JP2012041112A - 線条体送出装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量化した線条体送出装置及びその方法を提供する。
【解決手段】送出モータ７がボビン５を回転駆動することにより、線条体３がボビン５から送出される。線トラバース機構１３は、ボールネジ１５と、ボールネジ１５を正逆両方向に回転駆動するボールネジ駆動モータ１７と、ボールネジ１５により左右方向へ滑動するスライダ２１と、キャリア２３を備える。スライダ２１に接続されたキャリア２３には、ガイドプーリ３３，３５が軸支されるとともに、位置検出器２５が設けられている。ボビン５から送出された線条体３の方向は、ガイドプーリ３３，３５によりボビン軸方向と平行な方向へ変換される。位置検出器２５は、線条体３のボビン軸方向の位置を検出し、制御装置４７は、位置検出器２５の検出信号によりボールネジ駆動モータ１７を駆動し、ダンサプーリ３９が目標位置となるように送出モータ７を駆動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボビンに巻かれた線条体を送出する線条体送出装置およびその方法に関する。

従来よりボビンに巻かれた光ファイバ素線等の線条体を張力試験のためのプルーフテスターに送出するために、特許文献１に記載のボビントラバース法が用いられている。このボビントラバース法は、送出モータにより回転駆動されるボビンから線条体を送出する際に、線条体の送出位置に応じてボビンをボビン軸方向に往復移動させることにより、線条体の走行位置を常に一定の行路に保持する方法である。

特開２００２−１２３７０号公報

しかしながら、上記ボビントラバース法では、送出モータとともにボビンをボビン軸方向へ往復移動させるボビントラバース機構が大規模となり、線条体送出装置が大型重量化するという問題点があった。

上記問題点を解決するために、本発明の目的は、小型軽量化した線条体送出装置及びその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は、ボビンを回転駆動してボビンに巻かれた線条体を送出する送出モータと、前記ボビンから送出された線条体の方向をボビン軸方向と平行な方向へ変換するガイドプーリと、前記ボビンと前記ガイドプーリとの間の位置における前記線条体の前記ボビン軸方向の位置を検出する位置検出手段と、前記ガイドプーリにより方向変換された線条体を基準線速度で送出するキャプスタンと、前記ガイドプーリと前記キャプスタンとの間に上下移動自在に配置され前記線条体が掛け回されたダンサプーリと、前記ガイドプーリ及び前記位置検出手段を前記ボビン軸方向へ往復駆動させる線トラバース機構と、前記ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように前記送出モータの回転速度を制御するとともに、前記位置検出手段が検出した線条体の位置が前記線トラバース機構の所定範囲内となるように前記線トラバース機構を制御する制御装置と、を備えたことを要旨とする線条体送出装置である。

また本発明に係る線条体送出装置においては、前記位置検出手段は、レーザ光を投光するレーザ投光器と、該レーザ投光器からのレーザ光を反射する反射板と、該反射板で反射されたレーザ光を受光するレーザ受光器と、を備えてなり、前記反射板は、前記レーザ光の周波数帯域内における反射率より該帯域外における反射率を低くしたことを要旨とする。

また本発明に係る線条体送出装置においては、前記制御装置は、前記ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように前記送出モータの回転速度を比例積分（ＰＩ）制御し、前記送出モータの停止状態から増速して定速状態となったときに、ＰＩ制御における積分項の値を減少させるとともに比例ゲインを増加させて、前記定速状態を維持することにより、前記線条体の断線時に、前記増加させた比例ゲインを用いて前記送出モータの回転を定速状態から停止させることを要旨とする。

また本発明は、ボビンを回転駆動してボビンに巻かれた線条体を送出する送出モータと、前記ボビンから送出された線条体の方向をボビン軸方向と平行な方向へ変換するガイドプーリと、前記ボビンと前記ガイドプーリとの間の位置における前記線条体の前記ボビン軸方向の位置を検出する位置検出手段と、前記ガイドプーリにより方向変換された線条体を基準線速度で送出するキャプスタンと、前記ガイドプーリと前記キャプスタンとの間に上下移動自在に配置され前記線条体が掛け回されたダンサプーリと、前記ガイドプーリ及び前記位置検出手段を前記ボビン軸方向へ往復駆動させる線トラバース機構と、前記ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように前記送出モータの回転速度を制御する制御装置と、を備えた線条体送出装置により線条体を送出する線条体送出方法であって、前記制御装置は、前記キャプスタンを停止状態から起動して前記線条体の基準線速度まで増速し、前記キャプスタンの増速に応じて前記ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように前記送出モータの回転速度をＰＩ制御し、前記送出モータの回転速度が定速状態となったときに、ＰＩ制御における積分項の値を減少させるとともに、比例ゲインを増加させて前記定速状態を維持し、前記線条体の断線が検出されたときに、前記キャプスタンを急速に停止させるとともに、前記増加させた比例ゲインを用いて前記送出モータの回転速度を制御することを要旨とする。

