１が除去されていれば、テープ心線Ｆの先端部分に被覆Ｆ１を残して心線保持部１２３にテープ心線Ｆをセットしてもよい。図１および図２では、図の下側がテープ心線Ｆの先端側になり、図の上側がテープ心線Ｆの後端側になる。なお、図示省略されているが、テープ心線Ｆは後端側にさらに続くものである。テープ心線Ｆの、被覆Ｆ１が除去された部分は、個々の光ファイバｆが露出しているが、後端側は被覆されていることから、この部分でも、テープ心線Ｆは幅方向に等間隔に並んでいる。
　図１に示すように、テープ心線Ｆは、鉛直方向に延在した状態で心線保持部１２３にセットされる。本実施形態における鉛直方向は、本発明の上下方向の一例に相当する。心線保持部１２３にセットされたテープ心線Ｆの、心線保持部１２３によって保持された部分よりも先端側の部分は、テープ心線Ｆの剛性により下方に向かって直線性が維持されている。
　ここで、図１及び図２とともに図３も参照して説明を続ける。
　図３は、図２に示す光伝送媒体曲げ加工装置１０を、台座部１１ｂを透過して下側から見た底面図である。
　電極ユニット１３は、電極位置調整台１３１、コの字型ブラケット１３２及び一対のアーク放電電極１３３を有する。電極位置調整台１３１は立設部１１ａに固定されている。コの字型ブラケット１３２は、電極位置調整台１３１に取り付けられている。電極位置調整台１３１は、不図示の調整機構を備えている。この調整機構は、コの字型ブラケット１３２のＸ軸方向およびＺ軸方向の位置を微調整するものである。一対のアーク放電電極１３３は、Ｙ軸方向に間隔をあけて電極先端１３３ａを対向させ、コの字型ブラケット１３２に固定されている。この一対のアーク放電電極１３３は、本発明にいう加熱手段の一例に相当する。一対のアーク放電電極１３３は、テープ心線Ｆの先端と心線保持部１２３との間に存在する曲げ加工領域Ａ（各光ファイバｆの、図２における二点鎖線で囲まれた領域に存在する部分）を鉛直方向に沿って、部分的に順次アーク放電により非接触で加熱する。この曲げ加工領域Ａは、テープ心線Ｆの、曲げ加工が行われる領域であり、その鉛直方向の長さは、曲げ加工の際に心線保持部１２３がＸ軸方向に移動する長さと等しい。なお、テープ心線Ｆの部分的に加熱される領域（以下、被加熱領域と称する）の鉛直方向の長さは、曲げ加工領域Ａにおける鉛直方向の長さよりも短い。一対のアーク放電電極１３３は、非接触でテープ心線Ｆを加熱するので、テープ心線Ｆに傷をつけるおそれがない。
　図１に示すように、台座部１１ｂには、回転ユニット１４が取り付けられている。回転ユニット１４は、台座部１１ｂに固定されたフレーム１４１と、フレーム１４１に回転自在に設けられた回転ステージ１４２と、回転ステージ１４２に固定された曲げアーム１４３とから構成されている。この回転ステージ１４２は、不図示の回転ユニット用モータを備えている。この回転ユニット用モータを駆動することで回転ステージ１４２が任意の角速度で回転する。曲げアーム１４３は、テープ心線Ｆに接触し、そのテープ心線Ｆに力を加えることでテープ心線Ｆの曲げ加工を行う。したがって、曲げアーム１４３が、本発明にいう曲げ手段の一例に相当する。
　図１に示すように、曲げアーム１４３のテープ心線Ｆとの接触側端部１４３ａは、側面視で円弧状に形成されている。その接触側端部１４３ａは、テープ心線Ｆの曲げ加工領域Ａとテープ心線Ｆの先端との中間部位でテープ心線Ｆと接触し、回転ステージ１４２の回転に伴いテープ心線Ｆに力を加える。この曲げ加工領域Ａとテープ心線Ｆの先端との中間部位は、曲げ加工領域Ａよりも先端側部分（テープ心線Ｆの下側部分）における重心部位である。曲げアーム１４３が、この重心部位に力を加えることで、曲げ加工中にその先端側部分の自重を曲げアーム１４３でバランスよく受けることができる。上記先端側部分の自重を曲げアーム１４３でバランスよく受けることで、テープ心線Ｆの曲げ加工領域Ａを所望の曲率半径に精度よく曲げることができる。すなわち、重心部位以外に力を加えた場合、力を加えた所からテープ心線Ｆの先端までの自重と、力を加えた所から被加熱領域までの自重との差異により、テープ心線Ｆの被加熱領域よりも先端側に、力を加えた所を回転中心とした回転モーメントが生じてしまう。この回転モーメントが大きいと、曲げアーム１４３が加えている力の方向とは異なる方向にテープ心線Ｆの変形が生じるおそれがある。本実施形態では、上記重心部位に力を加えることで、回転モーメントを極めて小さくしている。
