JPH0833508B2 - 光ファイバ入り管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は管内に光ファイバが固定された光ファイバ
入り管（すなわち、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）の製造方法に関する。

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、セラミックス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，アルミニゥムその他の金
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） 架空、海底、地下などに延線される光ファイバは、過
度の張力を防止し、あるいは耐環境性を持たせるために
金属管などで被覆して用いられることがある。たとえ
ば、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、金属管で被覆
したファイバコードが要求されるようになって来てい
る。

ところで、被覆管の機械的性質、熱的特性と光ファイ
バのそれらとの間に大きな差があると、いろいろな不具
合が生じることがある。たとえば、光ファイバが金属管
で被覆された光ファイバコードが加熱された場合、金属
管と光ファイバとの熱膨張係数の差によって光ファイバ
に過大な張力が加わることがある。このために、光ファ
イバの伝送特性が低下し、あるいは光ファイバに微細な
クラックがあればそこから光ファイバが破断するという
問題がある。また、張力を加えて光ファイバコードを延
線する場合、光ファイバに過大な張力が加わわることが
あり、上記のような伝送特性の低下などの問題が生じ
る。

そこで、従来では光ファイバ入り管が全長にわたって
均一な温度にある状態で、光ファイバを管よりある程度
長くしている。以下、その余分の長さを余長という。一
般に、光ファイバ入り管の製造時の温度（製造時では、
光ファイバ入り管は実質的に均一な温度にある）を基準
にして余長の大きさは決められる。たとえば、光ファイ
バ入り管の使用時の温度が製造時のそれよりも高いとき
は余長を大きく、逆に低いときは小さくする。製造時に
光ファイバを管内で蛇行、あるいはうねらせて余長を形
成する。

このような光ファイバ入り管の余長に関して、たとえ
ば特開昭57-130002号公報で開示された「光ファイバケ
ーブルの温度補償方法」、あるいは特開昭59-191517号
公報で開示された「余長付線状体入り金属管の製造方
法」が知られている。前者の方法は、製造時にシースに
押し出す速度より少し早く光ファイバを送り込む。ま
た、後者の方法は、金属フープの移動速度より速い速度
でかつ一定の押込み力で光ファイバを送り込む。

また、光ケーブルの加工、輸送、架線などの際に、光
ファイバが管から抜け出たり、あるいは余長が偏ったり
しないようにする必要がある。光ファイバの抜出しなど
を防ぐために、光ファイバを管内面に複数箇所で固定す
る方法が提案されている。たとえば、特開昭57-124313
号公報では、第２図に示すようにら旋状の光ファイバを
スポンジ様スペーサで支持している。上記特開昭57-130
002号公報では、第８図に示すようように固定点で固定
している。また、特開昭60-247608号公報では、第１図
に示すように発泡材等で構成された緩衝材で固定されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、本発明者等は従来の余長をもった光ファイバ
入り管には、次のような問題があることを知見した。

余長をもって光ファイバを管内に挿入しても、前述の
ように光ファイバを管に固定しなければ、運送、加工、
架線作業などの時に光ファイバが管から抜け出たり、あ
るいは余長が偏る虞れがある。そして、この固定手段
は、光ファイバ入り管の製造時に容易に達成されるもの
でなければならない。

しかし、前記従来の光ファイバが固定された光ケーブ
ルでは、スペーサあるいは緩衝材が管内断面をほぼ塞い
でおり、スペーサ等を光ファイバとともに管に挿入する
ことは困難である。特に、管の内径が数mm以下と小さく
なると、あめいは管の長さが数十ｍ以上と長くなると、
その挿入は殆ど不可能となる。

これらの困難を避けるために、薄板をＵ字形に加工し
た材料にこれの開口部から光ファイバおよびスペーサな
どを挿入し、開口部を閉じて接合部を溶接する方法があ
る。しかし、この方法では溶接時に光ファイバが過熱さ
れて劣化する虞れがある。

なお、上記各公報にはスペーサあるいは緩衝材をどの
ようにして挿入するかは開示していない。

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小径あるいは長尺の管に光ファイバ
を挿通し、光ファイバを管に容易に固定することができ
る光ファイバ入り管の製造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） この発明の光ファイバ入り管の製造方法は、光ファイ
バを管に挿通する前に、予め管をコイル状に巻いて管の
コイルを形成し、また管の内面および光ファイバの表面
の少なくとも一つに接着剤を付着させる。そして、管の
一端から光ファイバを供給しながら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
せて光ファイバを管内に挿通する。光ファイバが管内に
挿通されると、接着剤を処理して光ファイバを管内面に
接着する。

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。また。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
り駆動すればよい。