本発明によれば、ボビントラバース機構がボビン及び送出モータを往復駆動するのではなく、線トラバース機構がガイドプーリと位置検出手段とをボビン軸方向へ往復駆動させるので、線条体送出装置を小型軽量化することができるという効果がある。

また本発明によれば、線条体の位置検出のために、レーザ投光器と、反射板と、レーザ受光器とを用い、反射板は、レーザ光の周波数帯域内における反射率より該帯域外における反射率を低くしたことにより、外部光の影響を低減して正確な線条体の位置検出を行うことができるという効果がある。

また本発明によれば、制御装置は、ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように送出モータの回転速度をＰＩ制御し、送出モータの停止状態から増速して定速状態となったときに、ＰＩ制御における積分項の値を減少させるとともに比例ゲインを増加させて、定速状態を維持することにより、線条体の断線時に、積分項の影響を受けることなく、送出モータの回転速度を安定的に速やかに停止状態へ移行させることができるという効果がある。

本発明に係る線条体送出装置の実施形態を説明するの概略構成図である。 制御装置の構成を説明する制御ブロック図である。 送出モータ制御部の詳細を説明する詳細制御ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る線条体送出装置の実施形態を説明する概略構成図である。光ファイバ素線などの線条体３は、ボビン５に巻かれた状態で供給される。線条体送出装置１は、ボビン５から図外のプルーフテスタ等へ線条体３を送出する装置である。送出モータ７と軸受９がボビン５の両端を軸支するとともに、送出モータ７がボビン５を回転駆動することにより、線条体３がボビン５から送出される。送出モータ７と軸受９とは、ボビン保持台１１に固定されている。

線トラバース機構１３は、ボールネジ１５と、ボールネジ１５の一端部を正逆両方向に回転駆動するボールネジ駆動モータ１７と、ボールネジ１５の他端部を軸支する軸受１９と、ボールネジ１５により図中左右方向へ滑動するスライダ２１と、キャリア２３を備える。

キャリア２３には、ガイドプーリ３３，３５が軸支されているとともに、位置検出器２５が設けられている。キャリア２３は、スライダ２１に接続され、ボールネジ１５の正逆回転により図中左右方向へ往復駆動される。したがって、線トラバース機構１３は、ガイドプーリ３３，３５と、位置検出器２５とを一体としてボビン軸方向と平行な方向へ往復駆動する機構である。

ガイドプーリ３３，３５は、ボビン５から送出された線条体３の方向をボビン軸方向と平行な方向（図中左右方向）へ変換する。位置検出器２５は、ボビン５とガイドプーリ３３との間における線条体３のボビン軸方向の位置を検出する。位置検出器２５は、レーザ投光器とレーザ受光器とを一体としたレーザ投受光器２７ａ，２７ｂと、反射板２９ａ，２９ｂとを備えている。

本発明によれば、ボビン及びボビンを回転させる送出モータを往復駆動するボビントラバース機構に代えて、線トラバース機構１３がガイドプーリ３３，３５と位置検出器２５とをボビン軸方向へ往復駆動させるので、線条体送出装置１を小型軽量化することができるという効果がある。

レーザ投受光器２７ａ，２７ｂは、それぞれレーザ投光器とレーザ受光器とを一体としたもので、小型軽量な半導体レーザダイオードによりレーザ光を投光し、半導体フォトダイオードまたはフォトトランジスタによりレーザ光を受光する。レーザ投受光器２７ａは反射板２９ａへ向かってレーザ光を投光するとともに、反射板２９ａで反射されたレーザ光を受光する。レーザ投受光器２７ｂは反射板２９ｂへ向かってレーザ光を投光するとともに、反射板２９ｂで反射されたレーザ光を受光する。

レーザ投受光器２７ａ，２７ｂと、反射板２９ａ，２９ｂとの間に線条体３が入ると、受光強度が低下することにより、レーザ投受光器２７ａ，２７ｂが線条体３の位置を検出する。本実施の形態では、線条体の位置検出にレーザ光を用いたので、検出のためのスポット径を小さくすることができ、光ファイバ素線等の細径の線条体でも正確に位置を検出することができる。

