JP2554699B2 - 管内への線状体挿通方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は管内への線状体挿通方法、特に振動を利用
して線状体を管内に押し込んで挿通する方法に関する。

この発明は光ファイバ、金属線その他の線状体が保護
管あるいはシース内に挿通された光ファイバケーブル、
電線、複合構造管その他の製造に用いられる。

［従来の技術］ 長尺の管などに線状体を挿通する必要がある場合があ
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
被覆をした構造のものが要求されるようになって来てい
る。このために、光ファイバ心線あるいはコードをたと
えば直径数mm以下、長さ数百ｍ以上の鋼管に挿通する必
要がある。あるいは、光ファイバ心線の挿通に先立っ
て、鋼線などの金属線をメッセンジャーワイヤとして管
に挿通することもある。

従来、金属管等の管に線状体を挿通する方法として、
特開昭62−44010が知られている。この方法では、線状
体を挿通する管を振動させ、振動コンベアの原理で線状
体に搬送力を与え、管に線状体を挿入する。

この方法では、線状体の挿通開始にあたって、線状体
に十分な搬送力が与えられる程度の長さだけ線状体を管
の入口部分に予め挿入しておく必要がある。この予備挿
入は、手作業あるいはピンチローラーなどによる機械的
な手段により行う。

また、予備挿入を必要としないで管に線状体を押し込
む方法として特開昭61−203411が知られている。この方
法では、中心に孔のあいた架空地線に振動を加えながら
光ファイバなどの線状体を押し込む。架空地線を振動さ
せることにより、中心孔内で線状体の状態は絶えず変化
する。この結果、線状体の先端突き当たりが解消され、
また孔壁との摩擦や線状体の曲りが軽減され、線状体は
円滑に押し込まれる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記特開昭62−44010で開示された線状体挿
通方法では、管入口端が振動しているので、線状体は管
入口手前の部分が大きく波打つように振れ動き、これの
遠心効果により管外への排出が生じ、管内への進入が妨
げられる。この理由により、挿通開始時に予備挿入を必
要とするので、作業能率が低下する。予備挿入長さが短
いと、線状体に十分な搬送力が与えられず、線状体が管
内に進入しないので、かなりの長さにわたって予備挿入
しなければならない。また、挿通速度が遅く、管全長に
わったって挿通するのに長時間かかる。

一方、上記特開昭61−203411で開示された方法は、線
状体を押し込んで管に挿通するので、線状体がある程度
の長さ挿通されると、線状体の先端あるいは途中の部分
が管内壁に突き当たり、線状体は押込みによって湾曲し
やすくなる。この結果、線状体を押し進めることが困難
になる。したがって、たとえ管を振動させて摩擦を軽減
しても長尺の管に線状体を挿通することはできなかっ
た。

そこで、この発明は線状体を長尺の管に高い挿通速度
で能率よく挿通することができる管内への線状体挿通方
法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明の管内への線状体挿通方法は、まず管をコイ
ル状に巻いて管のコイルを形成する。ついで、管のコイ
ルの一端からコイルの外に延びるようにして管の入口部
分を形成し、管の入口端部を管長手方向に垂直な面に対
して静止するように支持する。そして、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
動させながら、管の入口端近くに配置したフィーダーに
より線状体を前記入口端から管内に押し込むことにより
線状体をフィーダーの送り速度で管内に挿通する。

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。管のコイルの直径は、挿通性
および線状体に過大な曲げ応力を与えない点から150mm
以上であることが望ましい。

管のコイルを振動させるには、上記円筒体を振動モー
タ、電磁バイブレータなどの公知の手段により駆動すれ
ばよい。振動条件は、たとえば振動角（すなわち、ら旋
のリード角）が５〜30度、振動数が10〜30Hz、全振幅が
垂直成分で0.2〜2.0mm程度である。

管の入口端部を管長手方向に垂直な面に対して静止す
るように支持するには、たとえば管が遊合する円筒状ガ
イドに管の入口端部を通す。円筒状ガイドは金属、プラ
スチックス等で作られており、床などに固定、支持され
ている。入口部分の適当な長さは管外径の100〜1000倍
程度である。

