JPH0313903A - 卷体および光ファイバによる卷体充てん方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は巻体に光学ファイバを巻取る方法に係り、とり
わけ巻体からファイバを自由に展開する場合、固若や結
目を発生させることなく、またファイバ内を流れる光学
信号への影響を最小限にすることができる巻取り方法に
関する。

多くの武器や通信システムが発達してきており、この発
達のもとでは２以上の移動物体との間、または移動物体
と固定基地との間で２−ウェイ通信を行なうための光フ
ァイバが使用されている。このような使用例においては
、航空機間、航空機と船との間、例えばミサイルや砲弾
のような発射体と発射台の制御基地との間での通信連結
が行なわれている。このような通信のために光ファイバ
を用いることによって、電磁的影響および弱体化による
遮断が防止される。

しかしながら、先ファイバは他の通信形態においである
踵の不利益が存在する。先ファイバは破損状態においた
場合、こわれ易くなっており、他方ワイヤ通信システム
は強力である。破損の他に、光フアイバ通信は、曲げや
ファイバに加えられた他の力によって、ファイバ内に生
じるマイクロクラックやマイクロベンドによって劣化す
る。光ファイバへのこのような損傷はファイバの長い寿
命を短くするばかりでなく、光信号力および光信号容量
におけるロスを生じさせる。

典型的な光ファイバの応用において、乗物内に連続長さ
の先ファイバを収納している。この場合、ファイバの一
端は、乗物の作動装置に取付けられ、他端は発車台の制
御または通信基地に取付けられている。そして乗物が発
射されると、光ファイバは乗物内の巻体から流れ、飛行
中２−ウェイ通信を行なうことができるようになってい
る。

課題となっているのは、信頼性があってコンパクトに光
ファイバを巻体に収納する装置であって、ファイバの応
力を最小限にするとともに、通信における悪影響を防ぎ
、乗物の飛行中にファイバの展開を確実に行なうことが
できる装置を提供することである。

巻体に光ファイバを巻取る従来の方法は、ファイバを押
圧させながら巻体を移動させかつ回転させるものである
。ファイバ層の端において、巻体の移動方向は反転する
が巻取方向は同一であり、その後火の層が押圧される。

この結果、層間におけるピッチは逆になる。各巻取部に
おいて、ファイバは下の層の２つの巻取部と交差する。

これは隣接するファイバ層６，７を有する従来の巻体５
を示す第１図に概略的に示されている。上部層７は、地
点８で下部層６と巻体の両側で交差するが、第１図にお
いては一方のみが示されている。

光ファイバがこの方法によって巻取られた場合、マイク
ロベンダと呼ばれる小さな半径方向曲げが、各交差点で
生じる。マイクロベンダのグラス光学導波管に生じた圧
縮応力は、巻体の光学的減衰を引起こす。

ファイバの迎繞層は各マイクロベンドの圧縮力を増加さ
せるとともに、光学的減衰性をそれに比例して増加させ
る。

ファイバの長さおよびミサイルの範囲は、光学的送信器
および受信器間のファイバの光学的減衰性によって限定
され、このため基地間の範囲が限られてしまう。

巻取られた層が下の層と交差する点は、巻取張力、巻取
角、およびファイバの表面摩擦の関係となる。巻取張力
は精密な誤差範囲内で制御することはできるが、他の２
つの因子は容易に制御できない。この巻取角を検出する
ためには、複雑で高価な電子工学装置が必要となる。巻
取工程は、巻取角度の変化を考慮して調整されなければ
ならない。巻取角度の変化は、実際上は巻取ピッチの変
化となる。このため、ピッチが変化した場合、隣接する
ファイバ間の間隙が不均一となる。そしてこの不均一な
間隙が累積し、複数の層が巻取られた後、この間隙は巻
取中に発達する。これらの間隙によって、層内のファイ
バ巻取部が、下層の巻取部と混合し、輸送中基地間にお
いてファイバが巻体から引離される際の信頼性が低下す
る。ファイバ巻取部の混合は「スランプＪ　　（ｓｌｕ
ｍｐ）と呼ばれている。

不均一に生じる交差のため、巻取角度は変化しなければ
ならず、またファイバの表面摩擦は克１１！ｌされなけ
ればならない。表面摩擦は製造工程の結果なので、摩擦
係数はファイバの各製造バッチ毎に変化する。巻取工程
中に、この変化を検出することは困難である。これらす
べての因子は、結合して巻取工程を複雑化させる。この
複雑性により、製造労力は増加し、信頼性は低下する。

