JP5433797B2 - 被覆光ファイバの被覆除去方法及び被覆光ファイバの被覆除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、被覆光ファイバの被覆を除去する被覆光ファイバの被覆除去方法及び被覆除去装置に関する。

例えば光ファイバカプラを製造する場合に、光ファイバを被覆で覆ってなる被覆光ファイバの中間部分の被覆を除去する必要が生じる。このような被覆光ファイバの被覆を除去する方法としては、例えば日本国特許公開公報特開２０１０−１６４６９７号に記載されたような刃物を用いたメカニカルな手法が知られている。

上記した被覆除去方法は、一対のクランプで把持した被覆光ファイバを平面基台上に載置した状態で行っている。この際、被覆を除去する除去刃を、被覆光ファイバに対し鋭角となるよう傾斜させた状態で被覆光ファイバに向けて移動させて接触させた後、被覆光ファイバの長さ方向に沿って移動させることで、被覆光ファイバの被覆に食い込ませる。このとき、除去刃の刃先が被覆内部の光ファイバの外周面に接触するまで食い込ませ、その後除去刃を光ファイバから離間するよう被覆の厚さ範囲内で移動させてから、刃先が移動方向前方となる状態で、被覆光ファイバの長さ方向に移動させることで、被覆を除去する。

特開２０１０−１６４６９７号公報

ところで、上記した従来の刃物を用いた被覆除去方法では、被覆光ファイバを載置する平面基台を被覆光ファイバの受け台として使用している。このため、除去刃を被覆光ファイバに沿って移動させるときに、除去刃の振動や、受け台と除去刃の移動方向との平行度のずれによって、刃先が被覆内の光ファイバに強く当たり、光ファイバの強度を低下させる懸念がある。

また、刃先を被覆に食い込ませる際に、刃先と受け台との間で光ファイバを挟み込む状態となるため、タッチセンサなどを用いて除去刃の移動を高精度に制御する必要が生じ、特に海底光ファイバケーブルに使用されて厚さが１５μｍ程度と極めて薄くかつ硬いポリイミド樹脂の被覆の場合には、刃先の食い込み量を制御することは極めて困難となる。

そこで、本発明は、刃先の被覆に対する食い込み量を高精度に制御することなく、刃先が被覆内の光ファイバに強く当たることを抑えつつ被覆を除去できるようにすることを目的とする。

本発明の一態様は、光ファイバを被覆で覆った被覆光ファイバの前記被覆を除去する被覆光ファイバの被覆除去方法であって、前記被覆光ファイバの長さ方向所定間隔をおいた２箇所を一対の把持部で把持しつつ該被覆光ファイバに対してその長さ方向に所定の張力を付与し、この張力を付与した状態で、被覆除去刃を前記被覆光ファイバの長さ方向と交差する方向に押し付けて該被覆光ファイバを撓ませ、前記被覆除去刃を、前記撓んだ状態の被覆光ファイバの長さ方向に沿って移動させることで、前記被覆を除去することを特徴とするものである。

前記被覆光ファイバの長さ方向に付与する張力と、前記被覆光ファイバに対する前記被覆除去刃による押し付け方向の移動量に相当する被覆光ファイバの撓み量との調整によって、前記被覆除去刃の前記被覆光ファイバに対する押付荷重を調整するようにしてもよい。

本発明の他の一態様は、光ファイバを被覆で覆った被覆光ファイバの前記被覆を、被覆除去刃を用いて除去する被覆光ファイバの被覆除去装置であって、前記被覆光ファイバの長さ方向所定間隔をおいた２箇所を把持する一対の把持部と、この各把持部で把持した被覆光ファイバに対してその長さ方向に張力を付与する張力付与部と、この張力付与部で張力を付与した被覆光ファイバに対し、その長さ方向と交差する方向に前記被覆除去刃を移動させて押し付けつつ撓ませる第１の移動機構と、この第１の移動機構により撓ませた状態の被覆光ファイバに対し、前記被覆除去刃を被覆光ファイバの長さ方向に沿って移動させて前記被覆を除去する第２の移動機構と、を備えていることを特徴とする。

