JPH09297251A

JPH09297251A - 光ケーブル及び光ケーブル製造装置

Info

Publication number: JPH09297251A
Application number: JP8109318A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Katagiri; 敏昭片桐; Hideyuki Iwata; 秀行岩田; Masaru Okada; 勝岡田; Yoshio Kashima; 宜雄加島; Masaru Nozawa; 優野澤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】製造時の残留伸び歪みが小さく、その後の長
手方向の収縮が小さく、、更に温度変化による伸縮が小
さい光ケーブル及びその製造装置を提供する。【解決手段】この発明の製造装置は、線材送り側駆動
部、線材巻き取り側駆動部及び駆動制御部を具え、各工
程の線材の長手方向に発生する複数の張力負荷及び張力
調整誤差に対するマージンの総和に基づいた張力で、各
工程における線材をドラムに巻き取る。局所的に大きな
張力が掛かる線材範囲の両側又は線材送り方向の下部側
に線材中押し装置を具え、中押し装置駆動制御部で線材
の張力を制御するようにしてもよい。この発明の光ケー
ブルは、スロットロッド及び／又はケーブル外被を構成
するプラスチック材料が、低線膨張係数のファイバ状の
繊維が混入されて形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ心線の
移動を抑制した信頼性の高い光ケーブル及びその製造装
置に関する。

【０００２】従来の光ケーブルの断面構造は図１に示す
ような構造であり、従来の光ケーブルの製造工程は図２
に示すようなものである。図１において、光ケーブル１
は、その中心から、抗張力体２（単鋼線、鋼撚線等）、
スロットロッド３、スロット４に収容したファイバ心線
５、押さえ巻き６、金属製シース７及びケーブル外被８
から構成されている。但し、図１ではそれぞれの構成部
材間に間隙があるように便宜的に示しているが、スロッ
ト４とファイバ心線５との間及びファイバ心線５同士の
間を除いて、抗張力体２、スロットロッド３、押さえ巻
き６、金属製シース７及びケーブル外被８の相互の間に
は間隙はないように製造される。また、金属製シース７
を設けない場合もある。また通常は、金属製シース７の
表面にはポリエチレンがラミネートされており、これと
ケーブル外被８の材料であるポリエチレンとは製造工程
中に一体化する。

【０００３】光ケーブルの第１の製造工程は、図２
（ａ）に示すように、鋼線等の抗張力体２を抗張力体ド
ラム９から送り、押出し成形機10において抗張力体２を
芯としてポリエチレンを円筒状に被覆し、ダイス11を通
してこの円筒表面に螺旋状の複数のスロット（溝）４を
設けるように押出し成形を行い、スロットロッド３を水
槽12中を通して冷やしながら送り、最終的にスロットロ
ッドドラム13に巻き付ける工程である。この場合、或る
ピッチで螺旋状に複数のスロット４を設けるため、抗張
力体ドラム９とスロットロッドドラム13とを、スロット
ロッド送り方向を軸として同期回転させ、且つ抗張力体
ドラム９の駆動部14とスロットロッドドラム13の駆動部
15との送り速度を調整している。なお、この工程で、ス
ロット４を設ける場合、ダイス11を通して押出し成形に
よってスロット４を付けずに、スロットロッド３を水槽
12中を通して冷やした後、切削によってスロット４を設
けてもよい。

【０００４】第２の製造工程は、図２（ｂ）に示すよう
に、各スロット４に複数のボビン18から供給されるファ
イバ心線５を収容（図では４つのスロットに５テープず
つを収容）しながら、ファイバ心線５をスロット４に閉
じ込めるように、スロットロッド３の外周に（防水テー
プ、不織布等の）押さえ巻き６を施し、最終的に押さえ
巻きされたスロットロッド22を押さえ巻きドラム19に巻
き付ける工程である。この場合、スロット４は或るピッ
チで螺旋状に設けられており、ボビン18からスロット４
内にファイバ心線５を供給する位置を固定できるよう
に、スロットロッドドラム13と押さえ巻きドラム19とは
スロットロッド送り方向を軸として同期回転させ、且つ
スロットロッドドラム13の駆動部20と押さえ巻きドラム
19の駆動部21の送り速度を調整している。

【０００５】第３の製造工程は、図２（ｃ）に示すよう
に、押さえ巻きドラム19から押さえ巻きされたスロット
ロッド22を送り出し、この押さえ巻きを施されたスロッ
トロッド22を芯として押出し成形機23によりポリエチレ
ンを円筒状に押出し成形してケーブル外被８を形成し、
ケーブル外被８を形成したケーブル１を水槽12中を通し
て冷やしながら送り、最終的にケーブルドラム24にケー
ブル１を巻き付ける工程である。この場合、押さえ巻き
ドラム19の駆動部25とケーブルドラム24の駆動部26との
送り速度を調整している。なお、図２（ｃ）では金属シ
ース７を入れる場合が図示されている。

【０００６】以上の３つの製造工程において、ケーブル
１の３つの線材、即ち抗張力体２、スロットロッド３、
及び押さえ巻きされたスロットロッド22は、製造ライン
に設けられたガイド部品27によって案内されている。ま
た、図３（ａ）及び（ｂ）は、上記第１の製造工程で設
けられるスロットの２つの例を示す図であり、（ａ）は
Ｓ型（螺旋方向が一定）、（ｂ）はＳＺ型（螺旋方向を
２分の１ピッチ毎に交互に変える）を示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の光
ケーブルを寒冷地（架空ケーブルでは−３０℃、地下ケ
ーブルでは−１０℃程度に下がる）で用いると、ケーブ
ル接続部に取り付けるクロージャ（接続箱）又はジョイ
ント（地下接続筐体）で、ファイバ心線５がケーブル１
の内部からクロージャ内部又はジョイント内部に突き出
す現象が発生することがある。

