JP2007210752A - 線材の巻取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 巻太りや巻細りの検出感度が高く、しかも、トラバース反転位置の制御に速やかにフィードバックできる線材の巻取方法を得る。
【解決手段】 巻取ボビン５に接近したパスラインで線材３に作用する巻取り張力を検出する張力検出手段１３を備え、トラバース反転位置を制御するトラバース制御回路１１では、巻取ボビン５の鍔部５ｂ，５ｃからボビン軸方向内側に所定距離以上離れた所定の領域での巻取り張力の平均値を基準張力として、、この基準張力をもとに算出される評価基準値を設定して、巻取ボビン５の鍔部５ｂ，５ｃからボビン軸方向への離間距離が所定距離未満になる領域での巻取り張力と評価基準値とを所定の基準で比較して巻太り又は巻細りを判定して、トラバース反転位置を自動調整する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば電線や光ファイバ等の線材を巻取ボビンに積層状態に整列させて巻取る線材の巻取方法に関する。

これまで、線材の巻取方法として、回転駆動されて線材を巻取る胴部の両側部に鍔部を有した巻取ボビンと、巻取ボビン上への線材の導入位置（パスライン）を設定するガイドプーリと、巻取ボビンをその軸方向にトラバースさせるボビントラバース機構と、巻取ボビンの鍔部付近で巻太りや巻細りが発生することを防止するために、ボビントラバース機構によるトラバース反転位置を制御するトラバース制御回路とを備えて、線材を巻取ボビンに積層状態に整列巻できる線材の巻取方法が各種提案されている。

このような巻取方法を実施する装置は、一般的に、巻取ボビンへの線材の巻取り速度の変動を防止するために、ガイドプーリの前段に、変位により線材送給量を自動調整するダンサー（ダンサーロール）が装備される。
そして、トラバース反転位置を制御する方法としては、ダンサーの変位を監視し、このダンサーが基準位置から上方（貯留している線材を放出する方向）に変位するか、下方（線材の撓みを吸収する方向）に変位するかによって、巻取ボビンにおける線材の巻太り又は巻細りの発生を検出し、基準位置からの変位量に応じて、トラバース反転位置をフィードバック制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３１０３６９号公報

ところが、ダンサーの変位は、ダンサー自体に線速に応じた制御が働くため、巻太りや巻細りの検出感度が低く、巻太りや巻細りを厳密に防止することが困難であった。

本発明の目的は、巻太りや巻細りの検出感度が高く、しかも、速やかにトラバース反転位置の制御にフィードバックして、巻太りや巻細り等の巻不良の発生を効果的に防止することができる線材の巻取方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の線材の巻取方法は、
線材を巻取る胴部の両側に鍔部を有した巻取ボビンを胴部の軸方向にトラバースさせ、前記線材の巻取り層毎に前記鍔部付近でトラバースを反転させ、前記線材を前記巻取ボビンに積層状態に巻取る線材の巻取方法であって、
前記巻取ボビンに近いパスラインで前記線材に作用する張力を巻取り張力として検出し、
前記鍔部からボビン軸方向内側への離間距離が所定距離以上となる第１の所定領域での前記巻取り張力をもとに評価基準値を設定し、前記離間距離が所定距離未満になる第２の所定領域での前記巻取り張力と前記評価基準値とを所定の基準によって比較することによって、巻き状態を自動判定して、前記判定結果に基づいてトラバース反転位置を自動調整することを特徴とする。

本発明に係る請求項２記載の線材の巻取方法は、請求項１に記載の線材の巻取方法において、
前記線材に作用する巻取り張力を、前記巻取ボビンに接近した位置に装備したセンシングローラを使用して検出することを特徴とする。

本発明に係る請求項３記載の線材の巻取方法は、請求項１又は２に記載の線材の巻取方法において、
前記ボビンの同一鍔部側で、巻太りの判定によって前記トラバース反転位置をボビン内側に調整する動作が、予め設定した基準回数以上連続するとき、前記トラバース反転位置を規定量だけボビン外側に修正することを特徴とする。