反射鏡２９ａ，２９ｂは、レーザ光の周波数帯域内における反射率が高く、レーザ光の周波数帯域外における反射率が低くなるように、レーザ光の周波数帯域に合わせた反射特性を有するダイクロイックミラーを用いるのが好ましい。ダイクロイックミラーは、透明な基板上に、高屈折率と低屈折率の２種類の誘電体を交互に波長の１／４の厚さの薄膜として多層重ねて形成したものである。これによりダイクロイックミラーは、特定の波長の光を高い反射率で反射し、その他の波長の光を透過させることができる。反射鏡２９ａ，２９ｂにダイクロイックミラーを用いることにより、レーザ光の周波数帯域の光のみが反射されるので、外部光の影響を低減して正確な線条体の位置検出を行うことができるという効果がある。

ガイドプーリ３３，３５により、ボビン軸方向と平行な方向（図中左右方向）へ変換された線条体３は、アイドラプーリ３７、ダンサプーリ３９、アイドラプーリ３７、３７、キャプスタン４３、アイドラプーリ３７を経て図外のプルーフテスタへ送出される。キャプスタン４３は、キャプスタンモータ４５により回転駆動され、基準線速度で線条体を送出する。ダンサプーリ３９は、ガイドプーリ３３，３５と、キャプスタン４３との間に上下移動自在に配置され、線条体３が掛け回されている。ダンサプーリ３９は、自重または図示しない錘により下方に負荷され、この負荷と線条体３の張力により図示しないガイドレールに沿って上下移動する。ダンサプーリ位置検出器４１は、ダンサプーリ３９の位置検出信号を制御装置４７へ送る。ここで、ダンサプーリ位置検出器４１が出力する位置信号は、例えば、目標位置にある場合に０とし、目標位置より上方を正極性とし下方を負極性とした、目標位置からの偏差に応じてリニアな信号とする。

制御装置４７は、ダンサプーリ３９の位置が所定の目標位置となるように、送出モータ７の回転速度を制御するとともに、線条体３の位置が位置検出器２５の２つのレーザ光の間に収まるように、ボールネジ駆動モータ１７の回転方向と回転速度を制御する。また制御装置４７は、図外のプルーフテスタへ送出される線条体３の線速度が基準線速度となるように、キャプスタンモータ４５の回転速度を制御する。

制御装置４７は、特に限定されないが、本実施の形態では、ＣＰＵと、プログラムＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサで構成され、その制御機能は、プログラムＲＯＭに格納された制御プログラムにより、実現されているものとする。

図２は、制御装置４７の構成を説明する制御ブロック図である。制御装置４７は、キャプスタンモータ制御部５１と、送出モータ制御部５３と、ボールネジ駆動モータ制御部５５とを備えている。

キャプスタンモータ制御部５１は、図外の上位装置またはプルーフテスタから、キャプスタン４３の起動停止を指示する起動停止信号と、プルーフテスタが線条体３の断線を検出したことを示す断線信号とを入力する。また、キャプスタンモータ４５からキャプスタン回転速度信号を入力する。そして、キャプスタンモータ制御部５１は、キャプスタン４３の停止時に、起動停止信号が起動を示した場合、キャプスタンモータ４５を起動して、キャプスタン４３の周速度が基準線速度となるように加速する。逆に、キャプスタン４３の回転時に、起動停止信号が停止を示せば、キャプスタンモータ４５を停止させる。また、断線信号が入力したときに、回転中のキャプスタンモータ４５を停止させる。

送出モータ制御部５３は、キャプスタン回転速度信号と、ダンサプーリ位置検出器４１の検出信号とを入力し、ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように、送出モータ７の回転速度を制御する。ダンサプーリ位置検出器４１が検出したダンサプーリ３９の検出位置信号が正極性であれば、ボビン５から送出する線条体３の線速度が遅すぎるので、送出モータ制御部５３は、送出モータ７の回転速度を増加させるように制御する。逆に、ダンサプーリ位置検出器４１が検出したダンサプーリ３９の検出位置信号が負極性であれば、ボビン５から送出する線条体３の線速度が速すぎるので、送出モータ制御部５３は、送出モータ７の回転速度を低下させるように制御する。