【０００８】例えば、図１のスロットロッド３には５本
のスロット４が刻まれ、各スロット当たり（４心テー
プ）ファイバ心線５が５枚収容されているが、この場
合、各スロット内の５枚の（４心テープ）ファイバ心線
５は必ずしも全部一緒に突き出さずに、スロット内の５
枚の（４心テープ）ファイバ心線５のうち１枚だけ突き
出す場合もある。また、全スロットにこの現象が同時に
認められるとは限らない。また、１本のケーブルの両端
において、このような現象が発生するとは限らない。こ
のように、この現象の発生は極めて不規則的である。こ
の現象は、強風地帯ではない所でも、架空ケーブル及び
地下ケーブルの両者に発生する。

【０００９】ファイバ心線５がケーブル１の内部からク
ロージャ又はジョイントの内部に突き出すと、ファイバ
心線５は突き出たままの状態になり、ファイバ心線５に
曲げ変形が発生し、曲げ損失の原因になるという問題が
ある。

【００１０】また、クロージャ等の接続部でケーブル外
被とスロットロッドとの間に捻じれが発生する場合があ
る。このような捻じれによって、ケーブル外に（即ち、
クロージャ等の内部に）突き出たファイバ心線が、当初
からクロージャ等の内部に配線されていた心線に対して
捻じられたり、突き出たファイバ心線がクロージャ等の
内部の部品と干渉したりするという問題がある。

【００１１】また、上記のような従来の光ケーブルを温
暖地（架空ケーブルでは７０℃、地下ケーブルでは３０
℃程度まで上がる）で用いると、クロージャ等の内部の
ファイバ心線５がケーブル１の内部に引き込まれる現象
が発生することがある。この場合は、ファイバ心線５が
ケーブル接続時には充分な半径を保って収容されていて
も、この現象のために曲げ半径が小さくなってしまうと
いう問題がある。

【００１２】更に、上記のような従来の製造工程におい
ては、抗張力体、スロットロッド、押さえ巻きを施され
たスロットロッド、及びケーブルの各ドラムには、通
常、駆動部が設けられている。スロットロッドのスロッ
トピッチを調整するため、上記の３工程のうちスロット
ロッド押出し成形工程及び押さえ巻き工程では、線材送
り方向を軸としたドラムの回転速度及び線材送り速度が
調整される。

【００１３】一方、ケーブル外被付け工程は、線材送り
方向を軸としたドラムの回転はなく線材送り速度が調整
されるだけである。しかし、上記の３つの製造工程にお
いて線材送り速度を調整する場合、スロットロッド、押
さえ巻きを施されたスロットロッド、及びケーブルのプ
ラスチック材に過大な張力が掛かる。このように、上記
３つの工程中においてはプラスチック材に比較的大きな
張力を繰り返し加えている。即ち、前の工程で発生した
プラスチック材の残留伸び歪みが解消される前に次の工
程で発生した伸び歪みが加わることになり、各工程で残
留伸び歪みを累積させている。このため、ケーブル製造
時に、ポリエチレンからなるスロットロッド、ケーブル
外被等に大きな残留伸び歪みを発生させるという問題が
ある。

【００１４】また、スロットロッドに複数のスロットを
切削によって設ける場合には、スロットロッド押出し成
形工程において大きな切削抵抗を生じ、スロットロッド
のスロット切削部からスロットロッドドラムまでの範囲
において大きな伸び歪みを発生させている。

【００１５】このような製造時の残留伸び歪みは当然後
になって徐々に解放され、線材に変形が発生する原因に
なるものであり、上記のように線材が変形すると、ファ
イバ心線に小さい曲げを発生させ、延いては曲げ損失を
発生させ、伝送特性を悪化させることとなる。

【００１６】従って、本発明の目的は、製造時の残留伸
び歪みを小さくし、それによりその後の長手方向の収縮
を小さくし、更に温度変化による伸縮を小さくした光ケ
ーブル及びその製造装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の光ケーブル製造装置は、線材送り側駆動
部、線材巻き取り側駆動部、及び、線材送り側駆動部と
線材巻き取り側駆動部との間で線材の張力制御を行う駆
動制御部を具え、各工程の線材の長手方向に発生する複
数の張力負荷及び張力調整誤差に対するマージンの総和
に基づいた張力で、各工程における線材をドラムに巻き
取ることを特徴とする。

【００１８】更に、本発明の光ケーブル製造装置は、局
所的に大きな張力が掛かる線材範囲の両側又は線材送り
方向の下部側に線材中押し装置を具え、該線材範囲の両
側に配設した線材中押し装置の駆動部同士の間で、又
は、線材送り側駆動部と該線材送り方向の下部側に配設
した線材中押し装置の駆動部との間で、線材の張力を制
御する中押し装置駆動制御部を具えることができる。

【００１９】更に、本発明の光ケーブルは、スロットロ
ッド及び／又はケーブル外被を構成するプラスチック材
料が、低線膨張係数のファイバ状の繊維が混入されて形
成されることを特徴とする。