前記一対の把持部のうち一方を固定として他方を前記被覆光ファイバの長さ方向に沿って移動可能とし、前記張力付与部は、前記移動可能な他方の把持部を前記固定とした一方の把持部から離れる方向に押圧する弾性手段を備えるようにしてもよい。

前記被覆光ファイバをその軸線を中心として回転させる第３の移動機構を備えるようにしてもよい。

本発明によれば、張力を付与した状態の被覆光ファイバに対し被覆除去刃を押し付けつつ被覆光ファイバを撓ませた状態で、被覆除去刃を被覆光ファイバの長さ方向に沿って移動させているので、刃先の被覆への食い込み量を高精度に制御することなく、刃先が被覆内の光ファイバに強く当たることを抑えつつ被覆を除去することができる。

本発明の一実施形態を示す被覆除去装置の正面図である。 図１の被覆除去装置の平面図である。 被覆光ファイバの断面図である。 図１の被覆除去装置により被覆光ファイバの被覆を除去している状態を示す作用説明図である。 図１の被覆除去装置における被覆除去刃の被覆光ファイバに対する刃圧とガラスファイバの引張強度との相関図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、ベース板１上の所定間隔をおいた左右両側に、被覆光ファイバ３の長さ方向の２箇所を把持する把持部としてのファイバクランプ部５，７を配置している。このうち、図１中で右側の一方のファイバクランプ部５は、その基台９をベース板１に固定している。これに対し図１中で左側の他方のファイバクランプ部７は、その基台１１を、ベース板１に対し被覆光ファイバ３の長さ方向（図１中で左右方向）に沿って、スライドベアリング１３を介してスライド移動可能としている。

上記スライド移動可能な基台１１の下部の基台９側には、張力付与部としてのテンション機構１５を設置している。テンション機構１５は、基台１１に対して離間した位置にベース板１に対して固定してあるスプリング受け１７と、このスプリング受け１７と基台１１との間に介装されてファイバクランプ部７全体をファイバクランプ部５から離れる方向（図１中で左方向）に押し付ける弾性手段としてのスプリング１９とを備えている。

したがって、スプリング１９が基台１１を押し付けることで、一対のファイバクランプ部５，７によって把持された被覆光ファイバ３には、その長さ方向（図１中で左右方向）に張力が付与されることになる。

上記した各ファイバクランプ部５，７の各基台９，１１の上部の互いに対向する側には、被覆光ファイバ３を把持するファイバホルダ２１，２３を設けている。ファイバホルダ２１，２３は、 台座２１ａ，２３ａの上面に形成してある凹部に被覆光ファイバ３を収容し、その上から開閉可能なクランプ蓋２１ｂ，２３ｂによって被覆光ファイバ３を押圧固定する。

このようなファイバホルダ２１，２３は、基台９，１１からその互いに対向する側に突出している回転支持部２５，２７上に固定している。回転支持部２５，２７は、基台９，１１に対し、図示しないベアリングを介して被覆光ファイバ３の軸線（図１中で左右に対応する水平方向の軸線）を中心として旋回可能である。回転支持部２５，２７の旋回動作に伴なって、ファイバホルダ２１，２３に把持された被覆光ファイバ３がその軸線を中心として回転する。

ファイバクランプ部５，７の基台９，１１内には、上記回転支持部２５，２７の旋回動作に伴って回転する図示しない回転体をそれぞれ備え、この各回転体を、基台９，１１のいずれか一方に設けた図示しないモータにより、適宜歯車などの動力伝達機構を介して回転させる。その際、基台９，１１内の上記モータを設けていない側の回転体は、上記モータによって回転駆動する回転体と同期して回転するよう互いに連結する構造とする。

したがって、上記したモータを駆動することで、回転支持部２５，２７が被覆光ファイバ３の中心軸線を中心として同期して旋回し、被覆光ファイバ３は、その中心軸線を中心として回転することになる。これら図示しないモータや歯車などの動力伝達機構及び回転支持部２５，２７は、被覆光ファイバ３をその軸線を中心として回転させる回転駆動機構となる第３の移動機構を構成している。

