(57)【要約】【課題】より安定で良好な切断面を得ることができる光ファイバカッタを提供する。【解決手段】光ファイバカッタ１Ａは、光ファイバ２０の第１クランプ位置Ｆ１及び第２クランプ位置Ｆ２において光ファイバ２０をクランプする第１クランプ部５及び第２クランプ部６と、光ファイバの第１クランプ位置Ｆ１と第２クランプ位置Ｆ２との間に位置する第１押当位置Ｆ３及び第２押当位置Ｆ４それぞれにおいて互いに逆向きに押し当てられ、光ファイバ２０に曲げを付与する第１アンビル１４及び第２アンビル１５と、第１押当位置Ｆ３と第２押当位置Ｆ４との間に位置する切断位置Ｆ５において光ファイバ２０に押し当てられて光ファイバ２０を切断する刃部材１６とを備える。第１クランプ位置Ｆ１と第２クランプ位置Ｆ２との間隔２Ｌと、第１押当位置Ｆ３と第２押当位置Ｆ４との間隔２ａとは、７＜（Ｌ／ａ）＜２５を満たす。【選択図】図１
2014119498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に垂直な面に対して傾斜する切断面で光ファイバを切断する光ファイバカッタであって、
前記光ファイバの第１クランプ位置及び第２クランプ位置それぞれにおいて前記光ファイバをクランプする第１クランプ部及び第２クランプ部と、
前記光ファイバの前記第１クランプ位置と前記第２クランプ位置との間に位置する第１押当位置及び第２押当位置それぞれにおいて互いに逆向きに押し当てられ、前記光ファイバに曲げを付与する第１アンビル及び第２アンビルと、
前記第１押当位置と前記第２押当位置との間に位置する切断位置において前記光ファイバに接触して前記光ファイバを切断する刃部材と
を備え、
前記第１クランプ位置と前記第２クランプ位置との間隔２Ｌと、前記第１押当位置と前記第２押当位置との間隔２ａとが７＜（Ｌ／ａ）＜２５を満たすことを特徴とする、光ファイバカッタ。
【請求項２】
前記光ファイバの半径をｒ、前記光ファイバの張力をＴとして、前記光ファイバの引張応力σｔを
【数１】
2014119498.tif 000007
と表し、前記第１押当位置及び第２押当位置における前記光ファイバの中心軸線と交差する方向への変位量をδ、前記第１押当位置と前記第２押当位置との中点からの距離をｘ、前記光ファイバのヤング率をＥ、前記光ファイバの直径をｄとして、前記光ファイバの曲げ応力σｂを
【数２】
2014119498.tif 000008
と表したとき、前記切断位置における前記引張応力σｔが６０（ＭＰａ）以上２３０（ＭＰａ）以下となり、前記曲げ応力σｂが４０（ＭＰａ）以上１３０（ＭＰａ）以下となるように、前記間隔２Ｌ、前記間隔２ａ、前記張力Ｔ、前記変位量δ、及び前記距離ｘが設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバカッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバカッタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、軸方向に垂直な面に対して傾斜する切断面で光ファイバを切断するための装置が記載されている。特許文献１に記載された装置は、切断対象である光ファイバをクランプするための一対のブロックと、該一対のブロックとの間に光ファイバを挟み、伸張方向に力を付与しつつクランプするばね手段とを備えている。また、この装置は、光ファイバに曲げを付与するアンビルを備えており、アンビルと上記ばね手段とが一体に構成されている。
【０００３】
また、特許文献２に記載された装置は、切断対象である光ファイバを保持するクランプ機構と、光ファイバを切断するための切断刃と、光ファイバに押し当てられて光ファイバに曲げを付与するアンビルとを備えている。この装置では、クランプ機構とアンビルとが一体に構成されており、光ファイバのクランプと同時にアンビルが光ファイバに押し当てられる。そして、アンビルによって光ファイバが曲げられることにより、光ファイバに切断刃が当たって光ファイバが切断される。更に、この装置では、アンビルの先端形状を工夫することにより、光ファイバの切断面を軸方向に垂直な面に対して傾斜させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６５７８７４７号明細書