　図１に示すように曲げアーム１４３は、アーク放電電極１３３とは反対側からテープ心線Ｆに接触し、そのテープ心線Ｆの曲げ加工領域Ａ（図２参照）がアーク放電電極１３３に接近する方向に力を加えることでテープ心線Ｆの曲げ加工を行う。すなわち、図１に示すＸ－Ｚ平面において、曲げアーム１４３は、一対のアーク放電電極１３３の電極先端１３３ａを結ぶ直線にテープ心線Ｆの曲げ加工領域Ａが接近する方向に力を加える。この方向に曲げアーム１４３が力を加えることで、光伝送媒体の曲げ加工領域Ａがアーク放電電極１３３から離間することがなくなり、曲げ加工領域の加熱不足による曲げ加工不良の発生が防止される。
　図４は、光伝送媒体曲げ加工装置１０の回路構成を表すブロック図である。
　制御部１５は、回転ユニット用モータ制御回路１６、保持ユニット用モータ制御回路１７、および放電制御回路１８それぞれに接続されている。また、制御部１５は、内部にＣＰＵ（中央演算処理装置）１５１とメモリ１５２を備えている。このメモリ１５２には、光伝送媒体曲げ加工装置１０の動作プログラムが記憶されている。ＣＰＵ１５１は、メモリ１５２に記憶された動作プログラムを読み出し、その動作プログラムに従って各制御回路に指令を出すものである。回転ユニット用モータ制御回路１６は、ＣＰＵ１５１からの指令に従い回転ユニット用モータの回転数を制御する回路である。保持ユニット用モータ制御回路１７は、ＣＰＵ１５１からの指令に従い保持ユニット用モータ１２５の回転数を制御する回路である。放電制御回路１８は、ＣＰＵ１５１からの指令に従い一対のアーク放電電極１３３に加える電圧または電流の大きさを制御する回路である。
　続いて、光伝送媒体曲げ加工装置１０を用いた光伝送媒体曲げ加工方法について説明する。ここで説明する光伝送媒体曲げ加工方法は、セット工程と曲げ加工工程とを有する。
　セット工程では、図２に示すように、残った被覆Ｆ１の端部が一対のアーク放電電極１３３よりも上方に配置されるように、鉛直方向に延在するテープ心線Ｆを心線保持部１２３にセットする。
　次に、テープ心線ＦのＸ軸方向、Ｙ軸方向およびα軸方向を、保持位置調整台１２２の調整機構を用いて適宜調整する。続いて、テープ心線ＦのＺ軸方向の位置を調整する。
　図５（ａ）は、光ファイバと回転ステージの回転中心とを示す拡大図である。
　図５（ａ）に示すように、光ファイバｆと回転ステージ１４２の回転中心１４２ａとの距離を、Ｚ軸方向に所望の曲率半径ｒだけ離した距離になるように、保持位置調整台１２２の調整機構を用いて調整する。最後に一対のアーク放電電極１３３の電極先端１３３ａを結ぶ直線とセットされたテープ心線Ｆとの離間距離を、電極位置調整台１３１の調整機構を用いて調整する。
　ここで、図５（ｂ）を用いて一対のアーク放電電極１３３の電極先端１３３ａを結ぶ直線とテープ心線Ｆとの離間距離について説明する。図５（ｂ）は、一対のアーク放電電極によって加熱されているテープ心線Ｆを模式的に示す図である。