ベース板１の被覆光ファイバ３より上方位置には、被覆除去刃２９を除去刃ホルダ３１の先端側部に着脱可能に取り付けた状態で配置している。被覆除去刃２９は先端の断面形状が鋭利な楔形をしている。この被覆除去刃２９は、図２に示すように、被覆光ファイバ３の軸線と直交する水平方向（図２中で上下方向）に長く幅広に形成してあり、図１に示すように水平方向に沿って配置してある被覆光ファイバ３に対して鋭角となるよう傾斜させた状態としている。

除去刃ホルダ３１は、その基端部を、図２中でＸ方向に移動するＸ方向可動体３３上に図１中でＺ方向に、図示しないガイドレールを介して移動可能に取り付けている。この除去刃ホルダ３１のＺ方向の移動は、Ｘ方向可動体３３上に設置したＺ方向モータ３５によってボールねじ３７を利用して行う。すなわち、Ｚ方向モータ３５を駆動して、除去刃ホルダ３１のナット部（雌ねじ部）にＺ方向にねじ込んであるねじ軸３９を回転させることで、除去刃ホルダ３１が被覆除去刃２９とともにＸ方向可動体３３に対してＺ方向に移動する。

このＺ方向の除去刃ホルダ３１の移動により、被覆除去刃２９が被覆光ファイバ３に対し図１中で上下方向に接近離反移動し、これらＺ方向モータ３５やボールねじ３７によって、被覆光ファイバ３に対し、その長さ方向と交差する方向に被覆除去刃２９を移動させて押し付けつつ撓ませる第１の移動機構を構成している。

Ｘ方向可動体３３は、図２中でＹ方向に移動するＹ方向可動体４１上に、Ｘ方向に移動可能に取り付けている。Ｘ方向可動体３３の移動にはボールねじ４３を使用している。すなわち、Ｘ方向に延設してあるねじ軸４５をＸ方向可動体３３のナット部（雌ねじ部）にねじ込み、このねじ軸４５をＸ方向可動体３３上に設置してあるＸ方向モータ４７に連結する。したがって、Ｘ方向モータ４７の駆動によってねじ軸４５が回転し、これに伴いＸ方向可動体３３が図示しないガイドレールを介してＸ方向に移動する。

Ｙ方向可動体４１は、図２中でＹ方向に移動し、その移動には、ボールねじ４９を使用している。すなわち、Ｙ方向に延設してあるねじ軸５１をＹ方向可動体４１のナット部（雌ねじ部）にねじ込み、このねじ軸５１をベース板１上に設置してあるＹ方向モータ５３に連結する。したがって、Ｙ方向モータ５３の駆動によってねじ軸５１が回転し、これに伴いＹ方向可動体４１が図示しないガイドレールを介してＹ方向に移動する。

上記Ｙ方向モータ５３やボールねじ４９によって、前記した第１の移動機構により撓ませた状態の被覆光ファイバ３に対し、被覆除去刃２９を被覆光ファイバ３の長さ方向に沿って移動させて被覆を除去する第２の移動機構を構成している。

上記Ｚ方向モータ３５、Ｘ方向モータ４７、Ｙ方向モータ５３及び前記基台９，１１のいずれか一方に設けた図示しないモータは、図２に示すように制御部５５によって駆動制御される。なお、図１では、Ｘ方向可動体３３、Ｙ方向可動体４１及びこれらを駆動する駆動機構並びに除去刃ホルダ３１を駆動する駆動機構は省略している。

被覆光ファイバ３は、図３に示すように、石英系などの光ファイバとしてのガラスファイバ３ａの周囲を、例えばポリイミド樹脂３ｂの被覆で覆って構成してある。この際、ガラスファイバ３ａの直径を１２５μｍ、ポリイミド樹脂３ｂの外径（被覆光ファイバ３の直径）を１５５μｍとしている。

次に作用を説明する。被覆光ファイバ３を一対のファイバホルダ２１，２３にて把持した状態で、スプリング１９により基台１１を押し付けることで、被覆光ファイバ３はその長さ方向に張力が付与される。ここで付与する張力は、例えば０．４９Ｎで、この張力を付与した状態でのクランプ間距離Ｗは５８ｍｍとする。