【特許文献２】米国特許第８０６９６９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ファイバの軸方向に垂直な面に対して傾斜した切断面でもって光ファイバを切断する光ファイバカッタが知られている。このような光ファイバカッタとして、特許文献１，２に記載された装置のように、光ファイバを押さえるクランプ機構と、光ファイバに曲げを付与するアンビルとを備えるものがある。このような装置では、まずクランプ機構によって光ファイバが把持され、この光ファイバにアンビルが押し当てられることによって光ファイバに曲げが付与されて切断部分が傾斜する。その後、光ファイバに刃が当てられて光ファイバが切断される。本発明は、このような切断の際に、より安定で良好な切断面を得ることができる光ファイバカッタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明による光ファイバカッタは、軸方向に垂直な面に対して傾斜する切断面で光ファイバを切断する光ファイバカッタであって、光ファイバの第１クランプ位置及び第２クランプ位置それぞれにおいて光ファイバをクランプする第１クランプ部及び第２クランプ部と、光ファイバの第１クランプ位置と第２クランプ位置との間に位置する第１押当位置及び第２押当位置それぞれにおいて互いに逆向きに押し当てられ、光ファイバに曲げを付与する第１アンビル及び第２アンビルと、第１押当位置と第２押当位置との間に位置する切断位置において光ファイバに接触して光ファイバを切断する刃部材とを備え、第１クランプ位置と第２クランプ位置との間隔２Ｌと、第１押当位置と第２押当位置との間隔２ａとが７＜（Ｌ／ａ）＜２５を満たすことを特徴とする。
【０００７】
本発明者の研究によれば、後述する実施例に示されるように、第１クランプ位置と第２クランプ位置との間隔２Ｌと、第１押当位置と第２押当位置との間隔２ａとが７＜（Ｌ／ａ）＜２５を満たすことにより、より安定で良好な切断面が得られる。
【０００８】
また、光ファイバカッタは、光ファイバの半径をｒ、光ファイバの張力をＴとして、光ファイバの引張応力σｔを
【数１】
2014119498.tif 000003
と表し、第１押当位置及び第２押当位置における光ファイバの中心軸線と交差する方向への変位量をδ、第１押当位置と第２押当位置との中点からの距離をｘ、光ファイバのヤング率をＥ、光ファイバの直径をｄとして、光ファイバの曲げ応力σｂを
【数２】
2014119498.tif 000004
と表したとき、切断位置における引張応力σｔが６０（ＭＰａ）以上２３０（ＭＰａ）以下となり、曲げ応力σｂが４０（ＭＰａ）以上１３０（ＭＰａ）以下となるように、間隔２Ｌ、間隔２ａ、張力Ｔ、変位量δ、及び距離ｘが設定されていることを特徴としてもよい。
【０００９】
本発明者の研究によれば、後述する実施例に示されるように、切断位置における引張応力σｔおよび曲げ応力σｂを上記の範囲内とすることによって、より安定で良好な切断面が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光ファイバカッタによれば、より安定で良好な切断面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る光ファイバカッタの構成を概略的に示す側面図である。
【図２】図２は、光ファイバの力学的構造を単純化したモデルを示す図である。
【図３】図３は、引張応力及び曲げ応力の好適な範囲を示すグラフである。
【図４】図４は、第１クランプ位置と第２クランプ位置との間隔を２Ｌとし、第１押当位置と第２押当位置との間隔を２ａとしたときの比（Ｌ／ａ）と、曲げ応力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明による光ファイバカッタの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る光ファイバカッタ１Ａの構成を概略的に示す側面図である。なお、本実施形態の光ファイバカッタ１Ａは、軸方向に垂直な面に対して傾斜する切断面で光ファイバ２０を切断する装置である。図１に示されるように、本実施形態の光ファイバカッタ１Ａは、第１クランプ部５と、第２クランプ部６と、第１アンビル１４と、第２アンビル１５と、刃部材１６とを備えている。
【００１４】