　一対のアーク放電電極１３３の間で発生したアーク放電による温度分布は、一対のアーク放電電極１３３の間の中心から離れていくのに従って次第に温度が低下した分布になり、一対のアーク放電電極１３３の間の中心が高温域Ｈ、その高温域の周囲が中温域Ｍ、その中温域の周囲が低温域Ｌになる。なお、ここに言う高温域Ｈは、テープ心線Ｆが損傷してしまう程、高温となる領域である。図５に示すように、このアーク放電による各温域の温度分布は、光伝送媒体曲げ加工装置１０の下から見ると、それぞれＹ軸方向に長軸を有する長円状になる。テープ心線Ｆの屈曲に好適な温度域は中温域Ｍであり、低温域Ｌでは温度が低すぎてテープ心線Ｆを曲げることが困難になる。幅方向に並んだ複数本の光ファイバｆを一対のアーク放電電極１３３の間の中心を横切るように並べると、高温域Ｈに入ってしまう光ファイバｆが存在してしまい、その光ファイバｆが損傷してしまう。従って、上記Ｙ軸方向に並んだ複数本の光ファイバｆの全てが高温域Ｈから外れている必要がある。つまり、アーク放電電極１３３の電極先端１３３ａを結ぶ直線と各光ファイバｆのＺ軸方向の距離（離間距離）は、光ファイバｆの全てが少なくとも高温域Ｈから外れる距離とする必要がある。
　曲げ加工工程では、制御部１５からの指令に従って各制御回路が動作し、一対のアーク放電電極１３３の間で発生したアーク放電によってテープ心線Ｆを非接触で加熱しながら、テープ心線Ｆに曲げ加工を施す。制御部１５は、放電制御回路１８に指令を出してアーク放電電極１３３にアーク放電を開始させ、テープ心線Ｆを非接触で加熱する。続いて、制御部１５は、回転ユニット用モータ制御回路１６に駆動指令を出す。そして、曲げアーム１４３の接触側端部１４３ａがテープ心線Ｆと接触した図１の状態となったら、保持ユニット用モータ制御回路１７に駆動指令を出す。これらの指令に基づいて、各モータが駆動を開始し、心線保持部１２３が任意の速度で下方に移動し、回転ステージ１４２も任意の速度で図１において反時計回りに回転する。すなわち、曲げアーム１４３が、テープ心線Ｆの曲げ加工領域Ａとテープ心線Ｆの先端との中間部位でテープ心線Ｆと接触してテープ心線Ｆに力を加え、テープ心線Ｆの先端を図１にいて反時計回りに回転させる。テープ心線Ｆは、その曲げ加工領域Ａを連続的に加熱され、微小な曲げ加工が連続して屈曲部分が形成される。なお、心線保持部１２３の移動速度と回転ステージ１４２の移動速度は、後述するように求める曲率半径ｒに対応した速度比となっている。
　曲げ加工工程では、テープ心線Ｆの曲げ加工領域Ａがアーク放電電極１３３に接近する方向に曲げアーム１４３が力を加えることでテープ心線Ｆの曲げ加工を行う。図５に、白抜きの矢印で力を加える方向を示す。この図５に示すように、幅方向に並んだ光ファイバｆのうち、幅方向端部の光ファイバｆの被加熱領域が低温域Ｌに存在する場合がある。この場合、この幅方向端部の光ファイバｆは加熱不足で曲げ加工ができないことになる。
　この被加熱領域が低温域Ｌに存在する光ファイバｆの、心線保持部１２３で保持された部分より先端側の部分は、回転ステージ１４２の回転に伴って、心線保持部１２３の下端付近を中心にして回転方向側に撓む。本実施形態では、曲げ加工領域Ａがアーク放電電極１３３に接近する方向に曲げアーム１４３で力を加えているので、より高い温域に接近する方向に光ファイバｆの上記先端側の部分が撓むことになる。この撓みにより、光ファイバｆの、低温域Ｌに存在していた被加熱領域を中温域Ｍに入れることができる。被加熱領域が中温域Ｍに存在する光ファイバｆは、その被加熱領域で軟化して曲がるので、それ以上撓むことがなく、高温域Ｈに入ってしまうことはない。図５において、幅方向端部にある光ファイバｆは曲げアーム１４３が力を加える前は低温域Ｌにあるが、回転ステージ１４２の回転に伴って中温域Ｍに入り、所望の曲げ加工がおこなわれる。
　図６は曲げアーム１４３の接触側端部１４３ａがテープ心線Ｆと接触した図１の状態から曲げアーム１４３を反時計回りに４５度回転させた様子を示す図であり、図７は図１の状態から曲げアーム１４３を反時計回りに９０度回転させた様子を示す図である。