【００２０】このような本発明によれば、ケーブル製造
工程において、ポリエチレン等のプラスチック材からな
るスロットロッド又はケーブル外被に加えられる張力が
必要最小限の値になるように制御することにより、それ
らの製造時における残留伸び歪みを小さくし、製造後に
ヒートサイクルを受けたスロットロッド又はケーブル外
被に発生する収縮を抑えることができる。また、線材中
押し装置を具えることにより、大きな張力が掛かる線材
範囲を局所的に制限できる。また、スロットロッド及び
／又はケーブル外被を構成するポリエチレン等のプラス
チック材にファイバ状の繊維を混入し、温度変化による
伸縮と張力印加時の歪みを小さくすることにより、ヒー
トサイクルを受けて発生するスロットロッド及びケーブ
ル外被の収縮及び温度変化に伴って発生する両者の伸縮
を共に抑制することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】先ず、ファイバ心線がケーブル内
で移動し、ケーブル接続部で突き出したり引き込まれた
りするメカニズムを明らかにする。以下、ファイバ心線
がスロットの中で基本的に弛みがないようにタイトに収
容されている光ケーブルについて考える。但し、実際に
はファイバ心線はスロットロッドのスロット長に対して
僅かな弛みがあるため、スロットの中でファイバ心線に
は曲げが存在している。ケーブル内のファイバ心線に曲
げが存在する場合、ファイバ心線が安定な応力状態に移
行するまで、ファイバ心線には常に真っ直ぐになろうと
する力が作用している。即ち、ファイバ心線は曲げ（曲
率半径）の大きい部分（応力が小さい部分）に向かっ
て、又はケーブル接続部等の応力解放部分に向かって移
動する。ここで、応力解放部分とは、スロットロッドの
スロット内に収容されているファイバ心線が応力解放状
態にある部分を意味し、ケーブル接続部のケーブル切断
部から１０ｍから３０ｍ程度ケーブル内側にある部分で
ある。

【００２２】最初に、架渉されているケーブルが横振動
する場合について考えると、ケーブル内のファイバ心線
には慣性力が作用するが、この慣性力はケーブルを架渉
している電柱間のケーブル中央部に向かって作用し、ケ
ーブル接続部からファイバ心線をケーブル内部に引き込
むように作用する。これは、電柱に架渉したケーブルは
下方に撓み放物線形状になることによる。しかし、ケー
ブルの撓み角度が小さいこと、及びファイバ心線の質量
が小さいことから、ケーブル中央部に向かう力は小さ
い。

【００２３】このようなことから、ケーブル横振動に伴
いファイバ心線に（ケーブル長手方向に）作用する慣性
力が心線の移動に対して与える影響は小さい。但し、ケ
ーブル横振動に伴い、ファイバ心線に作用している摩擦
力が静摩擦から動摩擦になり、ファイバ心線に対する
（摩擦力による）拘束が弱まるため、ファイバ心線に或
る程度小さい曲げ（即ち、真っ直ぐになろうとする力）
が存在する場合には、ファイバ心線は移動し易くなる。
ところで、心線の突き出し現象は、ケーブルの横振動を
受けない地下ケーブルにも認められる。このため、以下
の心線突き出しの考察では、ケーブルの温度変化に基づ
く心線の突き出し現象について考える。

【００２４】スロットロッド及びケーブル外被はケーブ
ル製造工程で何度か引っ張られるため、これらには、製
造時に残留伸び歪み（ケーブル製造時の履歴）が発生す
る。そのため、ケーブルがヒートサイクルを受けると、
スロットロッド３とケーブル外被８の製造当初の長さは
維持されずに徐々に短くなる（以下、これを残留伸び歪
み解消収縮という）。スロットロッドの残留伸び歪み解
消収縮を実験室的に確認し、当初のファイバ心線に対す
る長さの変化を明らかにするため、鋼線（抗張力体）を
芯に持つスロットロッドを恒温槽に入れ、温度を−４０
℃から＋８０℃までの間で変化させ、加速実験で検討し
た。この実験結果を図４、５及び６に示す。これらの図
でΔｌはスロットロッドの収縮量を表す。

【００２５】実験に用いた試料に関する条件（実験試料
条件）は次の通りであり、室温で保存されていたもので
ある。 (1) Ｓ型スロットロッド：Ｓ型スロットピッチ５００mm
／360 度、スロットロッド試料の長さ５００〜６００m
m、スロット数５、外径１４．６mm（５スロット分の断
面積を除いた相当外径１２mm）、鋼線外径２．６mm (2) ＳＺ型スロットロッド：ＳＺ型スロットピッチ５０
０mm／290 度、スロットロッド試料の長さ５００〜６０
０mm、スロット数５、外径１７．３mm（５スロット分の
断面積を除いた相当外径１４．９mm）、撚線外径１．２
mm×７本

【００２６】図４は十数本のＳ型スロットロッドを、図
５は３本のＳＺ型スロットロッドを用い、これらの試料
を恒温槽に入れ、−４０℃から＋８０℃までの間でヒー
トサイクルを１０サイクル程度与えた時のスロットロッ
ドの伸縮履歴の概略を示した図であり、共に複数のスロ
ットロッドから得られたデータの平均値で表されてい
る。図６は、図４の試料と同じ製造ロット（同一寸法同
一形状）のＳ型スロットロッドを用い、０℃から＋７０
℃までの間でヒートサイクルを与えた時のスロットロッ
ドの伸縮履歴の概略を示した図であり、複数のスロット
ロッドから得られたデータの平均値で表されている。