第１クランプ部５は、光ファイバ２０の第１クランプ位置Ｆ１において光ファイバ２０をクランプ（把持）する。本実施形態の第１クランプ部５は、上部クランプ部材１０と、下部クランプ部材１１とを有しており、上部クランプ部材１０と下部クランプ部材１１との間に光ファイバ２０を挟み込むことによって光ファイバ２０をクランプする。
【００１５】
第２クランプ部６は、光ファイバ２０の第２クランプ位置Ｆ２において光ファイバ２０をクランプする。本実施形態の第２クランプ部６は、上部クランプ部材１２と、下部クランプ部材１３とを有しており、上部クランプ部材１２と下部クランプ部材１３との間に光ファイバ２０を挟み込むことによって光ファイバ２０をクランプ（把持）する。
【００１６】
なお、光ファイバ２０に与えるダメージを低減するため、上部クランプ部材１０，１２及び下部クランプ部材１１，１３において光ファイバ２０と接触する部分は、例えばゴム等の弾性体から成ることが好ましい。
【００１７】
第１アンビル１４及び第２アンビル１５は、光ファイバ２０に曲げを付与するための部材である。第１アンビル１４は、光ファイバ２０の中心軸線と交差する所定方向（好適には光ファイバ２０の中心軸線と直交する方向）に沿って、光ファイバ２０の一方の側から光ファイバ２０の第１押当位置Ｆ３に押し当てられる。また、第２アンビル１５は、上記所定方向に沿って、光ファイバ２０の他方の側から（すなわち、第１アンビル１４とは逆向きに）光ファイバ２０の第２押当位置Ｆ４に押し当てられる。
【００１８】
第１押当位置Ｆ３及び第２押当位置Ｆ４は、光ファイバ２０の第１クランプ位置Ｆ１と第２クランプ位置Ｆ２との間に位置しており、且つ、互いに離間している。第１アンビル１４及び第２アンビル１５は、光ファイバ２０に対して同時に押し当てられ、これにより光ファイバ２０はＳ字状に変形する。また、本実施形態では、光ファイバ２０のこのような変形は第１アンビル１４及び第２アンビル１５の押し当てによってのみ実現され、第１押当位置Ｆ３及び第２押当位置Ｆ４において光ファイバ２０は拘束されていない。したがって、第１押当位置Ｆ３及び第２押当位置Ｆ４における光ファイバ２０の傾きは自由となっている。
【００１９】
また、光ファイバ２０はＳ字状に変形する際、光ファイバ２０は第１クランプ位置Ｆ１及び第２クランプ位置Ｆ２のそれぞれにおいて第１クランプ部５及び第２クランプ部６に把持されているので、第１クランプ位置Ｆ１及び第２クランプ位置Ｆ２は軸方向に変位しない。したがって、光ファイバ２０には第１アンビル１４及び第２アンビル１５の押し込み量に応じた張力が発生する。
【００２０】
刃部材１６は、光ファイバ２０の第１押当位置Ｆ３と第２押当位置Ｆ４との間に位置する切断位置Ｆ５において光ファイバ２０に接触し、光ファイバ２０の表面に加傷する。直後に接触部近傍に加わっている張力（応力）の効果で光ファイバ２０の断面方向に傷が進行し、光ファイバ２０が切断される。この際、特定の応力範囲とすることで、切断面は、光ファイバ２０の軸線方向に垂直な面から傾いた面として形成される。
【００２１】
図２は、光ファイバ２０の力学的構造を単純化したモデルを示す図である。図２において、第１クランプ位置Ｆ１及び第２クランプ位置Ｆ２は、光ファイバ２０の固定端として表されている。また、図２には、第１アンビル１４及び第２アンビル１５によって印加される力ＦＡ及びＦＢが矢印で示されている。
【００２２】
いま、第１クランプ位置Ｆ１と第２クランプ位置Ｆ２との間隔を２Ｌとし、第１押当位置Ｆ３と第２押当位置Ｆ４との間隔を２ａとする。第１アンビル１４及び第２アンビル１５が押し当てられたとき、光ファイバ２０に生じる引張応力σｔは、次の数式（１）によって表される。但し、ｒは光ファイバ２０の半径であり、Ｔは光ファイバ２０の張力である。
【数３】
2014119498.tif 000005
【００２３】
また、このとき光ファイバ２０の切断位置Ｆ５には、次の数式（２）によって表される曲げ応力σｂが発生する。但し、δは、第１押当位置Ｆ３及び第２押当位置Ｆ４における光ファイバ２０の中心軸線と交差する方向への変位量（換言すれば、第１クランプ位置Ｆ１と第２クランプ位置Ｆ２とを結ぶ直線Ｃと、第１押当位置Ｆ３及び第２押当位置Ｆ４との距離）であり、ｘは第１押当位置と第２押当位置との中点Ｄから切断位置Ｆ５までの直線Ｃに沿った距離であり、Ｅは光ファイバ２０のヤング率であり、ｄは光ファイバ２０の直径である。
【数４】
2014119498.tif 000006
【００２４】