線状体を入口端から管内に押し込むフィーダーとして
は、対となった無端ベルトで光ファイバを挟み込むベル
ト式フィーダー、ピンチロールを備えたロールフィーダ
ーなどが用いられる。フィーダーは、管の入口端との間
で線状体がたわまない程度に入口端近くに配置される。

［作用］ 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と、コイル状となった管の内
部の線状体は管内壁面より斜め上前方に向く力を受け
る。この力により、線状体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。また、線状体
はフィーダーにより管内への押込み力が与えられる。こ
のように、管内の線状体は管内壁よりコイル円周方向の
前進力が間欠的に与えられるとともに、フィーダー押込
み力が連続的に与えられてフィーダーの送り速度で管内
を前進する。この結果、線状体の前進速度は速くなる。
線状体の飛跳ねにより、線状体と管内壁面との実質的な
接触面積は小さくなり、線状体が管内壁面から受ける摩
擦力は小さくなる。これによってフィーダーの押込み力
が有効に作用し、線状体の前進速度は高められる。

なお、挿通初期においては、線状体はフィーダーによ
り管の入口部分に押し込まれる。したがって、従来行っ
ていた前記予備挿入は不要である。

［実施例］ 光ファイバを細径かつ長尺の鋼管に挿通する場合を実
施例として説明する。

まず、この発明の挿通方法を実施する装置例について
説明する。第１図はこの発明を実施する装置の全体図、
および第２図は上記装置の一部である振動テーブルの平
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75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にこれら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。

なお、加振装置として上記振動モータ21,22の代わり
に、たとえばクランク、カムあるいは電磁石を利用した
の加振装置でもよく、また振動モータ21,22の振動テー
ブル14への取り付け方も図示のものに限定されない。

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の上端から光フ
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、150mm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樹脂をプレ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、これの胴部を振動テーブル
14に通しボルト31で固定されている。ボビン27は円周方
向にボビン軸心方向に凹凸が連続するように溝（図示し
ない）を設けてあり、溝に管１が密接するようになって
いる。

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、後述のフィーダー
61に供給する。

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
してフィーダー61に光ファイバ７を供給する。

供給スプール34に続いて光ファイバ送給状態検出装置
47が配置されている。光ファイバ送給状態検出装置47
は、支持柱48およびこれに取り付けられた光ファイバ高
さ位置検出器49から構成されている。光ファイバ高さ位
置検出器49はイメージセンサとこれに対向して配置され
た光源とからなっており、光ファイバ７の通過位置にあ
って光ファイバ７のたるみ具合を検知する。イメージセ
ンサとしてCCDラインセンサが用いられる。

光ファイバ送給状態検出装置47には回転速度制御装置
52が接続されており、回転速度制御装置52は検出装置47
からの信号に基づき前記駆動モータ38の電源39の電圧を
制御する。すなわち、光ファイバ７から光ファイバ高さ
位置検出器49を光源から遮断する高さ位置に応じて駆動
モータ38の回転速度、つまり光ファイバ７の繰出し速度
を制御する。

光ファイバ送給状態検出装置47の出側に保持ガイド55
が配置されている。保持ガイド55の出入口は角部のない
曲面に加工しておくことが好ましく、これらの材質は光
ファイバ７の移送を阻害しないように摩擦係数の小さい
もの、たとえばガラス、プラスチックなどを用いること
ができる。

保持ガイド55の出側に、フィーダー61が配置されてい
る。フィーダー61は架台62の上に上下一対の無端ベルト
63が設けられている。ベルト63はモータプーリ65により
駆動され、保持力ガイド55からの光ファイバ７を挟み込
んで管入口端部３に送り込む。

フィーダー61の出側に円筒状の保持金具69が配置され
ている。保持金具69の内径は管１の外径よりやや大きく
なっており、ここに管１の入口端部３が挿通される。管
１の入口端部３は管長手方向に摺動可能であるが、管長
手方向に垂直な面の動きすなわち上下、左右方向の動き
は拘束される。