　図６～図７に示すように、テープ心線Ｆの被加熱領域は、心線保持部１２３の移動速度と曲げアーム１４３の角速度に応じた曲率半径で曲げられ、幅方向に並んだ総ての光ファイバｆが同じ曲率半径で曲げられる。したがって、心線保持部１２３の移動速度と曲げアーム１４３の角速度とを所望の速度にしておくことで、上記幅方向に並んだ総ての光ファイバｆを、所望の曲率半径ｒに精度よく曲げることができる。
　なお、心線保持部１２３の移動速度と回転ステージ１４２の角速度および光ファイバｆの曲げ加工部分の曲率半径の関係は以下のように求めることができる。
　心線保持部１２３の移動距離をＳ（ｍｍ）とし、所望の曲率半径をｒ（ｍｍ）とする。なお、この移動距離Ｓは、曲げ加工領域Ａの鉛直方向の距離と同一である。
　光ファイバｆの曲げ加工部分の屈曲角度をθ（ｒａｄ）とすると、光ファイバｆの屈曲部分の長さはｒ・θ（ｍｍ）となる。
　ここで、移動距離Ｓと曲げ加工部分の長さｒ・θは一致するのでＳ＝ｒ・θとなる。
　これを単位時間当たりの変化で表すと、
ｄＳ／ｄｔ＝（ｒ・ｄθ）／ｄｔ・・・（１）
となる。
　ｄＳ／ｄｔは心線保持部１２３の移動速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）であり、ｄθ／ｄｔは回転ステージ１４２の角速度ω（ｒａｄ／ｓ）であるので、（１）式は
Ｖ＝ｒω・・・（２）
と表すことができる。
　したがって、曲率半径ｒは
ｒ＝Ｖ／ω・・・（３）
と表すことができる。
　このように、心線保持部１２３の移動速度Ｖと回転ステージ１４２の角速度ωとの速度比は、所望の曲率半径ｒから求めることができる。
　したがって、例えば移動速度Ｖを一定とすれば、曲率半径ｒを小さくする場合は角速度ωを速くし、曲率半径を大きくするする場合は角速度ωを遅くすればよい。
　なお、曲げ加工の途中で移動速度Ｖまたは角速度ωを変更することで、複数の曲率半径で構成された任意の屈曲形状を有する光ファイバｆを得ることもできる。
　曲げ加工工程が終了したら、自然冷却を行い、その後、テープ心線Ｆを光伝送媒体曲げ加工装置１０から取り外すことで、テープ心線Ｆの曲げ加工が終了する。以上説明した光伝送媒体成形方法を用いて、屈曲したテープ心線Ｆを製造することができる。
　なお、本発明の光伝送媒体成形方法を繰り返すことで、屈曲を２箇所以上に持つ光伝送媒体を製造することも可能である。具体的には光伝送媒体の複数箇所を順に屈曲させることで蛇行形状の光ファイバを形成することができる。このように光路を自在に変更した光伝送媒体を用いれば、省スペースの光回路を作製することが可能になる。
　以上説明したように、本実施形態の光伝送媒体曲げ加工装置１０によれば、テープ心線Ｆの被加熱領域で、成形治具などと接触することなく曲げ加工をおこなうので、テープ心線Ｆにクラッドなどの傷がつくおそれがない。
　また、本実施形態の光伝送媒体曲げ加工装置１０では、鉛直方向に延在した状態でセットされたテープ心線Ｆを曲げ加工しているので、所望の形状に曲げるための精度が向上する。すなわち、水平方向に延在した状態でセットされたテープ心線Ｆを曲げ加工する場合は、テープ心線Ｆを構成する各光ファイバｆの、被加熱領域より先端側の自重が、光ファイバｆの延在方向と直交する方向に作用して、被加熱領域に光ファイバｆを曲げる力が加わる。この力により、被加熱領域で軟化した光ファイバｆが屈曲してしまい、曲げアームの角速度ωよりも早い曲げ速度で曲げが進行する場合がある。この場合、意図する曲げ方（曲げ速度）に反して光ファイバｆが自重で屈曲してしまい、所望の形状に曲げることができない。本実施形態の光伝送媒体曲げ加工装置１０では、鉛直方向に延在するテープ心線Ｆに曲げ加工を行うので、曲げ加工の最初の段階では、テープ心線Ｆを構成する各光ファイバｆの、被加熱領域より先端側の自重は、光ファイバｆを引き延ばす方向（図１における下方向）にのみ作用して光ファイバｆを曲げる方向に作用することがない。また、曲げ加工が進んだ段階では、曲げアーム１４３が被加熱領域よりも先端側の自重を支えつつ曲げ加工を行うので自重の影響が減少する。自重の影響が減少するので、被加熱領域で軟化した光ファイバｆが自重で屈曲することが抑制され、所望の形状に精度よく曲げ加工を行うことができ、曲げ加工を行ったテープ心線Ｆのベンディングロスを低減することができる。