ボールネジ駆動モータ制御部５５は、ボビン５から送出される線条体３の走行位置がレーザ投受光器２７ａのレーザ光とレーザ投受光器２７ｂのレーザ光との間に保持されるように、ボールネジ駆動モータ１７の回転方向と回転速度とを制御する。ボビン５から送出される線条体３の走行位置は、送出が進むに従って、図中右または左にずれてくる。例えば線条体３の走行位置がレーザ投受光器２７ａのレーザ光にかかると、レーザ投受光器２７ａが検出信号をボールネジ駆動モータ制御部５５へ送信する。この検出信号を受信したボールネジ駆動モータ制御部５５は、スライダ２１を図中左へ移動させる方向へボールネジ駆動モータ１７を駆動する。これとは逆に、線条体３の走行位置がレーザ投受光器２７ｂのレーザ光にかかると、レーザ投受光器２７ｂが検出信号をボールネジ駆動モータ制御部５５へ送信する。この検出信号を受信したボールネジ駆動モータ制御部５５は、スライダ２１を図中右へ移動させる方向へボールネジ駆動モータ１７を駆動する。これにより、ボビン５からガイドプーリ３３へ送出される線条体３の走行位置は、レーザ投受光器２７ａのレーザ光とレーザ投受光器２７ｂのレーザ光との間の所定範囲内に保持される。

図３は、送出モータ制御部５３による送出モータ目標回転速度の演算内容の詳細を説明する詳細ブロック図である。送出モータ制御部５３は、キャプスタン回転速度信号に比例定数Ｋｖを乗算する乗算部６１と、ダンサプーリ３９の位置を所定の目標位置に制御するＰＩ制御部６５と、乗算部６１の出力にＰＩ制御部６５の出力を加算する加算部６３とを備えている。

ここで、キャプスタン４３の直径をＤ１，ボビン５の直径をＤ２とすれば、比例定数Ｋｖは、Ｋｖ＝Ｄ１／Ｄ２として決定できる。

ＰＩ制御部６５は、ダンサプーリ検出位置信号からダンサプーリ目標位置信号を減算して偏差信号ｅ（ｔ）を生成する減算部６７と、偏差信号ｅ（ｔ）に比例定数Ｋｐを乗算して比例項を出力する乗算部６９と、偏差信号ｅ（ｔ）を積分する積分部７１と、偏差信号ｅ（ｔ）の積分値に比例定数Ｋｉを乗算して積分項を出力する乗算部７３と、比例項と積分項とを加算する加算部７５と、ＰＩ制御変更部７７とを備えている。

以上の構成により、加算部６３が出力する送出モータ目標回転速度は、キャプスタン回転速度に比例定数Ｋｖを乗じた項と、ＰＩ制御の比例項と、ＰＩ制御の積分項との和となる。

ＰＩ制御変更部７７は、送出モータ７の定速状態を判定するために、例えば、送出モータ７の回転速度を検出して、その回転速度の所定時間内の変動幅が所定以内ととなったときに、定速状態と判定する。また、ダンサプーリ検出位置信号及び送出モータ目標回転速度のそれぞれの所定時間内の変動幅が所定以内となったときに、送出モータ７の定速状態と判定してもよい。

ＰＩ制御変更部７７は、送出モータ７の停止状態から増速して定速状態となったときに、ＰＩ制御における積分項の値である乗算器７３の出力を減少させるとともに、比例ゲインＫｐを増加させて、送出モータ目標回転速度を維持することにより、送出モータ７の定速状態を維持する。そして、線条体３の断線時に、増加させた比例ゲインＫｐを用いて送出モータ７の回転を定速状態から停止させる制御を行う。乗算器７３の出力を減少させる場合、積分器７１の出力を減少させてもよいし、比例定数Ｋｉを減少させてもよい。また、ＰＩ制御変更部７７は、ＰＩ制御における積分項の値を減少する場合、積分器７１の出力を０とするか、あるいは比例定数Ｋｉを０とする制御を行ってもよい。

このように送出モータ７の定速状態において、積分項の値を減少または０とすることにより、定速状態で線条体３の断線が検出され、キャプスタンモータ４５及び送出モータ７を停止させる際に、積分項の影響が少なくなるかあるいは０となり、送出モータ７を速やかに安定的に停止させることができ、この際にダンサプーリ３９が跳ねるような不安定な現象が生じることはない。