保持金具69の手前において、光ファイバ７の表面にカ
ーボン、タルク、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を供給するようにしてもよい。

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を挿通する方法について説明する。

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。管１はボビン27に対し１層巻きに限ら
ず、複数層巻きする場合が多い。この場合は１層目はボ
ビン27の溝に密接するが、２層目以降は前層の管１の間
に入り込むことになる。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。

このようにコイル５に形成した管１の入口部分２をコ
イル１巻き分ほど巻き戻し、水平方向に真直に延ばす。
ついで、入口端部３を保持金具69に通し、漏斗状に広げ
る。そして、管入口部分２の基部４はボビン27のフラン
ジ29に締付け金具71で固定する。

一方、供給スプール34に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。そして、供給スプール
34から光ファイバ７を引き出し、光ファイバ送給状態検
出装置47、保持ガイド55およびフィーダー61を経由して
光ファイバ７の先端部８を管入口端部３に僅かに挿し込
む。

つぎに、振動モータ21,22、スプール34の駆動モータ3
8およびモータプーリ65を駆動する。

振動モータ21,22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Ｖ
は、振動テーブル14から更にボビン27を順次介して管１
のコイル５に伝達される。

光ファイバ７の管１への進入について第３図（イ）お
よび（ロ）に基づいて説明する。管入口端部３は保持金
具69で保持されているので、入口部分２は管長手方向に
振動する、すなわち管１は上下、左右方向には振動しな
い。このために、管１の入口部分２では光ファイバ７に
は振動による前進力ｆは作用せず、専らフィーダー61の
押込み力Ｆにより光ファイバ７は前進力が与えられる。

管１の入口部分２の基部４から先、すなわち管１のコ
イル５の部分では、管１はら旋に沿って振動するので、
この部分の光ファイバ７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７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１の内壁から受ける力のコイル
円周方向成分によって光ファイバ７は推進されるととも
にフィーダー61によって押し込まれて、管内に入って行
く。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図の例では時計方向Ｐの円運動）を行
う。すなわち、光ファイバ７は上記振動による前進力と
フィーダーによる押込み力の二つの作用によって光ファ
イバ７は管内を前進する。

ところで、管入口端部３から光ファイバ７をフィーダ
ー61で管内に押し込む際、光ファイバ７に作用する押込
み力に抗する力として、 管壁との摩擦抵抗 コイル状に巻かれた管の曲りによる搬送抵抗 光ファイバ自身の曲りぐせによる搬送抵抗 が存在する。およびの搬送抵抗は、結局の摩擦抵
抗を増大させる一要因である。

この発明では、管１はコイル状に巻かれているので、
の管の曲りによる搬送抵抗が真直な管に比べて大きい
から、管入口端からの押込み力が光ファイバ全長にわた
って伝わりにくい。しかし、管のコイル５はら旋状に振
動しているので、管１のすべての部分に同一（均一）の
振動状態を生じる。この振動は管のコイル５の接線方向
の水平成分をもつ管長手方向に傾斜した単振動であり、
光ファイバ７に対して前進力ｆを生じる。この前進力ｆ
は管のコイル５のすべての部分でコイル５の接線方向に
作用する。したがって、管内にある光ファイバ７は管１
の長手方向すなわち搬送方向に向って常に前進力ｆを受
ける。この前進力ｆは管の曲りに沿う力であるから、振
動による摩擦軽減とあいまって管側壁に光ファイバ７が
押し付けられることを回避し、いわゆる軌道修正作用を
光ファイバ７に及ぼす。管入口端部３で押込み力Ｆを受
け、管内に押し込まれる光ファイバ７は上記前進力ｆに
より曲りを有する管内にあたかも真直な管内を進入する
ような状態を示す。もちろん、管１の振動は光ファイバ
と管壁との摩擦抵抗を軽減する。すなわち、この発明に
おいては、押込み力に抗する力のうち、管壁との摩擦抵
抗は振動により解消し、管１の曲りによる搬送抵抗
は振動と前進力ｆとにより解消する。さらに、前進力ｆ
は管内の光ファイバ７をたるませないので、より押込み
力Ｆが光ファイバ全長にわたって伝わり易くなる。ま
た、光ファイバ自身の曲りぐせによる搬送抵抗を解消
するには、後述のように光ファイバ７にねじりを与えて
ペイルパックに装填した形態のものから、光ファイバ７
を引き出して供給すればよい。この装填状態にある光フ
ァイバ７は曲りぐせがない。なお、潤滑剤を光ファイバ
表面に塗布して、管壁との摩擦抵抗を小さくすること
もできる。また、管の曲りによる搬送抵抗はコイル光
を大きくすることによっても軽減することができる。

