(57)【要約】【課題】音響，振動，回転成分を高感度に測定できる光ファイバ多層コイルを提供する。【解決手段】光ファイバＦを渦巻き形状に２層以上巻き、層間を接着剤７ａで接着すると共に、最下面および最上面では光ファイバＦを外部に露出させる。【効果】コイルが多層であり、且つ、露出した光ファイバＦに外力が直接的に加わるため、音響，振動，回転成分を高感度に測定することが出来る。【選択図】  図１０
2004219835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを渦巻き形状に２層以上巻いた光ファイバ多層コイルであって、層間を接着剤で接着すると共に、最下面および最上面の少なくとも一面では光ファイバが露出していることを特徴とする光ファイバ多層コイル。
【請求項２】
層数Ｉ≧２とするとき、光ファイバを渦巻き形状に巻いて第１層のコイルを形成し、次いで層番号ｉ＝２，…，Ｉについて第（ｉ−１）層のコイルの上に接着剤を塗布しながら光ファイバを渦巻き形状に巻いて第ｉ層のコイルを形成することを特徴とする光ファイバ多層コイルの製造方法。
【請求項３】
光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻くための円形穴を有するファイバガイドと、光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻くための円柱を有する円柱治具と、光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻く時に前記円形穴の内周面に光ファイバを押しつけると共に光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻く時に前記円柱の外周面に光ファイバを押しつけるためのタッチガイドと、前記ファイバガイドの円形穴の中心または中心近傍を回転中心として回転させるための回転駆動手段と、渦巻き状に巻いた光ファイバ上に接着剤を供給するための接着剤供給手段とを具備したことを特徴とする光ファイバ多層コイルの製造装置。
【請求項４】
光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻くための円形穴を有するファイバガイドと、光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻くための円錐台を有する円錐台治具と、光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻く時に前記円形穴の内周面に光ファイバを押しつけると共に光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻く時に前記円錐台の外周面に光ファイバを押しつけるためのタッチガイドと、前記ファイバガイドの円形穴の中心または中心近傍を回転中心として回転させるための回転駆動手段と、渦巻き状に巻いた光ファイバ上に接着剤を供給するための接着剤供給手段とを具備したことを特徴とする光ファイバ多層コイルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ多層コイル、光ファイバ多層コイルの製造方法および製造装置に関し、さらに詳しくは、音響，振動，回転成分を高感度に測定できる光ファイバ多層コイル、その光ファイバ多層コイルの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバを渦巻き形状に巻いた光ファイバコイルを用いて、音響，振動，回転成分を測定する技術が知られている（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照。）。
他方、光ファイバを渦巻き形状に２層以上巻いた光ファイバ多層コイルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
鎌田弘志他著「沖テクニカルレビュー第１８９号  Ｖｏｌ．６９  Ｎｏ．１」沖電気発行、２００２年１月、ｐ．８０−８３
【非特許文献２】
武尾実、“地動の回転成分を観測する新しい地震計の開発”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成１２年１０月１８日、東京大学地震研究所、［平成１４年９月２８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｒｉ．ｕ−ｔｏｋｙｏ．ａｃ．ｊｐ／ＫＯＨＯ／ＫＯＨＯ／２６／２６−２．ｈｔｍｌ＞
【特許文献１】
特開２００２−３３３５２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
音響，振動，回転成分を測定する感度を上げるために、光ファイバを渦巻き形状に２層以上巻いた光ファイバ多層コイルを用いることが考えられる。