　また、本実施形態によれば、テープ心線Ｆの被加熱領域がかなり軟化しても、自重で屈曲することが抑制されるので、一対のアーク放電電極１３３の電極先端１３３ａを結ぶ直線とテープ心線Ｆとの離間距離を厳密に管理する必要がなくなる。すなわち、水平方向に延在した状態でセットされたテープ心線Ｆを曲げ加工する場合は、テープ心線Ｆを構成する各光ファイバｆが被加熱領域で軟化すればするほど自重により屈曲する速度が速くなり、曲げアームの角速度ωよりも早い速度で屈曲が進行してしまう。このため、加熱温度が例えば徐冷点以上軟化点未満となるように、テープ心線Ｆを構成する全ての光ファイバｆとアーク放電電極１３３との間の離間距離を厳密に管理する必要がある。なお、ここにいう軟化点は、ＪＩＳ　Ｒ　３１０３－１に準拠して測定した値であり、徐冷点は、ＪＩＳ
　Ｒ　３１０３－２に準拠して測定した値である。本実施の形態では、鉛直方向に延在する光ファイバｆに曲げ加工を行うので、自重で屈曲することが抑制され、光ファイバｆが被加熱領域でかなり軟化しても所望の形状に精度よく曲げ加工を行うことができる。すなわち、自重により屈曲することが抑制されるので、軟化点を多少超える温度まで加熱しても所望の形状に精度よく曲げ加工を行うことができる。曲げ加工を行う際に許容される加熱温度の範囲が広がるので、光ファイバｆを一対のアーク放電電極１３３にかなり近づけても所望の形状に精度良く曲げ加工を行うことができる。その結果として、一対のアーク放電電極１３３の電極先端１３３ａを結ぶ直線と光ファイバｆとの離間距離を、水平方向に延在した状態でセットされたテープ心線Ｆに曲げ加工を行う場合と比較して厳密に管理する必要がなくなる。
　本発明は上述の実施の形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。例えば、これまでの説明では、一対のアーク放電電極１３３を用いているが、一対のアーク放電電極１３３に代えて、図８に示すように、発熱体１３５を用いて各光ファイバｆを加熱してもよい。
　図８は、図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置の変形例を示す側面図である。
　この図８に示した変形例では、これまで説明した構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明を省略する。発熱体１３５は、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等の耐熱性の高いセラミック材料により構成され、そのセラミック材料の内部に抵抗発熱ヒータを備えている。この発熱体１３５は、発熱体１３５の加熱面１３５ａと各光ファイバｆとの間にわずかな隙間をあけて角柱状ブラケット１３６に固定され、加熱面１３５ａから放射した熱で各光ファイバを加熱するものである。なお、この発熱体１３５に代えて、各光ファイバｆを非接触で加熱する他の加熱手段（例えば、バーナー等）を用いてもよい。さらに、発熱体１３５を各光ファイバｆと接触させて加熱してもよく、その他の接触式の加熱手段を用いてもよい。ただし、高温で効率よく光ファイバを加熱する観点からみれば、アーク放電電極が好ましい。