上述した数式（１）及び（２）において、光ファイバ２０の半径ｒ、直径ｄ、及びヤング率Ｅは、切断対象となる光ファイバ２０に固有の値である。したがって、間隔２Ｌ、間隔２ａ、張力Ｔ、変位量δ、及び距離ｘを調整することにより、所望の曲げ応力σｂ及び引張応力σｔを実現することができる。
【００２５】
図３は、引張応力σｔ及び曲げ応力σｂの好適な範囲を示すグラフである。図３において、縦軸は曲げ応力σｂ（単位：ＭＰａ）を示しており、横軸は引張応力σｔ（単位：ＭＰａ）を示している。ここでは、切断面の欠陥が２０μｍ以下となった引張応力σｔ及び曲げ応力σｂの組み合わせを良好（図中の○印）と判定した。なお、図中における□印は光ファイバ２０を切断できなかった組み合わせであり、×印はロールオフ欠陥が発生した組み合わせであり、△印は切断面に凹凸が生じるハックル欠陥が発生した組み合わせである。
【００２６】
図３に示されるように、引張応力σｔが８０ＭＰａである場合には、曲げ応力σｂが４７ＭＰａ、５５ＭＰａ、７１ＭＰａ、９８ＭＰａ、１０６ＭＰａ、及び１２１ＭＰａであるときに良好な切断面が得られた。また、引張応力σｔが１２０ＭＰａである場合には、曲げ応力σｂが４７ＭＰａ、５５ＭＰａ、７１ＭＰａ、９８ＭＰａ、及び１０６ＭＰａであるときに良好な切断面が得られた。また、引張応力σｔが１６０ＭＰａである場合には、曲げ応力σｂが４７ＭＰａ、５５ＭＰａ、及び７１ＭＰａであるときに良好な切断面が得られた。また、引張応力σｔが２００ＭＰａである場合には、曲げ応力σｂが４７ＭＰａ、及び５５ＭＰａであるときに良好な切断面が得られた。
【００２７】
また、引張応力σｔが４０ＭＰａ、２４０ＭＰａである場合には曲げ応力σｂにかかわらず良好な切断面が得られず、曲げ応力σｂが３５ＭＰａ、１３７ＭＰａである場合には引張応力σｔにかかわらず良好な切断面が得られなかった。以上の結果から、引張応力σｔが６０（ＭＰａ）以上２３０（ＭＰａ）以下となり、曲げ応力σｂが４０（ＭＰａ）以上１３０（ＭＰａ）以下となるように、間隔２Ｌ、間隔２ａ、張力Ｔ、変位量δ、及び距離ｘが設定されることによって、より安定で良好な切断面が得られることがわかる。
【００２８】
なお、本実施形態のように、光ファイバ２０の変形が第１アンビル１４及び第２アンビル１５の押し当てによってのみ実現され、第１押当位置Ｆ３及び第２押当位置Ｆ４において光ファイバ２０を拘束しないことによって、引張応力σｔ及び曲げ応力σｂの上記範囲を好適に実現することができる。
【００２９】
図４は、第１クランプ位置Ｆ１と第２クランプ位置Ｆ２との間隔を２Ｌとし、第１押当位置Ｆ３と第２押当位置Ｆ４との間隔を２ａとしたときの比（Ｌ／ａ）と、曲げ応力σｂとの関係を示すグラフである。なお、図４において、間隔２ａを１．２（ｍｍ）とした。図４に示されるように、比（Ｌ／ａ）が７より大きい場合、曲げ応力σｂが１３０（ＭＰａ）より小さくなり、良好な切断面が得られる。また、比（Ｌ／ａ）が２５より小さい場合、曲げ応力σｂが４０（ＭＰａ）より大きくなり、良好な切断面が得られる。したがって、本実施形態の光ファイバカッタ１Ａでは、比（Ｌ／ａ）が７＜（Ｌ／ａ）＜２５を満たすように、第１クランプ位置Ｆ１と第２クランプ位置Ｆ２との間隔２Ｌ、及び第１押当位置Ｆ３と第２押当位置Ｆ４との間隔２ａが設定されていることが好ましい。これにより、より安定で良好な切断面を得ることができる。また、（Ｌ／ａ）＞７を満たすようにクランプ間隔２Ｌが長く設定されることによって、安定して切断を行うことができるので、第１クランプ位置Ｆ１と第２クランプ位置Ｆ２との中点と、第１押当位置Ｆ３と第２押当位置Ｆ４との中点とが多少ずれていても、上記の引張応力σｔ及び曲げ応力σｂの範囲内で良好な切断面を得ることができる。
【００３０】
以上、本発明に係る光ファイバカッタの好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１Ａ…光ファイバカッタ、５…第１クランプ部、６…第２クランプ部、１０…上部クランプ部材、１１…下部クランプ部材、１２…上部クランプ部材、１３…下部クランプ部材、１４…第１アンビル、１５…第２アンビル、１６…刃部材、２０…光ファイバ、Ｄ…中点、Ｆ１…第１クランプ位置、Ｆ２…第２クランプ位置、Ｆ３…第１押当位置、Ｆ４…第２押当位置、Ｆ５…切断位置。
【図１】
2014119498.tif 000009
【図２】
2014119498.tif 000010
【図３】
2014119498.tif 000011
【図４】
2014119498.tif 000012