この発明で用いる接着剤として、ホットメルト型接着
剤、ゴム系接着剤、その他CO₂硬化型、粘着型などの特
殊な接着剤が用いられる。ホットメルト型接着剤には、
熱接着性を有する熱可塑性および熱硬化性樹脂接着剤が
ある。熱可塑性接着剤として、水溶性のものとしてポリ
ビニールアルコール、ポリエチレンオキサイドが、また
非水溶性のものとしてポリエステル、ポリエチレンその
他が用いられる。熱硬化性接着剤としてポリウレタンそ
の他が用いられる。ゴム系接着剤としてはニトリルゴ
ム、ブチルゴムが、CO₂硬化型接着剤としては水ガラス
が、また粘着型接着剤としてはゴムなどをベースとして
フタル酸ジフェニルで可塑化したものなどがある。接着
剤の熱軟化温度あるいは熱硬化温度が、光ファイバ、フ
ァイバコートなどが熱により劣化しない温度以下、たと
えば180℃以下である接着剤が用いられる。

光ファイバを固定するための接着剤の処理は、接着剤
の特性に応じて加熱あるいはCO₂ガスの通気などが行わ
れる。また、加熱処理の場合には、管を全長にわたって
加熱してもよく、あるいは管の長手方向に沿って間隔を
おき局部的に加熱するようにしてもよい。

上記のようにして製造された光ファイバ入り管は、光
ファイバがうねりをもって管内に挿入されており、光フ
ァイバが管内面に接する部分は、大体においてうねりの
山または谷の部分である。うねりの山または谷の部分
は、いずれか一方が、あるいは両方が管の内面に接着さ
れており、また山または谷がいくつかおきに接着されて
いる場合もある。光ファイバがねじられるようにして挿
入されると、うねりはややら旋状となり、うねりの山あ
るいは谷が管軸周りに位置を変えながら管内面に接す
る。

なお、光ファイバは管内面に必ずしも固着される必要
はなく、粘着型接着剤を用いた場合のように高粘性物質
を介して管内面に付着した状態であってもよい。

（作用） この発明の光ファイバ入り管の製造方法では、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
イルを振動させるので、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。

上記光ファイバの挿通方法では、光ファイバに一端か
ら押込み力を加えるのではなく、管全体を振動させて管
内の光ファイバに管内壁面により前進力を与えるように
している。したがって、管内の光ファイバは各部に一様
な前進力が作用し、光ファイバ余長は管長手方向につい
て均一に分布する。

上記のようにして挿通された光ファイバは、うねりを
もって挿通され、うねりの山および谷の少なくとも一方
の部分は管の内面に接している。したがって、接着剤に
加熱などの処理を加えると、光ファイバはその接した部
分で局部的に管の内面に固定される。

このように、この発明の光ファイバ入り管の製造方法
では、光ファイバを管内面に接着して固定し、固定のた
めにスペーサなどの部材を用いない。したがって、スペ
ーサなどの固定部材が管内断面を塞ぐことはないので、
光ファイバを管に容易に挿通することができる。

（実施例） 以下、金属管に光ファイバが挿入された光ファイバコ
ードを実施例とし、その製造装置、製造方法および製品
例について順次説明する。

第１図は上記光ファイバコードの製造装置の全体図、
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22は、振
動モータ21を振動テーブル14の中心軸線Ｃ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21,2
2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60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、加振力の方向が互いに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。

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。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15mm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
光ファイバ素線にシリコン樹脂とウレタン樹脂をコート
したものであり、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をシェーパ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。管１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１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38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。

光ファイバ供給装置33に続いて接着剤塗布装置45が配
置されている。接着剤塗布装置45はハウジング47内にス
プレー49が設けられており、スプレー49には接着剤が加
圧供給される。

接着剤塗布装置45の出側には、これに隣接して接着剤
乾燥装置51が配置されている。接着剤乾燥装置51のハウ
ジング53には加熱空気供給管55および排気管56が接続さ
れている。そして、ハウジング53には加熱空気供給装置
（図示しない）から30〜40℃の加熱空気が吹き込まれ
る。

接着剤乾燥装置51と管入口端２との間に潤滑剤供給器
59が取り付けられている。潤滑剤としてカーボン、タル
ク、４フッ化エチレンあるいは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。潤滑剤は潤滑剤
供給器59からこれの円筒通路60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が付着する。接着
剤はポリエチレンオキサイドの7wt％水溶液である。

上記管１入口端は、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、外方に向って曲面をもっ
て拡開したテーパ状のガイド部62を備えている。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。

振動テーブル14の側方に接着剤加熱処理装置65が配置
されている。接着剤加熱処理装置65はハウジング66内に
光ファイバ７が挿通された管１を巻き取ったリール71を
支持するスタンド67を備えている。また、ハウジング66
内は電熱加熱器68により80℃程度に加熱される。

つぎに、上記のように構成された装置により管１に光
ファイバ７を挿通し、管に固定する方法について説明す
る。第４図はこの光ファイバ入り管の製造工程を示すフ
ローチャートである。

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。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、接着剤塗布装置45、接着剤乾燥装置51
および潤滑剤供給器59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１〜10
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、0.1m
m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150mm以上、好ましくは300mm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2
1,22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
次介して光ファイバ７に伝達される。振動により光ファ
イバ７は管内壁底面から振動方向に向かう加速度を受
け、重力に抗して飛行し、着地する。このようなうねり
運動が各振動ごと、もしくは数回の振動ごとに繰り返さ
れ、光ファイバは管内を進行する。また、管内壁底面と
光ファイバ７との間の摩擦状態によっては、光ファイバ
７は飛行せず、管内を滑動して進行する。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。