巻取ボビンの端部の鍔部付近で巻太りや巻細りが発生し、それに伴って巻取り張力に変動が生じると、巻取ボビンに近いパスライン上に装備されたセンシングローラが直ちにその変動を検知する。そして、センシングローラの検出した巻取り張力を評価基準値と比較することで、即座に巻太りや巻細りの状態が検知される。従って、ダンサーの変位により巻太りや巻細りの発生を検出する従来の場合と比較すると、巻太りや巻細りを迅速に検知でき、高い検出感度を得ることができる。
また、巻太りや巻細りの判定に使用する評価基準値は、鍔部から所定距離以上離れたボビンの胴部での正常巻のときの巻取り張力の平均値をもとにその都度算出されるため、巻取ボビン上への線材の積層数が進んでも、安定した正確な判定が可能になる。
そして、例えば巻太りの判定結果を、速やかにトラバース反転位置の制御にフィードバックするため、巻太りや巻細り等の巻不良の発生を効果的に防止することができ、巻不良のない良好な線材の巻取を実現することができる。

以下、本発明に係る線材の巻取方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図４は本発明に係る線材の巻取方法の一実施形態を示し、図１は本発明に係る巻取装置の要部の概略構成図、図２は図１に示した巻取装置において、巻取ボビンに作用する巻取り張力と、巻取ボビン上の巻取り位置との相関を示す説明図、図３は図１に示した巻取装置により実施される線材の巻取方法の処理手順を示すフローチャート、図４は評価基準値と巻取り張力との関連を示す図である。

図１に示した巻取装置１は、図示せぬ回転駆動機構によって回転駆動されて光ファイバ等の線材３を巻取る円筒状の胴部５ａの両側に鍔部５ｂ，５ｃを有した巻取ボビン５と、この巻取ボビン５上への線材３の導入位置（パスライン）を設定するガイドプーリ７と、このガイドプーリ７の前段に装備される図示せぬダンサーローラーと、巻取ボビン５をボビン軸方向にトラバースさせ、線材３の巻取り層毎に巻取ボビン５の鍔部５ｂ，５ｃ付近でトラバースを反転させるボビントラバース機構９と、巻取ボビン５の鍔部５ｂ，５ｃ付近で巻太りや巻細りが発生することを防止するためにボビントラバース機構９によるトラバース反転位置を制御するトラバース制御回路１１とを備えて、線材３を巻取ボビン５に積層状態に整列巻取りさせる。

ガイドプーリ７の前段に装備される図示せぬダンサーローラーは、ガイドプーリ７の前段の架空線材３に宙づり状態に設けられて自体の変位により線材送給量を自動調整するもので、巻取ボビン５への線材３の巻取り速度の変動を防止するために装備される。

巻取ボビン５は、ボビントラバース機構９により、図１の矢印(イ)に示す方向に往復移動可能にされている。
トラバース制御回路１１は、巻取ボビン５の胴部５ａ上での線材３の巻取り位置が鍔部５ｂ，５ｃの際まで到達すると、反転の指示をボビントラバース機構９に送出して、巻取ボビン５のトラバース方向を反転させる。
巻取り位置が巻取ボビン５上の鍔際に到達したか否かは、線材３のパスラインを挟んで配置された一対の鍔検出センサ１５，１６によって行う。
鍔検出センサ１５，１６は、何れも線材３のパスラインから距離ｓだけ離れて配置されている。各センサ１５，１６は、巻取ボビン５に向けて出射したセンサ光１５ａ，１６ａの反射位置から、各鍔検出センサ１５，１６の前方に鍔部が到達したことを検出する。

図１の場合は、鍔検出センサ１６が、鍔部５ｃがセンサ前方に到達していることを検出する。このとき、線材３の巻取り位置は、鍔部５ｃの際から約距離ｓだけボビン内側に離れた位置にある。つまり、鍔検出センサ１６が鍔部５ｃの内端を検出した後、更に距離ｓの分だけ、巻取ボビン５を矢印(ロ)方向にトラバースさせれば、線材３の巻取り位置が鍔部５ｃの際まで到達したことになる。従って、鍔検出センサ１６が鍔部５ｃの内端を検出した後、鍔部５ｃの内端位置が更に距離ｓの分だけ同方向にトラバースした後、トラバース反転を行えば、巻取られる線材３は、鍔部５ｃの際で折り返して、今度は鍔部５ｂに向かって整列巻されることになる。