尚、実施形態の変形例として、送出モータ制御部５３へキャプスタン回転速度信号を入力することなく、キャプスタン４３の回転中は、線条体３の基準線速度に対応するキャプスタン基準回転速度にＫｖを乗じた値を加算部６３へ供給するように変更してもよい。但し、この場合には、ダンサプーリ３９の上下移動範囲を大きくとる必要がある。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。

１ 線条体送出装置
３ 線条体
５ ボビン
７ 送出モータ
９ 軸受
１１ ボビン保持台
１３ 線トラバース機構
１５ ボールネジ
１７ ボールネジ駆動モータ
１９ 軸受
２１ スライダ
２３ キャリア
２５ 位置検出器
２７ａ、２７ｂ レーザ投受光器
２９ａ，２９ｂ 反射板
３３、３５ ガイドプーリ
３７ アイドラプーリ
３９ ダンサプーリ
４１ ダンサプーリ位置検出器
４３ キャプスタン
４５ キャプスタンモータ
４７ 制御装置
５１ キャプスタンモータ制御部
５３ 送出モータ制御部
５５ ボールネジ駆動モータ制御部
６５ ＰＩ制御部

Claims (4)

1. ボビンを回転駆動してボビンに巻かれた線条体を送出する送出モータと、
   前記ボビンから送出された線条体の方向をボビン軸方向と平行な方向へ変換するガイドプーリと、
   前記ボビンと前記ガイドプーリとの間における前記線条体の前記ボビン軸方向の位置を検出する位置検出手段と、
   前記ガイドプーリにより方向変換された線条体を基準線速度で送出するキャプスタンと、
   前記ガイドプーリと前記キャプスタンとの間に上下移動自在に配置され前記線条体が掛け回されたダンサプーリと、
   該ダンサプーリの位置を検出するダンサプーリ位置検出手段と、
   前記ガイドプーリ及び前記位置検出手段を一体として前記ボビン軸方向と平行な方向へ往復駆動する線トラバース機構と、
   前記ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように前記送出モータの回転速度を制御するとともに、前記位置検出手段が検出した線条体の位置が前記線トラバース機構の所定範囲内となるように前記線トラバース機構を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする線条体送出装置。
2. 前記位置検出手段は、レーザ光を投光するレーザ投光器と、該レーザ投光器からのレーザ光を反射する反射板と、該反射板で反射されたレーザ光を受光するレーザ受光器と、を備えてなり、
   前記反射板は、前記レーザ光の周波数帯域内における反射率より該帯域外における反射率を低くしたことを特徴とする請求項１に記載の線条体送出装置。
3. 前記制御装置は、
   前記ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように前記送出モータの回転速度をＰＩ制御し、
   前記送出モータの停止状態から増速して定速状態となったときに、ＰＩ制御における積分項の値を減少させるとともに比例ゲインを増加させて、前記定速状態を維持することにより、前記線条体の断線時に、前記増加させた比例ゲインを用いて前記送出モータの回転を定速状態から停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線条体送出装置。
4. ボビンを回転駆動してボビンに巻かれた線条体を送出する送出モータと、
   前記ボビンから送出された線条体の方向をボビン軸方向と平行な方向へ変換するガイドプーリと、
   前記ボビンと前記ガイドプーリとの間における前記線条体の前記ボビン軸方向の位置を検出する位置検出手段と、
   前記ガイドプーリにより方向変換された線条体を基準線速度で送出するキャプスタンと、
   前記ガイドプーリと前記キャプスタンとの間に上下移動自在に配置され前記線条体が掛け回されたダンサプーリと、
   該ダンサプーリの位置を検出するダンサプーリ位置検出手段と、
   前記ガイドプーリ及び前記位置検出手段を一体として前記ボビン軸方向と平行な方向へへ往復駆動する線トラバース機構と、
   前記ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように前記送出モータの回転速度を制御する制御装置と、を備えた線条体送出装置により線条体を送出する線条体送出方法であって、
   前記制御装置は、前記キャプスタンを停止状態から起動して前記線条体の基準線速度まで増速し、
   前記キャプスタンの増速に応じて前記ダンサプーリの位置が所定の目標位置となるように前記送出モータの回転速度をＰＩ制御し、
   前記送出モータの回転速度が定速状態となったときに、ＰＩ制御における積分項の値を減少させるとともに、比例ゲインを増加させて前記定速状態を維持し、
   前記線条体の断線が検出されたときに、前記キャプスタンを停止させるとともに、前記増加させた比例ゲインを用いて前記送出モータの回転速度を制御することを特徴とする線条体送出方法。

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