再び第１図に戻って説明する。

上記ら旋状振動を振動テーブル14を介して管のコイル
５に与えると、フィーダー61によりコイル５上方の管入
口端部３から供給した光ファイバ７は連続的に管１内に
進入して行く。すなわち、光ファイバ７は供給スプール
34から繰り出されて、光ファイバ送給状態検出装置47、
保持ガイド55、フィーダー61、管入口端部３、入口部分
２、コイル状の管１、管出口端の順にフィーダーによる
押し込みとコイル５の振動により移動し、所定時間後に
コイル５全体に挿通される。

上記光ファイバ７の挿通中において、光ファイバ７の
供給スプール34からの繰出し速度とフィーダー61からの
管入口端部３への送出し速度の間に速度差が発生する
と、光ファイバ７に引張り応力あるいはたるみが発生す
る。光ファイバ７の必要以上のたるみ、あるいは張り過
ぎによる断線などが発生し、光ファイバ７の円滑な供給
に支障を来たす虞れがある。このような速度差は、光フ
ァイバ高さ位置検出器49の位置における光ファイバ７の
送給状態に影響を与え、これが検出器49により直ちに検
出される。すなわち、光ファイバ高さ位置検出器49が光
ファイバ７の張り過ぎを検出したなら、その信号が駆動
モータ38へ送られスプール回転速度をアップして光ファ
イバ７の供給速度を速くする。また、光ファイバ７のた
るみ過ぎを検出したなら、同様に駆動モータ38を制御し
て光ファイバ７の供給速度を遅くする。このようにして
光ファイバ７の異常な移送状態は直ちに検知され、修正
され、正常な移送状態（第１図に示すような若干たるん
だ状態）に復帰する。

なお、管１への光ファイバ７の挿通中に共振現象が発
生したり、管内面および光ファイバ表面の状態により光
ファイバに作用する摩擦抵抗が漸増するので、光ファイ
バ７の挿通速度は必ずしも一定でなく、変動する場合が
ある。管内における光ファイバ７の速度に変動（減速）
が生じると、管入口端部３とフィーダー61との間で光フ
ァイバ７のたるみが発生し、光ファイバ７の円滑な供給
に支障を来たす虞れがある。このような場合には、上記
のように光ファイバ高さ位置検出器49をフィーダー61と
保持金具69との間に設け、光ファイバ高さ位置検出器49
からの信号に基づいてフィーダー61の送り速度を調節
（減速）するようにしてもよい。

第４図はこの発明の他の実施例を示している。なお、
第１図に示す装置、部材と同じものには同一の参照符号
を付け、その説明は省略する。

この実施例では、光ファイバ７をフィーダー61に供給
する手段が前記第１の実施例と異なっている。すなわ
ち、光ファイバ７を収納するペイルパック73がフィーダ
ー61の側方に配置されている。そして、ペイルパック73
の直上から曲管状のガイド75がフィーダー入口まで延び
ている。

ペイルパック内にループ状にして積層収納された光フ
ァイバ７をペイルパック73から取り出すときは、ループ
状積層体の上部のものから順にペイルパック上方へと引
き出す。このとき光ファイバは１ループについて最大36
0゜の捩りを受ける。この捩りは管内で挿通中に元に戻
ろうとして反り返るから搬送抵抗となり挿通の妨げとな
る。そこで、光ファイバ７をペイルパック73から取り出
すときに受ける捩りを相殺するように、予め逆の捩りを
光ファイバ７に与えてペイルパック73に収納しておくこ
とが好ましい。またこのようにして収納された光ファイ
バにはスプールに巻き取られた光ファイバのような曲り
ぐせはなく、さらに取り出される光ファイバに後続の光
ファイバの慣性抵抗は作用しないから第１図に示すよう
な光ファイバ送給状態検出装置をフィーダー61の手前に
設ける必要はない。