しかし、上記のように鍔検出センサ１５，１６によって鍔部５ｂ，５ｃを検出して、線材３の巻取り位置を鍔部の際で折り返すように、トラバース反転を制御するようにしても、ボビン５の個体差や鍔部１５，１６の変形等の影響で、鍔部５ｂ，５ｃの検出精度が低下すると、トラバース反転のタイミングが早まったり、或いは遅れたりすることによって、鍔部５ｂ，５ｃ付近で、巻太りや巻細り等の巻不良が発生する虞がある。

そこで、本実施の形態の巻取装置１では、線材３の巻取り速度の変動の影響を吸収するダンサーローラーよりも巻取ボビン５に接近したパスライン上に、巻取ボビン５に巻取られる線材３に作用する巻取り張力を検出する張力検出手段１３が装備されている。
本実施の形態の場合、張力検出手段１３は、線材３が巻掛けられるセンシングローラ１３ａに、線材３からセンシングローラ１３ａに作用する張力（摩擦力）を検出して出力する張力検出素子１３ｂを組み込んだものである。センシングローラ１３ａは、ダンサーローラーよりも巻取ボビン５に接近した位置で、ガイドプーリ７によるパスライン上に装備される。

トラバース制御回路１１では、図２に示すように、巻取ボビン５の鍔部５ｂ，５ｃの内端からボビン軸方向の内側に所定距離Ｘ１以上離れた第１の所定領域Ｓ１での巻取り張力Ｔ_Ｓ１の平均値をもとに算出される評価基準値Ａを設定し、巻取ボビン５の鍔部５ｂ，５ｃからボビン軸方向内側への離間距離が所定距離Ｘ１未満になる第２の所定領域Ｓ２での巻取り張力Ｔ_Ｓ２と上記の評価基準値Ａとを所定の基準によって比較することによって、巻太り若しくは巻細りとなる巻き状態の異常を自動判定して、この巻太り又は巻細りが解消されるように、トラバース反転位置を自動調整する。

本実施の形態の場合、第１の所定領域Ｓ１は、各鍔部の内端から５ｍｍ〜２５ｍｍ（なお、２５ｍｍは一例であり、これに限定されずに設定可能）の範囲である。即ち、鍔部内端からの第１の所定領域Ｓ１までの離間距離Ｘ１は５ｍｍとなる。この第１の所定領域Ｓ１の範囲で、２ｍｍ間隔で巻取り張力Ｔ_Ｓ１を５点測定し、その平均値を基準張力Ｔｍとして、これに所定幅の閾値を加えて評価基準値Ａを設定する。つまり、評価基準値Ａは、第１の所定領域で測定された巻取り張力の平均値Ｂ（基準張力Ｔｍ）、巻取り張力の許容範囲を閾値Ｃとしたとき、Ａ＝Ｂ±Ｃで表される。なお、基準張力Ｔｍはトラバース反転される直前の１層における平均値、あるいは、複数層での平均値とすることができる。
一方、第２の所定領域Ｓ２は、各鍔部の内端から５ｍｍ未満の範囲である。

トラバース制御回路１１は、図２に示すように、張力検出手段１３によって検出された第２の所定領域Ｓ２における巻取り張力Ｔｘの分布から、（基準張力Ｔｍ（平均値）＋閾値分）を上回っている時間の総和ｔ_Ｏと、（基準張力Ｔｍ（平均値）−閾値分）を下回っている時間の総和ｔ_Ｕとを求め、ｔ_Ｏ＞ｔ_Ｕの時には巻太りとなる状態と判定し、ｔ_Ｏ＜ｔ_Ｕの時には巻細りとなる状態と判定する。
なお、上記の判定に使用する閾値分は、不感帯の定数で、張力変化が大きくなりすぎたときを速やかに検知するために、閾値分１と閾値分２（閾値分１＞閾値分２）の大小２種類が用意される。従って、評価基準値Ａとしては、大きい閾値分１を採った場合の評価基準値Ａ１と、小さい閾値分２を採った場合の評価基準値Ａ２とが設定される。