しかし、従来知られている光ファイバ多層コイルは、収容容器内に入っていたり、収容容器内で樹脂材に覆われていたりするため、音響，振動，回転成分を測定する用途に向かない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、音響，振動，回転成分を高感度に測定できる光ファイバ多層コイル、その光ファイバ多層コイルの製造方法および製造装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、光ファイバを渦巻き形状に２層以上巻いた光ファイバ多層コイルであって、層間を接着剤で接着すると共に、最下面および最上面の少なくとも一面では光ファイバが露出していることを特徴とする光ファイバ多層コイルを提供する。
上記第１の観点に係る光ファイバ多層コイルでは、光ファイバを渦巻き形状に２層以上巻いた光ファイバ多層コイルの層間を接着剤で接着しており、形状を保持するために収容容器に入れる必要がない。また、最下面および最上面の少なくとも一面では光ファイバが露出している。この構造により、光ファイバ多層コイルに外力が直接的に加わるため、音響，振動，回転成分を高感度に測定することが出来る。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、層数Ｉ≧２とするとき、光ファイバを渦巻き形状に巻いて第１層のコイルを形成し、次いで層番号ｉ＝２，…，Ｉについて第（ｉ−１）層のコイルの上に接着剤を塗布しながら光ファイバを渦巻き形状に巻いて第ｉ層のコイルを形成することを特徴とする光ファイバ多層コイルの製造方法を提供する。
上記第２の観点に係る光ファイバ多層コイルの製造方法では、光ファイバを渦巻き形状に２層以上巻いた光ファイバ多層コイルの層間のみを接着剤で接着し、少なくとも最下面では光ファイバが露出するように光ファイバ多層コイルを製造できる。すなわち、前記第１の観点に係る光ファイバ多層コイルを好適に製造することが出来る。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻くための円形穴を有するファイバガイドと、光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻くための円柱を有する円柱治具と、光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻く時に前記円形穴の内周面に光ファイバを押しつけると共に光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻く時に前記円柱の外周面に光ファイバを押しつけるためのタッチガイドと、前記ファイバガイドの円形穴の中心または中心近傍を回転中心として回転させるための回転駆動手段と、渦巻き状に巻いた光ファイバ上に接着剤を供給するための接着剤供給手段とを具備したことを特徴とする光ファイバ多層コイルの製造装置を提供する。
上記構成において、円柱治具の円柱が中空であってもよい（つまり、円筒治具を用いてもよい）。
上記第３の観点に係る光ファイバ多層コイルの製造装置では、ファイバガイドの円形穴へ光ファイバを入れ、タッチガイドで光ファイバを円形穴の内周面側へ押しつけながら、回転駆動手段でファイバガイドを回転させる。すると、最初は円形穴の内周面に沿って光ファイバが１周して最外側のコイルが形成される。続いて最外側のコイルの内周に沿って光ファイバが１周して２番目に外側のコイルが形成される。これが繰り返され、外側から内側へと、光ファイバのコイルが次々に形成される。コイルが円柱治具の外周面近傍まで形成されれば、第１層の光ファイバコイルが得られる。次いで、タッチガイドで光ファイバを円柱の外周面側へ押しつけながら、回転駆動手段でファイバガイドを回転させる。同時に、接着剤供給手段で第１層の光ファイバ上に接着剤を供給する。すると、最初は光ファイバが第１層の光ファイバの上に乗り上げて円柱の外周面に沿って１周して最内側のコイルが形成される。続いて最内側のコイルの外周に沿って光ファイバが１周して２番目に内側のコイルが形成される。これが繰り返され、内側から外側へと、光ファイバのコイルが次々に形成される。コイルが円形穴の内周面近傍まで形成されれば、第２層の光ファイバコイルが得られる。そして、第１層と第２層は、接着剤で接着される。以上を繰り返すことにより、前記第１の観点に係る光ファイバ多層コイルを好適に製造することが出来る。
なお、円柱の外周面で各層の光ファイバを揃えるため、ある層の光ファイバがその下層の光ファイバの真上に乗るような多層巻きとなる。