【００２７】図４及び５のグラフの細線はヒートサイク
ルの途中の特性であり、太線はほぼ飽和した時の特性を
表している。但し、ヒートサイクルは、図４及び５では
−４０℃、＋２０℃、＋８０℃の、図６では０℃、＋２
０℃、＋７０℃の各温度を１時間以上保持し、各温度間
の変化時間は３０分程度とした。この実験では、スロッ
トロッドの温度が変化すると、例えば図７に示すその材
質の線膨張係数に従い、その長手方向に伸縮する。同時
に、１０サイクル程度のヒートサイクルを繰り返すに従
い、スロットロッドは、当初の長さに対して収縮したま
まの状態になり、且つスロットロッドは徐々に収縮量が
大きくなり、最終的に収縮が飽和してくる。収縮の飽和
は、ケーブル製造時のスロットロッドの残留伸び歪み分
が解消してきたために起きる。

【００２８】図４によれば、Ｓ型スロットロッドのヒー
トサイクル最後の温度伸縮は、温度差１２０℃で、スロ
ットロッド１ｍ換算値で約５mmであることが分かる。い
ま、中心に鋼線がないスロットロッド単独の温度伸縮
を、上記実験試料条件(1) 及び図７を用いて計算する
と、温度差１２０℃でスロットロッド１ｍ当たり約２０
mmである。従って、スロットロッドの伸縮は鋼線との摩
擦により拘束されていることが分かる。抗張力体の表面
積を大きくすれば、抗張力体とスロットロッドとの摩擦
力による拘束を大きくでき、スロットロッドの残留伸び
歪み解消収縮速度を遅くすることができる。

【００２９】また、ヒートサイクル最後の残留伸び歪み
解消収縮については、２０℃でスロットロッド長を評価
したところ、スロットロッド１ｍ換算値で約３mmの残留
伸び歪み解消収縮が発生していることが分かる。通常の
ケーブル架渉スパンである３５ｍ当たりの残留伸び歪み
解消収縮は、長さ５００〜６００mmのスロットロッド試
料から得られた結果を用いて（寸法効果を無視して）計
算すると、１０５mmとなる。この値は、実際に観察され
るファイバ心線突き出し量に近い値である。

【００３０】図５によれば、ＳＺ型スロットロッドのヒ
ートサイクル最後の温度伸縮は、温度差１２０℃で、ス
ロットロッド１ｍ換算値で約５mm程度であることが分か
る。いま、中心に鋼撚り線がないスロットロッド単独の
温度伸縮を計算した値と比較すると、Ｓ型スロットロッ
ドケーブルの場合と同様に、ＳＺ型スロットロッドの伸
縮は鋼撚り線との摩擦により拘束されていることが分か
る。また、ヒートサイクル最後の残留伸び歪み解消収縮
については、２０℃でスロットロッド長を評価したとこ
ろ、スロットロッド１ｍ換算値で約４mmの残留伸び歪み
解消収縮が発生していることが分かる。

【００３１】また、図６によれば、ヒートサイクル最後
のスロットロッドの温度伸縮は、温度差７０℃で、スロ
ットロッド１ｍ換算値で約１mmである。また、ヒートサ
イクル最後の残留伸び歪み解消収縮については、僅少で
あることが分かる。

【００３２】次に、同じ製造ロット（同一寸法形状）の
Ｓ型スロットロッドを用いて実験した結果の図４と図６
とを比較すると、一定の温度差当たりのスロットロッド
の伸縮量は、図６の高温側のヒートサイクル温度条件の
場合が、図４の低温側のヒートサイクル温度条件の場合
より小さい。この理由は、図８（周波数１Hzで測定した
ポリエチレンのずり弾性率）に示すように、ポリエチレ
ンの弾性率は、例えば−４０℃で７０kg／cm²、＋２０
℃で２０kg／cm²、＋８０℃で１kg／cm²等と、高温に
なるに従って小さくなるため、高温側ではスロットロッ
ドの実効的な伸縮力が小さいため、スロットロッドと鋼
線との摩擦による拘束に対抗し難いためである。

【００３３】また、残留伸び歪み解消収縮が進む速さ
も、図６の高温側のヒートサイクル温度条件の場合の方
が、スロットロッドの実効的な伸縮力が小さくなる分だ
け小さくなる。しかし、スロットロッドは、長期的にヒ
ートサイクルを受け続けると、ケーブル製造時の履歴
（残留伸び歪み）が解消されるように徐々に収縮してい
く筈である。

【００３４】次に、スロットロッドの伸縮と心線移動の
関係を示す。先ず、(1) 周囲温度が低温側で（例えば図
４で＋２０℃から−４０℃まで）変化する場合、スロッ
トロッドはその材質の線膨張係数に応じて収縮し、これ
に加えて、低温側ではポリエチレンの弾性率が大きく、
スロットロッドの実効的な伸縮力が大きくなるため、ス
ロットロッドは確実に収縮して、ケーブル製造時の残留
伸び歪みが一気に解消されるようになる。このように、
残留伸び歪み解消収縮は、温度が低下した時にスロット
ロッドの収縮を増進するように作用する。この残留伸び
歪み解消収縮分は収縮したままの状態になる。その結
果、スロットロッドに螺旋状に設けたスロットの長さ
は、スロットロッド（ポリエチレン）と比較して線膨張
係数が１桁以上小さいファイバ心線の長さより短くな
る。このため、ケーブル内のファイバ心線の長さはスロ
ットの長さより相対的に長くなる。