図２では、一例として、右側の鍔部５ｃの際で巻太りが発生し、左側の鍔部５ｂの際で巻細りが発生した場合を示している。
本実施の形態のトラバース制御回路１１では、同一鍔部側で、巻太り又は巻細りを示す同じ判定が２回連続して出た場合、つまり、同一鍔部側でトラバース反転する直前の１層目に続いて、トラバース反転した直後の２層目となる１層を飛ばして、同一鍔部側でトラバース反転する直前の３層目に同じ判定が出た場合に、判定を解消する方向にトラバース反転位置を０．１ｍｍだけずらす。但し、連続する２回の内、１回でも変化が大きいと判断する閾値分１（評価基準値Ａ１を使用）を超えた場合は、判定を解消する方向にトラバース反転位置を０．２ｍｍだけずらす。 但し、前回ターン時の巻取り張力と現在の巻取り張力とを比較して、改善傾向にある場合には、トラバース反転位置の補正は行わない。

図４は、巻取り張力Ｔｘの巻太りを示す判定が、同一鍔部側のトラバース反転する直前の第２の領域Ｓ２において、図４（ａ）に示す１層目と図４（ｂ）に示す３層目とで連続して２回出た場合の異なる態様を示している。なお、図中の実線は第１のケースを示し、破線は第２のケースを示している。
第１のケースは、測定される巻取り張力Ｔｘが、１層目および３層目のいずれも大きい閾値分１を採った評価基準値Ａ１の範囲より小さいものの、ともに小さい閾値分２を採った評価基準値Ａ２の範囲を超えている場合を示す。このとき、評価基準値Ａ２を２回連続して超えたことを検出するために、計数アップが図られる。なお、巻細りを判定する際には、計数ダウンが計られる。
また、第２のケースは、１層目で測定される巻取り張力Ｔｘが、大きい閾値分１を採った評価基準値Ａ１の範囲より小さいものの、３層目では評価基準値Ａ１の範囲を超えた場合を示している。このような場合は、次回の５層目において直ちにトラバース反転位置が変更される。なお、１層目で評価基準値Ａ１の範囲を超えた場合には、次回の３層目において直ちにトラバース反転位置が変更される。

また、本実施の形態のトラバース制御回路１１では、同一鍔部側（例えば、鍔部５ｃ側）で、巻太りの判定によってトラバース反転位置をボビン内側に調整する動作が、予め設定した基準回数以上連続するとき、トラバース反転位置を規定量（例えば、０．１ｍｍ）だけボビン５外側に修正する。

上記巻取装置１により実施される線材３の巻取方法は、図３に示す通りとなる。
即ち、まず鍔検出センサ１５，１６によって鍔部５ｂ，５ｃまでの距離のモニターが開始され（ステップＳ１０１）、鍔部までの距離が５〜２５ｍｍの所定の領域になったら（ステップＳ１０２）、２ｍｍ間隔で巻取り張力Ｔ_Ｓ１を５点測定し、その平均値として得られる基準張力Ｔｍを基にして評価基準値Ａを設定する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。そして、鍔部までの距離が５ｍｍ以下になったら（ステップＳ１０５）、巻取り張力の測定及び記録を行い、予め設定しておいた閾値分と、ステップＳ１０３で設定した基準張力Ｔｍとから、巻取り張力Ｔｘが（基準張力Ｔｍ＋閾値分２）を上回っている時間の総和ｔ_Ｏと、巻取り張力Ｔｘが（基準張力Ｔｍ−閾値分２）を下回っている時間の総和ｔ_Ｕとを算出する（ステップＳ１０６，１０７）。そして、次のステップＳ１０８で、上回り総時間ｔ_Ｏと下回り総時間ｔ_Ｕの大小比較により、巻太りや巻細りとなる異常状態かを判定する。

ステップＳ１０８で、巻太りとなる状態ではないと判定された場合、ステップＳ１１１に移行し、上回り総時間ｔ_Ｏと下回り総時間ｔ_Ｕが等しい場合には巻状態が正常と判定され（ステップＳ１１２）、計数をクリアして（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０１に戻る。一方、上回り総時間ｔ_Ｏ＜下回り総時間ｔ_Ｕの場合は、ステップＳ１１１からステップＳ１２１に移行して、巻細りが発生した際の処理に移行する。