また、第１層を内側から外側に巻き、第２層を外側から内側に巻いていくような製造方法も可能である。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻くための円形穴を有するファイバガイドと、光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻くための円錐台を有する円錐台治具と、光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻く時に前記円形穴の内周面に光ファイバを押しつけると共に光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻く時に前記円錐台の外周面に光ファイバを押しつけるためのタッチガイドと、前記ファイバガイドの円形穴の中心または中心近傍を回転中心として回転させるための回転駆動手段と、渦巻き状に巻いた光ファイバ上に接着剤を供給するための接着剤供給手段とを具備したことを特徴とする光ファイバ多層コイルの製造装置を提供する。
上記構成において、円錐台治具の円錐台が中空であってもよい。
上記第４の観点に係る光ファイバ多層コイルの製造装置では、ファイバガイドの円形穴へ光ファイバを入れ、タッチガイドで光ファイバを円形穴の内周面側へ押しつけながら、回転駆動手段でファイバガイドを回転させる。すると、最初は円形穴の内周面に沿って光ファイバが１周して最外側のコイルが形成される。続いて最外側のコイルの内周に沿って光ファイバが１周して２番目に外側のコイルが形成される。これが繰り返され、外側から内側へと、光ファイバのコイルが次々に形成される。コイルが円錐台治具の外周面近傍まで形成されれば、第１層の光ファイバコイルが得られる。次いで、タッチガイドで光ファイバを円錐台の外周面側へ押しつけながら、回転駆動手段でファイバガイドを回転させる。同時に、接着剤供給手段で第１層の光ファイバ上に接着剤を供給する。すると、最初は光ファイバが第１層の光ファイバの上に乗り上げて円錐台の外周面に沿って１周して最内側のコイルが形成される。続いて最内側のコイルの外周に沿って光ファイバが１周して２番目に内側のコイルが形成される。これが繰り返され、内側から外側へと、光ファイバのコイルが次々に形成される。コイルが円形穴の内周面近傍まで形成されれば、第２層の光ファイバコイルが得られる。そして、第１層と第２層は、接着剤で接着される。以上により、前記第１の観点に係る光ファイバ多層コイルを好適に製造することが出来る。
なお、円錐台の外周面で第１層と第２層の光ファイバを揃えるため、第２層の光ファイバが第１層の光ファイバと光ファイバの間の谷間に乗るような２層巻きとなる。
また、円錐台の外周面と適合するテーパをファイバガイドの円形穴に付けると共に円錐台の代わりに円柱を用いれば、第１層を内側から外側に巻き、第２層を外側から内側に巻いていくような２層巻きが可能になる。
さらに、円錐台の外周面と適合するテーパをファイバガイドの円形穴に付けると共に円錐台を用いれば、ある層の光ファイバがその下層の光ファイバと光ファイバの間の谷間に乗るような３層以上の多層巻きとすることが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１０】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかる光ファイバ多層コイルの製造装置を示す構成図である。
この光ファイバ多層コイルの製造装置１００は、光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻くための円形穴１ａを有するファイバガイド１と、ファイバガイド１を載置しその円形穴１ａの中心または中心近傍を回転中心として回転させるための回転基板２と、回転基板２を回転駆動するモータ３と、光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻くための円柱を有する円柱治具４と、光ファイバを渦巻き形状に外側から内側へ巻く時に円形穴１ａの内周面１ｂに光ファイバを押しつけると共に光ファイバを渦巻き形状に内側から外側へ巻く時に円柱治具４の外周面に光ファイバを押しつけるためのタッチガイド５と、タッチガイド５を上下方向および円形穴１ａの半径方向に移動させるためのタッチガイド送り機構６と、渦巻き状に巻いた光ファイバ上に接着剤を供給するための接着剤ノズル７と、接着剤ノズル７を上下方向および円形穴１ａの半径方向に移動させるためのノズル送り機構８と、モータ３，タッチガイド送り機構６，接着剤ノズル７およびノズル送り機構８を制御するコントローラ９とを具備している。
【００１１】
ファイバガイド１の円形穴１ａは、光ファイバ外径の４／３以上の深さを持った貫通孔である。
また、円形穴１ａの内周面１ｂの一部から回転基板２の回転方向α側へ接線状に光ファイバ導入溝１ｃが刻まれている。
【００１２】
タッチガイド５が光ファイバに接触する部分は、光ファイバを傷つけないため、弾力性のあるラバー５ａになっている。他の部分はプラスチック製である。
【００１３】
図２〜図９は、光ファイバ多層コイルの製造装置１００を用いた光ファイバ多層コイルの製造方法の手順を示す説明図である。