【００３５】このとき、ファイバ心線がスロットロッド
と共に収縮すると、スロットロッドのスロット内のファ
イバ心線に曲げが増加し、ファイバの約7300kg／mm²と
いう高いヤング率に応じて、ファイバ心線には曲げが加
わった分だけ真っ直ぐになろうとする復元力が増加す
る。このため、スロット内のファイバ心線が、スロット
とファイバ心線との間、ファイバ心線相互の間、及びフ
ァイバ心線と押さえ巻きとの間に作用する摩擦力に抗し
て応力解放部に向かって、又はスロット内の曲げ半径が
大きいファイバ心線部分（応力が小さい部分）に向かっ
て移動する力が作用する。

【００３６】一方、(2) 周囲温度が高温側（例えば図４
で＋２０℃から＋８０℃まで）で変化する場合、スロッ
トロッドはその材質の線膨張係数に応じて伸び、スロッ
トロッドに残留の伸び歪みが存在していると、残留伸び
歪み解消収縮を行う。しかし、この残留伸び歪み解消収
縮はスロットロッドの線膨張係数に応じた伸びを打ち消
すように作用するが、ヒートサイクルの高温側ではポリ
エチレンの弾性率が小さく、スロットロッドの実効的な
伸縮力が小さくなるため、この打ち消す力は小さい。そ
の結果、周囲温度の上昇に伴うスロットロッドの伸びが
線膨張係数が小さいファイバ心線の伸びより大きくな
る。

【００３７】このとき、光ケーブル内の心線がスロット
の中で概ねタイトに収容されていれば、ケーブル外のフ
ァイバ心線をケーブル内に引き込む。但し、ケーブル内
のファイバ心線に弛みが多かったり、又は残留伸び歪み
解消収縮が大きければ、引き込み現象は発生しない。

【００３８】以上のように、ファイバ心線がケーブル内
で移動し、突き出したり引き込んだりする主な原因は、
当初のスロットロッド（即ちスロット）の長さ又はケー
ブルの長さが、ファイバ心線の長さに対して変化するた
めであることが分かる。

【００３９】また、Ｓ型スロットロッドはＳ型（螺旋
状）に複数のスロットが設けられているため、即ちあた
かも複数の線状のポリエチレンが螺旋状に鋼線に巻き付
いているかのようになっているため、スロットロッドは
温度伸縮を行う際にその軸回りに捻じられる。図９は、
Ｓ型スロットロッドについて、スロットロッドに−４０
℃から＋８０℃までのヒートサイクルを与えた時のスロ
ットロッド端面の軸回りの回転角を示したもので、十数
本の試料から得られたデータの平均値を示した図であ
る。この図によれば、Ｓ型スロットロッドは、温度差１
２０℃の場合、１ｍ当たり２０℃の角度を中心として約
±５°回転することが分かる。通常のケーブル架渉スパ
ン３５ｍ当たりに換算すると約±１７５°回転すること
になる。

【００４０】スロットロッドの温度伸縮の場合と同様
に、スロットロッドが鋼線（抗張力体）との摩擦力によ
り拘束されているため、実際に観察されるスロットロッ
ド回転角は、スロットロッドから抗張力体を除いた場合
の回転角に比較して小さくなっている筈である。また、
残留伸び歪み解消収縮については、厳密に測定すれば、
スロットロッドがその長手方向に残留伸び歪み解消収縮
（２０℃で約３mm弱／ｍ）した分だけ、残留伸び歪み解
消収縮に応じて発生したスロットロッド回転分が回復さ
れない筈である。

【００４１】いま、上記の実験試料条件のパラメーター
を用いて、Ｓ型スロットロッドが１回転（３６０°回
転）したとき発生するスロットロッドのスロットの長さ
の変化を計算した結果から推定すると、通常のケーブル
架渉スパン３５ｍ当たり約４mmと小さく、ファイバ心線
の突き出し又は引き込みに与える影響は殆どないことが
分かる。

【００４２】一方、ＳＺ型スロットロッドの温度伸縮に
伴う回転は、温度の変動中殆ど０°である。これは、図
３（ｂ）に示すように、ＳＺ型スロットロッドのスロッ
トはその２分の１ピッチ（２５０mm）毎に螺旋巻きの方
向が逆になるように交互に設けられているので、スロッ
トロッドの回転を相互に打ち消すように作用することに
よるものである。

【００４３】ケーブル外被もスロットロッドと同様に温
度伸縮及び残留伸び歪み解消収縮を行う。ケーブル外被
の温度伸縮と残留伸び歪み解消収縮とは、押さえ巻きを
介してスロットロッドの温度伸縮と残留伸び歪み解消収
縮とに同調する。このため、ケーブル外被は少なくとも
スロットロッドの伸縮運動又は残留伸び歪み解消収縮を
拡大するように作用する。また、上述したスロットロッ
ドの回転がケーブル外被に伝達されると、ケーブル外被
はその軸回りに捻じられる。