ステップＳ１０８で、巻太りとなる状態と判定された時には、その判定結果が計数アップ（ステップＳ１３２）されるとともに、次のステップＳ１４２で前回に続いて２回連続で巻太りと判定されたか否かが判断される。
巻太りの判定が連続でない場合は、ステップＳ１４２からステップＳ１０１に戻る。巻太りの判定が連続の場合は、計数をクリア（ステップＳ１４３）した後、ステップＳ１４４に進み、前回ターン時の巻取り張力と比較して改善の有無が判定される。
ステップＳ１４４で、巻取り張力が改善されていると判定された場合には、トラバース反転位置の補正は行わずに、ステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１４４で巻取り張力が改善されていないと判定された場合には、ステップＳ１６１に進み、巻太りの判定に際して、大きな閾値分１が使用されたか、小さな閾値分２が使用されたかが判定される。すなわち、第１の評価基準値Ａ１が使用されたか、第２の評価基準値Ａ２が使用されたかが判定される。ステップＳ１６１で第１の評価基準値Ａ１が使用されたと判定された場合には、ステップＳ１７１に進み、トラバース反転位置をボビン内側に０．２ｍｍ補正（オフセット）して、ステップＳ１０１に戻る。また、ステップＳ１７１で第２の評価基準値Ａ２が使用されたと判定された場合には、ステップＳ１８１に進み、トラバース反転位置をボビン内側に０．１ｍｍ補正（オフセット）して、ステップＳ１０１に戻る。
以上のステップＳ１７１，１８１では、トラバース反転位置を内側に補正する処理が基準回数（例えば、３回）以上連続している場合には、トラバース反転位置を外側に０．１ｍｍ拡げる。

また、ステップＳ１１１において巻細りの状態が判定された場合には、その判定結果が計数ダウン（ステップＳ１２２）されるとともに、次のステップＳ１４２で前回に続いて２回連続で巻細りと判定されたか否かが判断される。
巻細りの判定が連続でない場合は、ステップＳ１４２からステップＳ１０１に戻る。巻細りの判定が連続の場合は、計数をクリア（ステップＳ１４３）した後、ステップＳ１４４に進み、前回ターン時の巻取り張力と比較して改善の有無が判定される。
ステップＳ１４４で、巻取り張力が改善されていると判定された場合には、トラバース反転位置の補正は行わずに、ステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１４４で巻取り張力が改善されていないと判定された場合には、ステップＳ１６１に進み、巻細りの判定に際して、大きな閾値分１が使用されたか、小さな閾値分２が使用されたかが判定される。すなわち、第１の評価基準値Ａ１が使用されたか、第２の評価基準値Ａ２が使用されたかが判定される。ステップＳ１６１で第１の評価基準値Ａ１が使用されたと判定された場合には、ステップＳ１７１に進み、トラバース反転位置をボビン外側に０．２ｍｍ補正（オフセット）して、ステップＳ１０１に戻る。また、ステップＳ１６１で第２の評価基準値Ａ２が使用されたと判定された場合には、ステップＳ１８１に進み、トラバース反転位置をボビン外側に０．１ｍｍ補正（オフセット）して、ステップＳ１０１に戻る。

以上に説明した巻取装置１による線材の巻取方法によれば、巻取ボビン５の端部の鍔部５ｂ，５ｃ付近で巻太りや巻細りが発生し、それに伴って巻取り張力に変動が生じると、図示せぬダンサーローラーよりも巻取ボビン５に接近してパスライン上に装備された張力検出手段１３が直ちにその変動を検知する。そして、トラバース制御回路１１が、張力検出手段１３の検出した巻取り張力Ｔｘを、基準張力をもとに算出される評価基準値と所定の基準によって比較することで、即座に巻太りや巻細りとなる異常状態が検知される。
従って、ダンサーローラーの変位により巻太りや巻細りの発生を検出する従来の場合と比較すると、巻太りや巻細りを迅速に検知でき、高い検出感度を得ることができる。