まず、図２および図３（図２の一部省略したＡ−Ａ’断面図）に示すように、ファイバガイド１の光ファイバ導入溝１ｃに光ファイバＦの巻初め端ｆ１を入れ、粘着テープＴでファイバガイド１に固定する。次に、円形穴１ａの内周面１ｂの半周ほどに光ファイバＦを沿わせる。そして、タッチガイド送り機構６でタッチガイド５を移動させ、光ファイバＦを円形穴１ａの内周面１ｂにタッチガイド５で軽く押し付けるようにする。他方、ノズル送り機構８で接着剤ノズル７を待機位置へ移動させる。
【００１４】
次に、コントローラ７でモータ３を回転させると、回転基板２が回転し、ファイバガイド１が回転する。すると、光ファイバＦが円形穴１ａ中に引き込まれる。
図４は、図２の状態から９０゜回転した状態を示している。円形穴１ａの内周面１ｂの約３／４周まで光ファイバＦが沿った状態になる。
図５は、図４の状態からさらに９０゜回転した状態を示している。円形穴１ａの内周面１ｂの約１周まで光ファイバＦが沿った状態になる。これにより、最も外側のコイルが形成されたことになる。
【００１５】
コントローラ９は、光ファイバＦを繰り出しながらモータ３の回転を続けると共に、回転基板２の１回転当たり光ファイバＦの約外径分だけ進む速さでタッチガイド５を内側へ移動させるようにタッチガイド送り機構６を制御する。
【００１６】
図６は、図２の状態から約３回転した状態を示している。円形穴１ａの外側から内側へ光ファイバＦが巻かれて３．５ターンのコイルが形成されている。
【００１７】
図７は、円柱治具４まで第１層のコイルが形成された後、その第１層のコイル上に光ファイバＦが乗り上げた状態を示している。
ここで、タッチガイド送り機構６でタッチガイド５を移動させ、光ファイバＦを円柱治具４の外周面４ａにタッチガイド５で軽く押し付けるようにする。また、ノズル送り機構８で接着剤ノズル７を第２層のコイルの巻き始め位置へ移動させると共に接着剤ノズル７から接着剤を供給し始める。これにより、第２層のコイルが巻かれ始める。
【００１８】
図８および図９（図８の一部省略したＡ−Ａ’断面図）は、図７の状態から約３回転した状態を示している。円形穴１ａの内側から外側へ光ファイバＦが巻かれて第２層のコイルが形成されている。そして、第１層と第２層の光ファイバＦは、接着剤７ａで接着される。
【００１９】
コントローラ９は、光ファイバＦを繰り出しながらモータ３の回転を続けると共に、回転基板２の１回転当たり光ファイバＦの約外径分だけ進む速さでタッチガイド５を外側へ移動させるようにタッチガイド送り機構６を制御する。また、回転基板２の１回転当たり光ファイバＦの約外径分だけ進む速さで接着剤ノズル７を外側へ移動させるようにノズル送り機構８を制御する。そして、円形穴１ａの内周面１ｂまで第２層のコイルが形成された後、モータ３，タッチガイド送り機構６，接着剤ノズル７およびノズル送り機構８を停止する。
【００２０】
図１０の（ａ）は第１の実施形態にかかる光ファイバ２層コイル５０の平面図、図１０の（ｂ）は図１０の（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
円柱治具４の外周面４ａで各層の光ファイバＦを揃えるため、第２層５２の光ファイバＦが第１層５１の光ファイバＦの真上に乗るような２層巻きとなる。
【００２１】
この光ファイバ２層コイル５０は、光ファイバＦを渦巻き形状に２層巻いて層間を接着剤７ａで接着しており、形状を保持するために収容容器に入れる必要がない。また、最下面および最上面では光ファイバＦが露出している。この構造により、光ファイバＦに外力が直接的に加わるため、音響，振動，回転成分を高感度に測定することが出来る。
【００２２】
なお、円形穴１ａの内周面１ｂまで第２層５２のコイルが形成された後、モータ３，タッチガイド送り機構６，接着剤ノズル７およびノズル送り機構８を停止せずに、第１層５１と同様に第３以上の奇数層コイルを外側から内側へ形成し、第２層５２と同様に第４以上の偶数層コイルを内側から外側へ形成してもよい。
また、上記では奇数層のコイルを外側から内側に巻き、偶数層のコイルを内側から外側へ形成したが、逆に、奇数層のコイルを内側から外側に巻き、偶数層のコイルを外側から内側へ形成してもよい。
【００２３】
−第２の実施形態−
図１１は、第２の実施形態にかかる光ファイバ多層コイルの製造装置を示す構成図である。
この光ファイバ多層コイルの製造装置２００は、第１の実施形態にかかる光ファイバ多層コイルの製造装置１００の円柱治具４の代わりに円錐台治具４２を備えたものである。
【００２４】
図１２は、第２の実施形態における図９対応図である。
【００２５】
図１３の（ａ）は第２の実施形態にかかる光ファイバ２層コイル６０の平面図、図１３の（ｂ）は図１３の（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
円錐台治具４２の外周面４２ａで各層の光ファイバＦを揃えるため、第２層６２の光ファイバＦが第１層６１の光ファイバＦと光ファイバＦの間の谷間に乗るような２層巻きとなる。このため、薄型化できる。
【００２６】