この複ａＷ性の原因は、下層との交差であ゛る。

巻体に交差ファイバを有する光学ファイバの多層を巻付
けるための試みがなされてきた。フクミ等になされた米
国特許第３．５８６，５６３号に開示された方法におい
て、各分離された層の巻取が終了した後、ファイバがそ
れ自体折曲げられ、層の端部近傍にループを形成した後
、巻取方向か逆転する。この方法は交差ファイバによっ
て生しる光学的減衰性を低減するけれども、自由支持さ
れたループは、使用中にファイバが巻体から高速で引離
された場合に「引掛りＪ　（ｓｎａｇｇｉｎｇ）を生じ
させる。自由支持ループは、一般に巻体表面に直交した
平面上に配置され、層の高さより高く半径方向に延びる
。このためループ半径がゼロのものが必要となる。ルー
プはこのように巻取られたファイバ表面にでこぼこを生
じさせ、これによって、ファイバが展開する場合ファイ
バを捕えない「引掛りＪ　（ｓｎａｇ）が生じたりする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は巻体に連続した長さの光ファイバを巻取る方法
および装置であって、移動しまたは発射された乗物の使
°用にあたって、交差させることなく、またループを自
由支持させることのない方法および装置を提供するもの
である。この巻取方法はファイバに作用する応力を最小
にするとともに、乗物から引掛りなくファイバの自由流
れを生じさせるものである。

本発明の目的に対応して具体例で説明されているように
、連続した光ファイバをコンパクトにかつ多層に配設し
た状態で巻取って巻体を充てんするとともに、各層間に
ファイバの交差を生じさせない方法は、第１軸線端と、
第２軸線端と、一対の回転ポストとを有し、各回転ポス
トは対応する各軸線端近傍に配設された巻体を準備する
とともに、この巻体を巻取装置に取付ける工程と、光フ
ァイバの第１層を第１軸線端からスタートして巻体回り
に第１方向に巻取り、第１軸線充てん方向に継続してい
くとともに、第２軸線端で終了する工程であって、第１
方向に巻付ける場合、光ファイバの隣合う巻取部同志を
当接させる工程と、 第２軸線端近傍の回転ポストの回りに光ファイバを回し
てループ端を形成する工程と、巻体口りの第２の逆転巻
取方向で、かつ第２軸線端から第１軸線端への第２の逆
の軸線充てん方向に、光ファイバの第２層を巻取る工程
であって、第２方向に巻取る場合、光ファイバの隣合う
巻取部同志を当接させる工程と、 第１軸線端近傍の回転ポスト回りに光ファイバを回して
他のループ端を形成するとともに、前述のループ端およ
び他のループ端を巻体外周に略平坦に配置する工程と、 引続いて巻取り、ループ形成、逆転巻取り、およびルー
プ形成を更に行なって、巻体に所望レベルの光ファイバ
を充てんする工程と、 巻取装置からコンパクトに充てんされた巻体を取外す工
程と、 からなっている。

また、好適方法によれば、本発明の方法は充てんされた
巻体から回転ポストを取除いてループ端を自由にすると
ともに、自由ループ端に粘着材料を塗布する工程を更に
含んでいる。

更に本発明によれば、具体例で説明されているように、
光ファイバの連続撚りを多層に保持する巻体は、対向す
る軸線端を有する円筒体を備え、この円筒体には一対の
ファイバ回転ポストが脱着自在に取付けられるとともに
、各ポストは対応する各軸線端近傍に配置されている。

更に本発明の他の特徴は、外周面と対向する軸線端を有
する円筒状巻体と、巻体に複数層に巻取られるとともに
対向端間に配設された光ファイノくとを備えた光ファイ
バの連続撚りで充てんされた巻体であって、各層は隣接
する巻取部が軸線方向に当接し合う関係の光ファイバか
らなり、各層には交差するファイバがなく、第１および
第２の複数のファイバ撚りループは各々の軸線端近傍に
配置され、各々のループは巻体外周面の形状に略平坦に
配置されている巻体を提供することである。

（実施例） 第２図において、本発明による巻体１０が示されている
。巻体１０は巻取装置の心棒１２（破線で示す）に脱着
自在に取付けられ、ファイバ供給源（図示せず）から供
給された光ファイバ１４の連続撚りで満たすようになっ
ている。ファイバ撚りは巻取装置のアーム１６によって
支持されるようになっている。