一方、被覆除去刃２９は、Ｚ方向モータ３５、Ｘ方向モータ４７及びＹ方向モータ５３を適宜駆動して被覆光ファイバ３に対し上方の離間した初期位置に設定し、その後、Ｚ方向モータ３５の駆動によって下降させて、刃先を被覆光ファイバ３に押し付ける。この押し付け時での被覆除去刃２９の上記初期位置からの下降移動量（被覆光ファイバ３の撓み量に相当）Ｈは３５０μｍとする。

これにより図１に示すように被覆光ファイバ３は下方に撓み、この撓んだ状態で、Ｙ方向モータ５３を駆動することで、被覆除去刃２９を、刃先の向く図１中で左方向に移動させ、その結果、図４に示すように、ポリイミド樹脂３ｂの被覆が徐々に除去されていく。

この際、上記した被覆の除去範囲は、被覆光ファイバ３の長さ方向に沿って例えば３５ｍｍ程度とし、この範囲を除去した後は、被覆除去刃２９を、Ｚ方向モータ３５を駆動して上昇させてから、Ｙ方向モータ５３を駆動して前記した初期位置に戻す。これと同時に回転支持部２５，２７を所定角度、例えば９０度程度回転させて、上記被覆を除去した部位対応する円周方向の被覆を除去していない部位を上方の被覆除去刃２９に対向させた状態とし、この状態で上記と同様にして被覆の除去を行う。

以後、上記の作業を繰り返し行うことで、被覆光ファイバ３の３５ｍｍの長さ範囲の全周の被覆を除去する。なお、被覆光ファイバ３を回転させる角度は、被覆光ファイバ３の直径に応じて適宜変更する。例えば直径が大きい被覆光ファイバ３は、直径の小さい被覆光ファイバ３よりも回転角度をより小さくして被覆除去刃２９をＹ方向に移動させて除去する作業回数を多くする。

また、被覆除去刃２９は、図２に示すようにＸ方向に幅広に形成しているので、１回もしくは複数回のＹ方向への移動による被覆除去作業後に、例えば上記初期位置にある状態で、Ｘ方向モータ４７を駆動して被覆除去刃２９をＸ方向に微少量ずらしてから被覆作業に移行することで、刃先を常に新しい状態で使用することができる。

上記したように、本実施形態では、被覆光ファイバ３に付与する張力を０．４９Ｎとして、クランプ間距離Ｗを５８ｍｍとなるように設定し、かつ被覆除去刃２９の押し込み量（下降移動量）を３５０μｍとしている。これによって、被覆除去刃２９の刃先が被覆光ファイバ３に作用する荷重（刃圧）は、約１１．７６×１０^-3Ｎとなる。

図５は、上記した荷重（刃圧）に対する被覆除去後のガラスファイバ３ａの引張強度を示しており、上下に延びる線図で表される各データは、それぞれ対応する特定の刃圧に対して複数のデータを含んでおり、×印に対応するデータはこれら複数のデータの平均値である。例えば、刃圧が９．８×１０^-3Ｎの場合には、引張荷重が約３５〜６０Ｎとなる範囲に複数のデータがあり、それら複数のデータの平均値が約５０Ｎである。

ここでガラスファイバ３ａの引張強度としては３０．０Ｎ以上あれば充分であり、図５によれば、３０．０Ｎ以上の引張強度とするには、荷重（刃圧）が約６．８６×１０^-3Ｎから約１１．７６×１０^-3Ｎの範囲であることが少なくとも必要であり、したがって、本実施形態では、上記刃先が被覆光ファイバ３に作用する荷重（刃圧）を約１１．７６×１０^-3Ｎとしているので、被覆除去後のガラスファイバ３ａの引張強度を確保することができる。

以上のように、本実施形態では、張力を付与した状態の被覆光ファイバ３に対し被覆除去刃２９を押し付けつつ被覆光ファイバ３を撓ませた状態で、被覆除去刃２９を被覆光ファイバ３の長さ方向に沿って移動させて被覆を除去している。

このため、被覆光ファイバ３を載置する受け台を使用する従来法のように刃先の被覆への食い込み量を高精度に制御する必要がなく、被覆光ファイバ３に付与する張力と被覆除去刃２９の押し込み量（下降移動量Ｈ）とにより刃圧を一定範囲に調整することで、刃先がポリイミド樹脂３ｂ内のガラスファイバ３ａに強く当たることを抑えつつ被覆を除去できることができる。これにより、簡素な構成として低コストで、被覆除去後のガラスファイバ３ａの強度低下を抑えることができる。