　また、本実施形態では鉛直方向に延在するテープ心線Ｆを保持したが、テープ心線Ｆが自重で屈曲しない範囲であれば、鉛直方向に対し傾斜したテープ心線Ｆを心線保持部１２３で保持してもよい。この自重で屈曲しない範囲は、テープ心線Ｆの、被加熱領域よりも先端側の質量や加熱温度などの条件によって定まる範囲である。すなわち、本発明における上下方向とは、鉛直方向だけではなく、曲げ加工においてテープ心線Ｆが自重で屈曲しない範囲で鉛直方向から傾斜した方向も含む。ただし、鉛直方向に近くなるほど自重の影響を低減させることができるので、テープ心線Ｆの先端を下方側にして鉛直方向或いはほぼ鉛直方向に延在するテープ心線Ｆを心線保持部１２３で保持することが好ましい。
　また、本実施例では、曲げアーム１４３の接触側端部１４３ａは、曲げ加工領域Ａとテープ心線Ｆの先端との中間部位でテープ心線Ｆと接触して力を加えているが、曲げ加工領域Ａよりも下方部位であれば、テープ心線Ｆの他の部位に接触して力を加えてもよい。
　また、本実施形態では、曲げ加工において、アーク放電電極１３３の位置を固定して心線保持部１２３を下方に向かって移動する構成としたが、心線保持部１２３を固定して一対のアーク放電電極１３３を上方に向かって移動する構成としてもよい。或いは、心線保持部１２３と一対のアーク放電電極１３３の両方を同時に鉛直方向に移動する構成としてもよい。さらに、心線保持部１２３および一対のアーク放電電極１３３の両方を固定して曲げ加工を行う構成としてもよい。また、曲げアーム１４３をＬ字型ブラケット１１に固定し、心線保持部１２３を回転させるステージを設け、回転中心１４２ａを中心として心線保持部１２３を回転する構成としてもよい。さらに、曲げアーム１４３と心線保持部１２３の両方が回転する構成としてもよい。
　また、本実施形態では、回転ユニット１４の高さ位置は固定であるが、この高さ位置を変更できるようにしてもよい。なお、これらの変形を適宜組み合わせることも可能である。
　以下、実施例を用いてさらに説明する。
＜実施例＞
　図１に示すＬ字型ブラケット１１としてアルミニウム製のＬ字型ブラケットを用意した。光ファイバｆを保持するファイバ保持ユニット１２としてステッピングモータ駆動のボールネジ式の自動Ｘ軸ステージを用意し、アルミニウム製のＬ字型ブラケットの壁面（図１に示す立設部１１ａ）に固定した。また、回転ユニット１４として、ステッピングモータで駆動する自動θ軸回転ステージを用意し、その自動θ軸回転ステージをアルミニウム製のＬ字型ブラケットの底面（図１に示す台座部１１ｂ）に固定した。
　さらに、図１に示すコの字型ブラケット１３２としてガラスエポキシ製のコ字型ブラケットを用意した。一対のアーク放電電極は、それぞれアーク放電用電源（古河電工社製光ファイバ融着装置を転用）に接続した。また、アーク放電電極の陰極、陽極両方の電極棒をガラスエポキシ製のコ字型ブラケットに向かい合わせで固定し、そのコ字状ブラケットをＬ字型ブラケットの壁面に固定した。
　光ファイバは石英光ファイバ（ＧＩ６２．５マルチモード、クラッド径０．１２５ｍｍ、被覆外径０．２４５ｍｍ、古河電工社製）を用い、先端から１００ｍｍのところまで、被覆を除去した。そして、先端を下方に向けて鉛直方向に延在させ、被覆の残る後端側を自動Ｘ軸ステージに固定した。
　また、アーク放電電極の電極先端を結ぶ直線と光ファイバとの離間距離を約１ｍｍに調節し、アーク放電により光ファイバが非接触で赤熱するようにした。
　自動Ｘステージの移動速度を２（ｍｍ／ｓ）とし、アーク放電をさせながら、自動θ軸ステージを９０度回転させるように制御した。
　自動θ軸ステージの角速度ωを１．５５から０．８５まで６段階に変化させて実験を繰り返し、曲げ加工をした光ファイバの曲率半径とベンディングロス（bending loss：曲げ損失）の値を実測した。
＜比較例＞
　実施例で使用した光伝送媒体曲げ加工装置を９０度回転し、Ｌ字型ブラケットの壁面を底面として（図１において光伝送媒体曲げ加工装置を時計回りに９０度回転）、水平方向に延在する光ファイバを自動Ｘ軸ステージに保持した。その他は実施例と同様にして曲げ加工を施した比較例の光ファイバを得た。