この光ファイバ２層コイル６０は、光ファイバＦを渦巻き形状に２層巻いて層間を接着剤７ａで接着しており、形状を保持するために収容容器に入れる必要がない。また、最下面および最上面では光ファイバＦが露出している。この構造により、光ファイバＦに外力が直接的に加わるため、音響，振動，回転成分を高感度に測定することが出来る。
【００２７】
なお、円錐台治具４２の外周面４２ａと適合するテーパをファイバガイド１の円形穴１ａの内周面１ｂに付ければ、円形穴１ａの内周面１ｂまで第２層６２のコイルが形成された後、モータ３，タッチガイド送り機構６，接着剤ノズル７およびノズル送り機構８を停止せずに、第１層６１と同様に第３以上の奇数層コイルを外側から内側へ形成し、第２層６２と同様に第４以上の偶数層コイルを内側から外側へ形成でき、ある層の光ファイバＦがその下層の光ファイバＦと光ファイバＦの間の谷間に乗るような３層以上の多層巻きとすることが出来る。また、奇数層のコイルを内側から外側に巻き、偶数層のコイルを外側から内側へ形成することも出来る。
【００２８】
さらに、円錐台治具４２の外周面４２ａと適合するテーパをファイバガイド１の円形穴１ａの内周面１ｂに付けると共に円錐台治具４２の代わりに円柱治具４を用いれば、第１層６１を内側から外側に巻き、第２層６２を外側から内側に巻いていくような２層巻きが可能になる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ多層コイルによれば、光ファイバに外力が直接的に加わるため、音響，振動，回転成分を高感度に測定することが出来る。
また、本発明の光ファイバ多層コイルの製造方法および製造装置によれば、音響，振動，回転成分を高感度に測定できる光ファイバ多層コイルを好適に製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる光ファイバ多層コイルの製造装置を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態にかかる光ファイバ多層コイルの製造装置に光ファイバをセットした状態を示す要部平面図である。
【図３】図２の一部を省略したＡ−Ａ’断面図である。
【図４】図２の状態から９０゜回転した状態を示す要部平面図である。
【図５】図４の状態からさらに９０゜回転した状態を示す要部平面図である。
【図６】図２の状態から約３回転した状態を示す要部平面図である。
【図７】第１層のコイルを形成した状態を示す要部平面図である。
【図８】図７の状態から約３回転した状態を示す要部平面図である。
【図９】図８の一部を省略したＡ−Ａ’断面図である。
【図１０】第１の実施形態にかかる光ファイバ多層コイルの平面図および一部断面正面図である。
【図１１】第２の実施形態にかかる光ファイバ多層コイルの製造装置を示す斜視図である。
【図１２】第２の実施形態にかかる図９相当図である。
【図１３】第２の実施形態にかかる光ファイバ多層コイルの平面図および一部断面正面図である。
【符号の説明】
１                  ファイバガイド
１ａ                円形穴
１ｂ                内周面
１ｃ                光ファイバ導入溝
２                  回転基板
３                  モータ
４                  円柱治具
４ａ                円柱治具の外周面
５                  タッチガイド
６                  タッチガイド送り機構
７                  接着剤ノズル
７ａ                接着剤
８                  ノズル送り機構
９                  コントローラ
４２                円錐台治具
４２ａ              円錐台治具の外周面
５０，６０          光ファイバ２層コイル
５１，６１          第１層のコイル
５２，６２          第２層のコイル
１００，２００      光ファイバ多層コイルの製造装置
Ｆ                  光ファイバ
【図１】
2004219835.tif 000003
【図２】
2004219835.tif 000004
【図３】
2004219835.tif 000005
【図４】
2004219835.tif 000006
【図５】
2004219835.tif 000007
【図６】
2004219835.tif 000008
【図７】
2004219835.tif 000009
【図８】
2004219835.tif 000010
【図９】
2004219835.tif 000011
【図１０】
2004219835.tif 000012
【図１１】
2004219835.tif 000013
【図１２】
2004219835.tif 000014
【図１３】
2004219835.tif 000015