【００４４】次に、ファイバ心線の突き出し又は引き込
みが不規則に発生する理由を考察する。図１において、
ファイバ心線５は、ケーブル製造時の弛み量に応じてケ
ーブル長手方向について或る曲率半径の曲げが存在し弾
性変形した状態であり、スロット４との摩擦力、ファイ
バ心線５相互の摩擦力、及び押さえ巻き６との摩擦力等
からなる一時的な力の釣り合いによってスロット４内に
収容されている。このとき、各ファイバ心線５に作用し
ている摩擦力は必ずしも一様になっていない。即ち、例
えば１本のスロットロッド３には５本のスロット４が刻
まれ、各スロット当たり（４心テープ）ファイバ心線５
が５枚収容されているが、各ファイバ心線の弛みの量
（ファイバ心線の曲げ半径に応じた真っ直ぐになろうと
する復元力の大きさ）又は摩擦力が作用している力学的
状態は、各ファイバ心線毎に異なっている。従って、各
スロット４内の５枚の（４心テープ）ファイバ心線５が
全部同時に突き出すとは限らない。

【００４５】また、寒冷地において、１本のケーブルの
両端に接続部がある場合に、一方の端ではファイバ心線
が突き出し、他方の端では心線の移動が発生しない場合
もある。これは、製造工程でスロットロッドと鋼線との
摩擦（拘束）が一様ではなかったり、或いは地下ケーブ
ル等で一部を曲げて布設し、この曲げ部分で拘束（摩
擦）が大きくなり、その結果スロットロッド伸縮の起点
が必ずしも１本のケーブルの長さの中央部になるとは限
らないためである。

【００４６】以上のように、各ファイバ心線に作用する
力、又はスロットロッドに作用する力が、ケーブル長手
方向について一様でないため、ケーブル両端において必
ずしも同じ現象が発生するとは限らない。

【００４７】次に、図面を用いて本発明のケーブル製造
装置の実施例を説明する。図１０はこの第１の実施例を
示す図である。ケーブル製造工程は大きく分けると、ス
ロットロッド押出し成形工程、押さえ巻き工程、及びケ
ーブル外被付け工程の３工程になる。図１０（ａ）はス
ロットロッド押出し成形工程を説明する図である。出来
上がったスロットロッド３を巻き取る時に必要な張力Ｔ
１は、スロットロッド長手方向に発生する負荷であり、
抗張力体ドラム９から抗張力体２を送り出す時の負荷、
スロットロッド押出し成形部10を通すための負荷、ダイ
ス11でスロットロッド３にスロット４を形成する時の負
荷、抗張力体２又はスロットロッド３を製造ラインの所
定の位置に案内するガイド部品27等での摩擦力による負
荷、スロットロッドドラム13に巻き取る時の負荷、及び
張力調整誤差に対するマージンの総和からなる張力から
決定される。実際には、計算で求めた張力Ｔ１を目安に
して製造ラインを動かし、線材に弛みが発生し始める限
界の張力に必要最小限のマージンを加えて最適値を決定
することができる。

【００４８】抗張力体送り部９とスロットロッド巻き取
り部13との間で、即ち、線材送り側駆動部14と巻き取り
側駆動部15との間で、駆動制御部28を用いて両駆動部1
4、15の速度とトルクとを制御することにより、線材
（即ちスロットロッド）の張力を制御する。この場合、
トルクを線材の長手方向に発生する複数の負荷と張力調
整誤差に対するマージンの総和に基づいた張力Ｔ１に制
御することにより、線材に必要最小限の張力だけが印加
されることになり、高々、張力調整誤差等に対するマー
ジン分の張力がスロットロッド３に僅少の残留伸び歪み
を発生させるだけである。以上のように、水槽12からス
ロットロッド巻き取り部13までのスロットロッド３の伸
び歪みの発生を抑えることができる。

【００４９】図１０（ｂ）は、押さえ巻き工程を説明す
る図である。出来上がった押さえ巻きを施されたスロッ
トロッドを巻き取る時に必要な張力Ｔ２は、押さえ巻き
を施されたスロットロッドの長手方向に発生する負荷で
あり、スロットロッドドラム13からスロットロッド３を
送り出す時の負荷、スロットロッドのスロット４にファ
イバ心線５を入れる時に発生する負荷、スロットロッド
３又は押さえ巻きを施されたスロットロッド22を製造ラ
インの所定の位置に案内するガイド部品27等での摩擦力
による負荷、押さえ巻きドラム19に巻き取る時の負荷、
及び張力調整誤差に対するマージンの総和からなる張力
から決定される。実際には、計算で求めた張力Ｔ２を目
安にして製造ラインを動かし、線材に弛みが発生し始め
る限界の張力に必要最小限のマージンを加えて最適値を
決定することができる。

【００５０】スロットロッド送り部13と押さえ巻きを施
されたスロットロッド巻き取り部19との間で、即ち、線
材送り側駆動部20と巻き取り側駆動部21との間で、駆動
制御部28を用いて両駆動部20、21の速度とトルクとを制
御することにより、線材（即ちスロットロッド３及び押
さえ巻きを施されたスロットロッド22）の張力を制御す
る。この場合、トルクを線材の長手方向に発生する複数
の負荷と張力調整誤差に対するマージンの総和に基づい
た張力Ｔ２に制御することにより、線材に必要最小限の
張力だけが印加されることになり、高々、張力調整誤差
等に対するマージン分の張力がスロットロッドに僅少の
残留伸び歪みを発生させるだけである。以上のように、
スロットロッド送り部から押さえ巻きを施されたスロッ
トロッド巻き取り部19までのスロットロッドの伸び歪み
の発生を抑えることができる。