本発明によれば、光ファイバの連続撚りを多層に保持す
る巻体は、対向する軸線上の端部を有する円筒体と、円
筒体に脱着自在に取付けられた一対のファイバ回転ポス
トとを備え、各軸線上の端部近傍に１つのポストが配置
されている。本実施例の場合、第２図に示すように、巻
体１０は対向する軸線上の端部２２，２４を有する中空
状円筒体２０を備えている。巻体１０は、例えばスプラ
イン、またはキー（図示せず）のような種々の方法によ
って心棒１２に取付けることができるような形状となっ
ている。巻体１０は、また一対のポスト２６を有してい
る（明瞭とするためその一つのみを示す）。そして各々
のポストは軸線上の端部２２，２４の近傍に配設されて
いる。ポスト２６は光フアイバ撚りを回すための支柱の
役割を果しており１．以下に示す巻体充てん方法におい
て巻取方向を反対するためのものである。

好ましくは、回転ポスト２６は巻体１０の円筒体外周面
２８に対して略直交している。ポスト２６は、またその
最小半径３０が、光ファイバ１４の許容できない折曲げ
を発生させて使用中に信号劣化を生じさせることを防止
できるよう十分な大きさとなっている。ポスト２６は、
また第２図に示すようにテーバ状とすることができ、外
周面２８から距離が増加するにつれて半径が大き（なる
ようになっている。このため、例えば第２図に示すルー
プ３４のように、光ファイバのループ位置を取ることが
できるようになっている。

また、ポスト２６は巻体１０が一杯になった後に、円筒
体２０から取外されることが好ましい。

充てんされた巻体１０の考えられる使用法としては、前
述のようにファイバの自由な流れが必要な適用があるが
、永久的にポストを残した場合、このような使用を妨げ
る。実施例において、ポスト２６は円筒体２０のねじ穴
（図示せず）に係合するねじ部３６を有している。他の
脱着自在ポスト構造についても、当業者であれば考える
ことができるが、例えば「破壊型ポスト」がある。「破
壊型ポスト」はコストの点で有利であるが、この構造は
ファイバ撚りを自由に展開することを妨げるギザギザ状
の端部や荒い面を残さないような形状となっていなけれ
ばならない。またこのような破壊型ポストは、再利用を
行なうことができないので、選択的に取付け／取外しが
できるポストはど有利ではない。

本発明の方法は第２図に示す実施例との関係で説明され
る。

本発明によれば、多層に配列されコンパクトに巻取られ
た光ファイバの連続撚りで巻体を充てんする方法であっ
て、各層間で交差しない方法は、第１軸線端と、第２軸
線端と、一対の回転ポストとを有し、それぞれのポスト
が各軸線端近傍に配設された巻体を準備するとともに巻
取装置に取付ける工程と、第１軸線端からスタートして
巻体間りに第１の方向に光ファイバの第１層を巻取ると
ともに、第１軸線充てん方向に沿って引続いて巻取り第
２軸線端で終了する工程とを備えている。

更に、第１方向巻取工程は光ファイバの巻取部を軸線方
向に近接させる工程を含んでいる。

本実施例において、ポスト２６を有する巻体１０は摺動
して心棒１２に係合し、光フアイバ撚りの自由端１４ａ
は円筒体２０に、例えば軸線端２２近傍のポスト（図示
せず）にループ状に巻付けることによって固定される。

その後、光ファイバの第１層３８が、巻体の円筒体２０
の回りを反時計方向（矢印４０Ａ）に巻取られる。第２
図に示すように、層３８を構成する先ファイバの各巻取
部は、充てん方向４２Ａに沿って互いに当接し、巻取部
間に間隙を形成しないようにして巻体１０の巻取密度を
最大としている。巻取装置は心棒１２が軸線１８の回り
を回転し、かつ軸線１８に沿って移動可能となっている
が、巻取装置のアーム１６は固定されるような型が考慮
される。しかし巻取装置のアーム１６が回転して心棒２
０が移動することもでき、逆に巻取装置のアーム１６が
回転するとともに移動し、心棒１２が固定していてもよ
く、これらは当業者であれば考えられる。

更に、本発明によれば、交差をゼロとするｈ゛法は、第
２軸線端近傍のポストの回りに光フアイバ撚りを回し、
光ファイバの第２層を第２軸線充てん方向に巻体の回り
に第２巻取方向で、第２軸線端から第１軸線端に巻取る
工程を含んでいる。第２巻取方向は第１巻取方向に対抗
するものであり、また第２方向巻取工程は、第２層を形
成する際、先ファイバの巻取部を軸線方向に沿って互い
に当接する工程を含んでいる。