こうして振動の物品搬送力により、光ファイバ７は供
給スプール34から繰り出されて、接着剤塗布装置45、接
着剤乾燥装置51、潤滑剤供給器59、防傷ガイド61、管入
口端２、コイル状の管１、管出口端３の順に移動し、所
定時間後にコイル５全体に挿通される。

このとき、供給スプール34から繰り出された光ファイ
バは、すぐに接着剤塗布装置45において接着剤が塗布さ
れ、ついで接着剤が乾燥される。

上記光ファイバ挿通方法で得られた光ファイバコード
は、管内で光ファイバがうねっており、ある程度の余長
が形成されている。しかし、さらに大きな余長を得るに
は次のようにする。

第５図（イ）は上記のようにして光ファイバ７が挿通
された管１の前端部を示している。この状態において、
光ファイバ７の先端部を切断するか、あるいは管内に押
し込んで、第５図（ロ）に示すように管先端と光ファイ
バ先端とを揃える。そして、第５図（ハ）に示すように
管１の先端にキャップ10をかぶせて、さらに管全体を振
動させる。振動により光ファイバに搬送力が与えられる
が、光ファイバの前進はキャップによって阻止される。
この結果、光ファイバ７のうねりのピッチは小さくな
り、余長は大きくなる。振動させる時間は要求される余
長の大きさによる。第５図（ニ）は上記作業を終え、余
長が大きくなった状態を示している。

以上のようにして光ファイバが管の全長にわたって挿
通されたならば、第１図に示すように光ファイバ７が挿
通された管１を別のより軽量なリール71に巻き取る。そ
して、光ファイバ７が挿通された管１を前記スタンド67
に支持した状態で、約80℃で１時間加熱保持したのち、
放冷する。これより、光ファイバ表面に塗布された接着
剤は軟化したのち硬化して、光ファイバ１はうねりの山
あるいは谷が管内面に接した部分で局部的に管内面に固
定される。

（製品例） Ｉ 光ファイバの挿通 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。

（１）供試材 鋼管コイル：外径（内径）が1.0mm（0.8mm）、長さ10
00mの鋼管（SUS304）を巻胴径1200mmの鋼製ボビンに整
列巻した鋼管コイル。

光ファイバ：石英ガラス光ファイバ（径125μｍ）に
シリコン樹脂を一次コーティングし、ウレタン樹脂を二
次コーティングした径0.4mmの光ファイバ。

（２）振動条件：コイルの水平面に対する振動角度30度 振動数 20Hz 全振幅の垂直成分 1.25mm （３）挿通結果：初期挿入長さ 3m 移送速度 2m/min 挿通時間 500min 余長 2m II光ファイバの固定 （１）接着剤およびその塗布 接着剤：ポリエチレンオキサイドの7wt％水溶液 塗布法：スプレー塗布，塗布時間 2min （２）接着剤の乾燥 加熱温度: 40℃ 加熱時間: 2min （３）接着剤の加熱処理 加熱温度: 80℃ 加熱時間: 1hr 冷 却：放冷 上記光ファイバの挿通および接着結果、光ファイバは
ピッチ約25mmでうねりの山または谷の部分で管内面に固
定されていた。

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、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。余長を付加する場合、光ファイバ
の先端をキャップで止める代わりに、先端を管の先端部
に、結び付ける、接着剤により接着するなど他の固定手
段を用いてもよい。また、接着剤を光ファイバの表面に
塗布する代わりに管内面に塗布するようにしてもよい。
さらに、光ファイバのコーティングをウレタン等の熱接
着性を有する固形接着剤で行い、これを加熱処理して接
着するようにしてもよい。すなわち、ウレタンはコーン
ティングと接着の二つの機能をする。

（発明の効果） この発明の光ファイバ入り管の製造方法では、光ファ
イバを振動により管に挿通するので、光ファイバを変質
させずに、また傷を与えることなく小径あるいは長尺の
管に挿通することができる。さらに、光ファイバを管内
面に接着剤で接着するので、光ファイバを管に容易に固
定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光ファイバを管に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図は光ファイバ入り管の製造
工程を示すフローチャート、および第５図は余長を与え
る方法を説明する図面である。 １……管、５……管のコイル、７……光ファイバ、10…
…キャップ、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、45……接着剤塗布装置、51…
…接着剤乾燥装置、59……潤滑剤供給器、65……接着剤
加熱処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管をコイル状に巻いて管のコイルを形成
   し、管の一端から光ファイバを供給しながら管の任意の
   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
   を振動させて光ファイバを管内に挿通して光ファイバ入
   り管を製造する方法において、予め管内面および光ファ
   イバの表面の少なくとも一つに接着剤を付着させ、接着
   剤が付着した状態で光ファイバを管内に挿通し、光ファ
   イバを挿通したのちに接着剤を処理して光ファイバを管
   内面に接着することを特徴とする光ファイバ入り管の製
   造方法。