また、巻太りや巻細りの判定に使用する基準張力Ｔｍは、鍔部５ｂ，５ｃから所定距離Ｘ１以上離れた所定領域におけるボビン５の胴部５ａでの正常巻の時の巻取り張力Ｔ_Ｓ１の平均値がその都度算出されるため、巻取ボビン５上への線材３の積層数が進んでも、安定した正確な判定が可能になる。
そして、トラバース制御回路１１では、検出した巻太りや巻細りが解消されるように、速やかにトラバース反転位置の制御にフィードバックするため、巻太りや巻細り等の巻不良の発生を効果的に防止することができ、巻不良のない良好な線材３の巻取りを実現することができる。

また、以上に説明した巻取装置１による線材の巻取方法によれば、図１に示したように、ガイドプーリ７によって設定される線材３のパスラインの終端等にセンシングローラ１３ａを配置することで、パスラインからダンサーローラー側への線材３の引き渡しや向きの変更が容易になり、ダンサーローラー等の配置自由度が向上する。

また、以上に説明した巻取装置１による線材の巻取方法によれば、巻太りの判定によってトラバース反転位置をボビン内側に調整する動作が連続するとき、間欠的に反転位置が外側に０．１ｍｍ拡げられて、トラバース反転位置の外側の巻状態が確かめられるため、巻太りの修正処理のために鍔部５ｂ，５ｃ際に巻細りが形成されるという不都合の発生を確実に防止することができる。

なお、本発明の線材の巻取方法において、巻太り又は巻細りの異常状態を検知するために巻取り張力をモニターする領域は、トラバース反転させる鍔部の近傍だけであるので、上記実施の形態の巻取装置１で採用した巻取ボビンをその軸方向にトラバースさせる方式だけでなく、ガイドプーリ自体を巻取ボビンの軸方向にトラバースさせるガイドトラバース方式の装置にも本発明は適用可能である。

本発明に係る線材の巻取方法を実施する巻取装置の一実施の形態の要部の概略構成図である。 図１に示した巻取装置において、巻取ボビンに巻取り中の線材に作用する巻取り張力と、巻取ボビン上の巻取り位置との相関を示す説明図である。 図１に示した巻取装置において実施される線材の巻取方法の処理手順を示すフローチャートである。 図４は評価基準値と巻取り張力との関連を示す図で、（ａ）は１層目のトラバース反転での巻取り張力を示し、（ｂ）は３層目を示す。

符号の説明

１ 巻取装置
３ 線材
５ 巻取ボビン
５ａ 胴部
５ｂ，５ｃ 鍔部
７ ガイドプーリ
９ ボビントラバース機構
１１ トラバース制御回路
１３ 張力検出手段
１３ａ センシングローラ
１５，１６ 鍔検出センサ

Claims (3)

1. 線材を巻取る胴部の両側に鍔部を有した巻取ボビンを胴部の軸方向にトラバースさせ、前記線材の巻取り層毎に前記鍔部付近でトラバースを反転させ、前記線材を前記巻取ボビンに積層状態に巻取る線材の巻取方法であって、
   前記巻取ボビンに近いパスラインで前記線材に作用する張力を巻取り張力として検出し、
   前記鍔部からボビン軸方向内側への離間距離が所定距離以上となる第１の所定領域での前記巻取り張力をもとに評価基準値を設定し、前記離間距離が所定距離未満になる第２の所定領域での前記巻取り張力と前記評価基準値とを所定の基準によって比較することによって、巻き状態を自動判定して、前記判定結果に基づいてトラバース反転位置を自動調整することを特徴とする線材の巻取方法。
2. 前記線材に作用する巻取り張力を、前記巻取ボビンに接近した位置に装備したセンシングローラを使用して検出することを特徴とする請求項１に記載の線材の巻取方法。
3. 前記ボビンの同一鍔部側で、巻太りの判定によって前記トラバース反転位置をボビン内側に調整する動作が、予め設定した基準回数以上連続するとき、前記トラバース反転位置を規定量だけボビン外側に修正することを特徴とする請求項１又は２に記載の線材の巻取方法。
   
   

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