（具体例） この発明の効果を確認するために、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0.8〜2.0mmφ（0.5〜1.6m
m）、長さ1Kmの鋼管の７種類を巻胴径1200mmの鋼製ボビ
ンに整列巻（１層巻）した７種類の鋼管コイル。

光ファイバ：次のものを用いた。

石英ガラス光ファイバ（径125μｍ）にシリコーン樹
脂コーティングした径0.4mmの光ファイバ。

（２）振動条件：本実施例で用いる鋼管コイルは巻層が
１層であるので、管のどの部分もほぼ同一の振動条件と
なる。コイルの水平面に対する振動角度15度 振動数 20Hz 全振幅の垂直成分 1.25〜1.55mm 上記条件により光ファイバを鋼管に挿通した結果、光
ファイバは予備挿入を要せずに、トラブルなく極めて円
滑に鋼管内に挿通された。平均挿通速度（フィーダーの
送り速度）は３〜5m/minであり、３〜６時間内に鋼管全
長に挿通されることが確認された。光ファイバを2mm以
下の細径管に挿通する場合でも、1Km程度の長尺管に挿
通する場合でも十分可能であり、もちろん挿通される光
ファイバが変質しないことが分かった。

なお、光ファイバを振動だけにより挿通した場合、６
〜10時間内に鋼管全長に挿通された。また、特開昭61−
203411で開示された管を振動させながら光ファイバを押
込む方法では、30mまでしか光ファイバを管内に押し込
むことができなかった。

上記実施例は線状体が光ファイバであったが、この発
明は光ファイバ以外の線状体、たとえば銅線、鋼線など
の金属ワイヤあるいはプラスチックスなどの非金属ワイ
ヤの挿通にも応用される。管内への線状体の供給は、１
本のみに限らず管内径と線状体の径との関連で複数本で
も可能である。線状体を挿通する管として、上記鋼管以
外にアルミ管、合成樹脂管に挿通する等色々な具体例が
考えられる。また、線状体を金属管に挿通後に減面加工
する等の後工程を付加する場合もあり、適宜実施者が状
況に応じて行なえばよい。さらに、管のコイル中心軸は
ら旋の中心軸とは必ずしも一致する必要はないが、両軸
が一致していることが望ましく、また管のコイル中心軸
は必ずしも垂直でなくてもよいが垂直であることが望ま
しい。

なお管が非常に長尺で、管全長にわたってフィーダー
の押し込み力を作用させることが困難な場合は、途中か
らフィーダーを解除し、振動のみによる挿通に切替える
ようにする。

［発明の効果］ この発明によれば、管が細径（たとえば、管外径が2m
m以下）、長尺（たとえば、管長さが1Km程度）であって
も、面倒な予備挿入を行うことなく、また高い挿通速度
で光ファイバを管に挿通することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法により光ファイバ挿通するため
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（イ）および（ロ）はそれぞれ
管入口部分における光ファイバの搬送作用を説明する図
面、ならびに第４図は光ファイバ挿通するための装置の
他の例を示す側面図である。 １……管、２……管の入口部分、３……管の入口端部、
５……管のコイル、７……光ファイバ、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、47
……光ファイバ送給状態検出装置、52……制御装置、55
……、61……電磁フィーダー、69……保持金具、73……
ペイルパック。

Claims (1)

(57)【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、管のコイルの一端からコイルの外に向って延びるよ
   うに管の入口部分を形成し、管の入口端部を管長手方向
   の垂直面に対して静止するように支持し、コイル状の管
   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ながら管の入口端近くに配置したフ
   ィーダーにより線状体を前記入口端から管内に押し込む
   ことにより線状体をフィーダーの送り速度で管内に挿通
   することを特徴とする管内への線状体挿通方法。