本実施例において、ファイバ１４は軸線端２４近傍に配
置されたポスト２６回りを回転し、ループ３４を形成す
る。そして、心棒１２の回転方向および移動方向、いず
れも逆方向となって光ファイバ１４の第２層４４を巻取
る。重要な点は、回転ボスト２６を用いる場合、各ルー
プ３４を外周面２８の形状に対し略平坦に配置するよう
にすることである。形成されたループの半径方向の大き
さは、略ファイバ撚り１４の大きさとなっているので、
自由展開”時に「引掛りＪ　（ｓｎａｇｇｉｎｇ）を生
じさせるでこぼこは生じない。また、第２図に示すよう
に、反時計方向４０Ｂに巻取られた層４４の各巻取部は
、第１層３８の近接巻取部間に形成されるすき間に配置
されることが好ましいことは明らかである。第２層４４
の各巻取部は、また方向４２Ｂに沿って軸線方向に近接
し、ファイバ密度を最大にするとともに、交差ゼロの状
態にしている。

更に本発明によれば、この方法は第１軸線端近傍の回転
ポスト回りに光ファイバを巻付けるとともに、その後巻
取り、ループ形成、および反転を繰返し、巻体が所望の
レベルまで充てんされ、その後巻取装置からコンパクト
に充てんされた巻体が取外される。前述したように、ボ
スト２６は巻取作用が完全に終了した後、例えば図示の
ボスト２６のねじを緩めることによって取外されること
が好ましい。また再利用されるポストを用いる限りでは
、巻体１０を準備する最初の工程は脱着自在ポスト２６
を取付ける工程も含んでいる。

更に、例えば「ノーランドオプティ力ルアドヘシブ」　
（登録商標）のような粘着材料４８が、解放されたルー
プ３４を展開されるまでの間平坦方向および平坦位置に
維持するようループ３４に塗布されていることが好まし
い。その代わりに、ループ３４を含む充てんされた全巻
体１０が、粘着材料でコーティングされていてもよい。

またこの粘着材料コーティング工程は、心棒１２から巻
体を取外す前後に行なうことができる。「ゼロ交差巻取
」と呼ばれるこの方法によれば、交差の必要性がなくな
り、これにより巻取工程の複雑さ、および交差によって
生じる信号減衰を減少することができる。

上述のように、本方法による巻取りは、所定巻取ピッチ
によって定められた一定速度で巻体１０の回転および移
動を行なうものである。例えばポスト２６のような回転
ポストが、巻体１０の両端部に設けられている。ある−
層の巻取りが終了すると、ファイバは巻体の端部近傍の
ポスト２６回りでループを形成し、ここで巻取は終了す
るとともに、巻体の回転方向および移動方向がいずれも
逆転する。この結果、下層と同一のピッチで次の層が形
成される。そして交差は取除かれるとともに、ファイバ
巻取角は一定となる。

上述の結果として、本巻取方法は、従来技術で「ゼロ交
差巻取」を提供する際の問題を回避している。

交差をなくすことにより、光の減衰を低減させるととも
に、受信ステーションと伝達ステーションとの間の許容
範囲を増大させている。この巻取方法は、ファイバの摩
擦変化によって傷つくものではなく、巻取ピッチは交差
がないため均一化されている。最後に、巻取作用は、巻
取角度が一定のため、急速かつ大きな繰返しで行なうこ
とができる。