【００５１】図１０（ｃ）は、ケーブル外被付け工程を
説明する図である。出来上がったケーブルを巻き取る時
に必要な張力Ｔ３は、ケーブルの長手方向に発生する負
荷であり、押さえ巻きを施されたスロットロッド22を送
り出す時の負荷、押さえ巻き６の上にステンレスシース
等の金属シース７を被せる時に発生する負荷、押出し成
形機23で外被付けを行う時の負荷、押さえ巻きを施され
たスロットロッド22、金属シース７を被せたスロットロ
ッド及び出来上がったケーブル１を製造ラインの所定の
位置に案内するガイド部品27等での摩擦力による負荷、
ケーブルドラム24に巻き取る時の負荷、及び張力調整誤
差に対するマージンの総和からなる張力から決定され
る。実際には、計算で求めた張力Ｔ３を目安にして製造
ラインを動かし、線材に弛みが発生し始める限界の張力
に必要最小限のマージンを加えて最適値を決定すること
ができる。

【００５２】押さえ巻きを施されたスロットロッド送り
部19とケーブル巻き取り部24との間で、即ち、線材送り
側駆動部25と巻き取り側駆動部26との間で、駆動制御部
28を用いて両駆動部25、26の速度とトルクとを制御する
ことにより、線材（即ちケーブル１等）の張力を制御す
る。この場合、トルクを線材の長手方向に発生する複数
の張力と張力調整誤差に対するマージンの総和に基づい
た張力Ｔ３に制御することにより、線材に必要最小限の
張力だけが印加されることになり、高々、張力調整誤差
等に対するマージン分の張力がスロットロッドに僅少の
残留伸び歪みを発生させるだけである。以上のように、
押さえ巻きを施されたスロットロッド送り部からケーブ
ル巻き取り部までのスロットロッド又はケーブルの伸び
歪みの発生を抑えることができる。

【００５３】図１１は、本発明の第２の実施例を示す図
である。この実施例のケーブル製造装置は、スロットロ
ッドを切削して複数のスロットを形成する工程に、線材
中押し装置を具えている。即ち、抗張力体２を芯として
押出し成形によってポリエチレンを付けたスロットロッ
ド３が冷却水槽12を通過した後、スロットロッド３を切
削バイト29で切削して複数のスロット４を形成する。こ
のようにスロットロッド３を切削バイト29で切削して複
数のスロット４を形成する場合、大きな切削抵抗が発生
し、スロットロッド３に大きな張力が掛かる。

【００５４】そこで、この実施例においては、スロット
ロッドに大きな張力が掛かる範囲の前後両側又はスロッ
トロッド送り方向の下部側に線材中押し装置30を設け、
両側に配設した線材中押し装置の駆動部31と32との間
で、又は線材送り側駆動部14と片側に配設した（線材送
り方向の下部側の）中押し装置駆動部32との間で、線材
の張力を制御する線材中押し装置駆動制御部33を設けて
いる。

【００５５】この場合、大きな張力が掛かる範囲で線材
３の張力制御を行えば、この範囲に限って切削抵抗負荷
に見合った張力になり、ポリエチレンの残留伸び歪みの
発生を効果的に抑制することができる。即ち、大きな張
力が掛かる範囲をスロットロッドのスロット切削部だけ
に局所的に制限できる。このようにすれば、スロット切
削部の下部側の線材3'に対する線材送り方向の切削抵抗
負荷の影響を大幅に軽減することができ、ポリエチレン
成形材の残留伸び歪みの発生を抑制できる。なお、この
場合、各製造工程で張力を小さくしたことを補い、製造
ラインでの線材の案内を確実にするため、ガイド部品27
の数を増やすことが好ましい。

【００５６】図１２は、本発明の第３の実施例を示す図
である。この実施例では、ケーブルのスロットロッド中
及び／又はケーブル外被即ちポリエチレン樹脂中に、例
えばガラス繊維、カーボン繊維等の、線膨張係数が１０
^-6／℃程度の小さい値を持つファイバ状繊維34を混入す
る。これにより、スロットロッド及びケーブル外被の線
膨張係数を１桁程度小さくすることができ、ポリエチレ
ンからなるスロットロッド及びケーブル外被の残留伸び
歪み解消による収縮と温度変化による伸縮とを共に抑制
することができる。

【００５７】このように、スロットロッドの伸縮が抑制
されれば、これに伴ってスロットロッドの捻じれも抑制
される。なお、Ｓ型スロットロッドの場合には、スロッ
トの螺旋構造から、温度伸縮及び残留伸び歪み解消収縮
がその伸縮時にスロットロッドに捻じれを発生させる
が、ＳＺ型スロットロッド構造のケーブルにすれば捻じ
れの問題は解決することができる。また、抗張力体に突
起物を付けることによってスロットロッドの伸縮及びＳ
型スロットロッドの捻じれを或る程度抑制することがで
きるが、ファイバ状繊維34を混入する場合と比較する
と、その効果は小さい。

【００５８】上述の説明では、スロットロッド及びケー
ブル外被の材料としてポリエチレンを用いることを仮定
して説明したが、勿論、本発明においてはこれをポリエ
チレンに限る必要はなく、適当な材料を用いることがで
きる。また、ケーブル製造工程を３つに分けて説明した
が、例えばスロットロッドを押出し成形する工程と押さ
え巻き工程とが同じ製造ラインに直列に繋がっている場
合もあり、必ずしもケーブル製造工程を３つに分ける必
要はない。