また、本実施形態では、被覆光ファイバ３の長さ方向に付与する張力と、被覆光ファイバ３に対する被覆除去刃２９による押し付け方向の移動量Ｈに相当する被覆光ファイバの撓み量とによって、被覆除去刃２９の被覆光ファイバ３に対する押付荷重（刃圧）を調整している。これにより、刃先のポリイミド樹脂３ｂによる被覆への食い込み量を高精度に制御することなく、刃先がポリイミド樹脂３ｂ内のガラスファイバ３ａに強く当たることを抑えることができる。

また、本実施形態では、一対のファイバクランプ部５，７のうち一方を固定として他方を被覆光ファイバ３の長さ方向に沿って移動可能とし、テンション機構１５は、移動可能な他方のファイバクランプ部７を固定側のファイバクランプ部５から離れる方向に押圧するスプリング１９を備えている。これにより、スプリング１９で押圧するという簡素な構成として低コストで被覆光ファイバ３に張力を付与することができる。

さらに、本実施形態では、被覆光ファイバ３をその軸線を中心として回転させる回転支持部２５，２７を含む回転駆動機構を備えている。このため、被覆除去刃２９をＹ方向に移動させて周方向一部位の被覆を除去した後に、被覆光ファイバ３を回転させてから再度Ｙ方向に移動させて周方向他の部位の被覆を順次除去することで、被覆光ファイバ３の全周にわたって被覆除去を行うことができる。

本発明は、被覆光ファイバの被覆を除去する被覆光ファイバの被覆除去方法及び被覆除去装置に適用される。

Claims (5)

1. 光ファイバを被覆で覆った被覆光ファイバの前記被覆を除去する被覆光ファイバの被覆除去方法であって、前記被覆光ファイバの長さ方向所定間隔をおいた２箇所を一対の把持部で把持しつつ該被覆光ファイバに対してその長さ方向に張力を付与し、この張力を付与した状態で、被覆除去刃を前記被覆光ファイバの長さ方向と交差する方向に押し付けて該被覆光ファイバを撓ませ、前記被覆除去刃を、前記撓んだ状態の被覆光ファイバの長さ方向に沿って移動させることで、前記被覆を除去することを特徴とする被覆光ファイバの被覆除去方法。
2. 前記被覆光ファイバの長さ方向に付与する張力と、前記被覆光ファイバに対する前記被覆除去刃による押し付け方向の移動量に相当する被覆光ファイバの撓み量とによって、前記被覆除去刃の前記被覆光ファイバに対する押付荷重を調整することを特徴とする請求項１記載の被覆光ファイバの被覆除去方法。
3. 光ファイバを被覆で覆った被覆光ファイバの前記被覆を、被覆除去刃を用いて除去する被覆光ファイバの被覆除去装置であって、前記被覆光ファイバの長さ方向所定間隔をおいた２箇所を把持する一対の把持部と、この各把持部で把持した被覆光ファイバに対してその長さ方向に張力を付与する張力付与部と、この張力付与部で張力を付与した被覆光ファイバに対し、その長さ方向と交差する方向に前記被覆除去刃を移動させて押し付けつつ撓ませる第１の移動機構と、この第１の移動機構により撓ませた状態の被覆光ファイバに対し、前記被覆除去刃を被覆光ファイバの長さ方向に沿って移動させて前記被覆を除去する第２の移動機構と、を備えていることを特徴とする被覆光ファイバの被覆除去装置。
4. 前記一対の把持部のうち一方を固定として他方を前記被覆光ファイバの長さ方向に沿って移動可能とし、前記張力付与部は、前記移動可能な他方の把持部を前記固定とした一方の把持部から離れる方向に押圧する弾性手段を備えていることを特徴とする請求項３記載の被覆光ファイバの被覆除去装置。
5. 前記被覆光ファイバをその軸線を中心として回転させる第３の移動機構を備えていることを特徴とする請求項３に記載の被覆光ファイバの被覆除去装置。

Images