本発明による巻体とゼロ交差巻取方法については、当業
者であれば、特許請求の範囲および精神の範囲内で種々
の変形および改良を行なうことができることは明らかで
あり、これらの変形および改良は特許請求の範囲内に入
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法で光ファイバを巻取る従来の巻体の
斜視図、 第２図は本発明による方法で巻取られた光ファイバおよ
び巻体を示す斜視図である。 １０・・・巻体、１２・・・心棒、１４・・・先ファイ
バ、１８・・・軸線、２０・・・円筒体、２２．２４・
・・軸線端部、２６・・・回転ポスト、２８・・・外周
面、３４・・・ル−プ、 ３８・・・第１層、 ４４・・・第２層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）第１軸線端と、第２軸線端と、一対の回転ポ
   ストとを有し、各回転ポストが対応する各軸線端近傍に
   配設された巻体を準備するとともにこの巻体を巻取装置
   に取付ける工程と、 （ｂ）光ファイバの第１層を第１軸線端からスタートし
   て巻体回りに第１方向に巻取り、第１軸線充てん方向に
   継続していくとともに、第２軸線端で終了する工程であ
   って、第１方向に巻付ける場合、光ファイバの隣合う巻
   取部同志を当接させる工程と、 （ｃ）第２軸線端近傍の回転ポストの回りに光ファイバ
   を回してループ端を形成する工程と、 （ｄ）巻体回りの第２の逆転巻取方向で、かつ第２軸線
   端から第１軸線端への第２の逆の軸線充てん方向に、光
   ファイバの第２層を巻取る工程であって、第２方向に巻
   取る場合、光ファイバの隣合う巻取部同志を当接させる
   工程と、 （ｅ）第１軸線端近傍の回転ポスト回りに光ファイバを
   回して他のループ端を形成するとともに、前記ループ端
   および前記他のループ端を巻体外周に略平坦に配置する
   工程と、 （ｆ）（ｂ）から（ｅ）までの工程を繰返して巻体に所
   望レベルの光ファイバを充てんする工程と、 （ｇ）巻取装置からコンパクトに充てんされた巻体を取
   外す工程と、 からなる連続した光ファイバをコンパクトにかつ多層に
   配設した状態で巻取り、各層間にファイバ交差を生じさ
   せない光ファイバによる巻体充てん方法。 ２、（ｂ）と（ｄ）の工程は、更に各々の巻取方向と反
   対の方向に巻体を回転させる工程を含むことを特徴とす
   る請求項１記載の巻体充てん方法。 ３、前記巻取工程は、更に前記各回転工程と同時に、各
   軸線充てん方向と反対の軸線方向に巻体を移動させる工
   程を含むことを特徴とする請求項２記載の巻体充てん方
   法。 ４、充てん巻体から回転ポストを取外して前記ループ端
   を自由にするとともに、前記自由ループ端を前記巻体の
   外周面に略平坦に配置することを更に含むことを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれか記載の巻体充てん方法。 ５、自由ループ端の方向および位置を保持するため粘着
   材料を塗布することを更に含むことを特徴とする請求項
   ４記載の巻体充てん方法。 ６、回転ポストは選択的に取付けおよび取外しを行なう
   ことができるとともに、準備工程は回転ポストを巻体に
   取付ける工程を更に含むとともに、巻体からの取外し工
   程は回転ポストの取外し工程を更に含むことを特徴とす
   る請求項１乃至５のいずれかに記載の巻体充てん方法。 ７、対向する軸線端と外周面とを有する円筒体と、この
   円筒体に脱着自在に取付けられるとともに、各々が対応
   する各軸線端近傍に配置された一対のファイバ回転ポス
   トとを備えた光ファイバの連続撚りを多層に保持する巻
   体。 ８、一対の脱着自在ポストの各々は、前記円筒体の外周
   面に垂直に配置されていることを特徴とする請求項７記
   載の巻体。 ９、外周面と対向する軸線端を有する円筒状巻体と、 巻体に巻取られるとともに対向軸線端間に配設された複
   数層の光ファイバであって、各層は隣接する巻取部が軸
   線方向に当接し合う関係の光ファイバからなるとともに
   、各層には交差するファイバがない光ファイバと、 各々の軸線端近傍に配置された第１および第２の複数の
   ファイバ撚りループであって、各々は巻体外周面形状に
   略平坦に配置されているループと、を備えた光ファイバ
   の連続撚りで充てんされた巻体。 １０、巻体に取付けられ、各々が対応する軸線端近傍に
   配設された一対の回転ポストを含み、各ループは軸線端
   であって前記各ポストの周囲に配置されたことを特徴と
   する請求項９記載の光ファイバの連続撚りで充てんされ
   た巻体。 １１、ループは粘着材料によって所定位置に保持される
   ことを特徴とする請求項９または１０のいずれか記載の
   光ファイバの連続撚りで充てんされた巻体。 １２、各層および各ループは粘着材料で所定位置に保持
   されることを特徴とする請求項９または１０のいずれか
   記載の光ファイバの連続撚りで充填された巻体。 １３、各層のファイバ撚り巻取部は、半径方向の次の層
   のファイバ撚りの隣接する巻取部間に形成された間隙内
   に配置されることを特徴とする請求項９乃至１２のいず
   れかに記載の光ファイバの連続撚りで充てんされた巻体
   。