実測結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 この表１は、横一列づつ角速度ωを変えた例が示されている。一番左側の列には角速度ωの値が示され、その右側の列にはその角速度ωによって得られる曲率半径の理論値（ｍｍ）が示されている。この理論値は、上述の式（３）で得られる値である。この表には、実施例及び比較例で得られた光ファイバの曲率半径およびベンディングロス（ｄＢ）を測定した結果がそれぞれ示されている。なお、ベンディングロスは、光ファイバの曲げ精度が高ければ低い値となる。
＜評価＞
　表１から明らかなように、角速度ωを１．５５から０．８５のいずれの角速度ωにおいても、実施例では比較例よりも理論値に近い曲率半径を得ることができた。また、いずれの角速度ωにおいても、実施例では比較例よりもベンディングロスを大きく低減することができた。さらに、実施例では、全ての角速度ωにおいてベンディングロスを１ｄＢ以下とすることができた。
　１０　　光伝送媒体曲げ加工装置
　１２３　　心線保持部
　１３３　　アーク放電電極
　１４３　　曲げアーム
　Ｆ　　テープ心線
　Ｆ１　　被覆
　Ａ　　曲げ加工領域

Claims (10)

  1. 　先端を下方側にして上下方向に延在する光伝送媒体の、該先端よりも上方の曲げ加工領域を加熱する加熱手段と、
    　前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域よりも上方部位を保持する保持手段と、
    　前記曲げ加工領域を加熱した状態で前記光伝送媒体に力を加え、該光伝送媒体を該曲げ加工領域で曲げる曲げ手段とを備えたことを特徴とする光伝送媒体曲げ加工装置。
  2. 　前記曲げ手段は、前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域と前記先端との中間部位に力を加えるものであることを特徴とする請求項１記載の光伝送媒体曲げ加工装置。
  3. 　前記曲げ手段は、前記曲げ加工領域が前記加熱手段に接近する方向に力を加えるものであることを特徴とする請求項１または２記載の光伝送媒体曲げ加工装置。
  4. 　前記加熱手段は、前記曲げ加工領域を非接触で加熱するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の光伝送媒体曲げ加工装置。
  5. 　前記加熱手段は、アーク放電電極であることを特徴とする特徴とする請求項４記載の光伝送媒体曲げ加工装置。
  6. 　先端を下方側にして上下方向に延在する光伝送媒体を保持手段にセットするセット工程と、
    　前記光伝送媒体の、前記保持手段と前記先端との間の曲げ加工領域を加熱した状態で、該光伝送媒体に力を加え、該光伝送媒体を該曲げ加工領域で曲げる曲げ加工工程とを有することを特徴とする光伝送媒体曲げ加工方法。
  7. 　前記曲げ加工工程は、前記光伝送媒体の、前記曲げ加工領域と前記先端との中間部位に力を加えて該光伝送媒体を曲げる工程であることを特徴とする請求項６記載の光伝送媒体曲げ加工方法。
  8. 　前記曲げ加工工程は、前記曲げ加工領域が該曲げ加工領域を加熱する加熱手段に接近する方向に、力を加える工程であることを特徴とする請求項６又は７記載の光伝送媒体曲げ加工方法。
  9. 　前記曲げ加工工程は、前記曲げ加工領域を非接触で加熱する工程であることを特徴とする請求項６から８のうちいずれか１項記載の光伝送媒体曲げ加工方法。
  10. 　前記曲げ加工工程は、前記曲げ加工領域をアーク放電電極で加熱する工程であることを特徴とする請求項９記載の光伝送媒体曲げ加工方法。
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