【００５９】ところで、特にケーブルとその吊り線とが
固定されているケーブルを架渉する場合、地下ケーブル
を布設する場合等に、ケーブル外被又はスロットロッド
に大きな張力を加えてしまうことがある。このような場
合、これらに残留伸び歪みが発生するため、ケーブル製
造時の残留伸び歪みと全く同様に、プラスチックの残留
伸び歪みの分だけ残留伸び歪み解消収縮現象によって収
縮する問題が発生する。このため、架空ケーブルについ
てはケーブルとその吊り線とを分離して架渉すること、
地下ケーブルについてはケーブル中押し装置を用いて布
設すること等により、ケーブルにこのような過大な張力
を加えないようにする必要がある。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ケーブ
ルによれば、ケーブル製造時に発生するケーブル外被及
びスロットロッドの残留伸び歪みが大幅に小さくなるた
め、ケーブル架渉後又はケーブル布設後に発生する、ケ
ーブル製造時の残留伸び歪みの解消による長手方向の収
縮を大幅に緩和することができる。また、線材中押し装
置を設けることにより、製造ラインの線材に大きな張力
が掛かる範囲を局所的に制限することができる。また、
線膨張係数が小さいファイバ状の繊維をプラスチックに
混入することにより、スロットロッド及びケーブル外被
の温度伸縮とケーブル製造時の残留伸び歪みの解消によ
る収縮とを、共に抑えることができる。従って、ケーブ
ルの温度が変化した時にケーブル長手方向についてスロ
ットロッド又はケーブルに対するファイバ心線の相対的
な移動を小さくすることができ、同時にＳ型スロットロ
ッドの回転を抑えることができる。

【００６１】このように、ファイバ心線がケーブルの外
に突き出す現象及びファイバ心線がケーブルの内側に引
き込まれる現象を大幅に緩和することができる。その結
果として、ファイバ心線の突き出し現象に伴うファイバ
心線の曲げ損失の増加、並びに、スロットロッド及びケ
ーブルの回転及び伸縮に起因するファイバ心線とクロー
ジャ又はジョイント内の固定部品との接触に伴う心線の
曲げ損失の増加等がなくなり、光ケーブルの伝送特性が
長期に亘って劣化しない。更には光ケーブルの障害頻度
が小さくなるのでケーブル保守コストが低減される利点
がある。

【００６２】本発明の光ケーブル及び光ケーブル製造装
置の応用分野としては、特に、製造時のプラスチックに
残留する伸び歪みの解消による収縮が問題となる、寒冷
地で用いる光ケーブルに適用すると有効である。更に、
今後展開される光加入者系線路の光ケーブルに使用すれ
ば、光線路の長期の高信頼性の実現に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光ケーブルの基本断面構造を示す図であ
る。

【図２】従来の光ケーブルの製造工程を説明する図であ
る。

【図３】従来のスロットロッドの型を説明する図であ
る。

【図４】低温側ヒートサイクル実験におけるＳ型スロッ
トロッドの伸縮の様子を示す図である。

【図５】低温側ヒートサイクル実験におけるＳＺ型スロ
ットロッドの伸縮の様子を示す図である。

【図６】高温側ヒートサイクル実験におけるＳ型スロッ
トロッドの伸縮の様子を示す図である。

【図７】ポリエチレンの線膨張係数の一例を示す図であ
る。

【図８】ポリエチレンのずり弾性率の一例を示す図であ
る。

【図９】ヒートサイクル実験におけるＳ型スロットロッ
ドの捻じれの様子を示す図である。

【図１０】本発明の光ケーブル製造装置の第１の実施例
による製造工程を説明する図である。

【図１１】本発明の光ケーブル製造装置の第２の実施例
による製造工程を説明する図である。

【図１２】本発明の光ケーブルの構造を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１光ケーブル２抗張力体３スロットロッド４スロット５ファイバ心線６押さえ巻き７金属製シース８ケーブル外被９抗張力体ドラム１０押出し成形機１１ダイス１２水槽１３スロットロッドドラム１４抗張力体ドラム９の駆動部１５スロットロッドドラム13の駆動部１８心線ボビン１９押さえ巻きドラム２０スロットロッドドラム13の駆動部２１押さえ巻きドラム19の駆動部２２押さえ巻きされたスロットロッド２３押出し成形機２４ケーブルドラム２５押さえ巻きドラム19の駆動部２６ケーブルドラム24の駆動部２７ガイド部品２８駆動制御部２９切削バイト３０中押し装置３１、３２線材中押し装置の駆動部３３中押し装置駆動制御部３４ファイバ状繊維

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加島宜雄東京都新宿区西新宿３丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者野澤優東京都新宿区西新宿３丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線材送り側駆動部、線材巻き取り側駆動
部、及び、線材送り側駆動部と線材巻き取り側駆動部と
の間で線材の張力制御を行う駆動制御部を具え、各工程
の線材の長手方向に発生する複数の張力負荷及び張力調
整誤差に対するマージンの総和に基づいた張力で、各工
程における線材をドラムに巻き取ることを特徴とする光
ケーブル製造装置。
【請求項２】局所的に大きな張力が掛かる線材範囲の
両側又は線材送り方向の下部側に線材中押し装置を具
え、該線材範囲の両側に配設した線材中押し装置の駆動
部同士の間で、又は、線材送り側駆動部と該線材送り方
向の下部側に配設した線材中押し装置の駆動部との間
で、線材の張力を制御する中押し装置駆動制御部を具え
ることを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル製造装
置。
【請求項３】スロットロッド及び／又はケーブル外被
を構成するプラスチック材料が、低線膨張係数のファイ
バ状の繊維が混入されて形成されることを特徴とする光
ケーブル。