JP2987278B2 - 電力ケーブルの竪型連続加硫機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力ケーブルの竪型連
続加硫機の制御方法に係り、特に、走行状態の導体上に
絶縁材を押し出し被覆して、電力ケーブルを製造する際
のラインの運転開始時の操作性を向上させるものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ゴム・プラスチック絶縁材を走行状態の
導体に被覆して、電力ケーブルを製造するラインにおい
ては、導体繰出装置及び送出機から送り出した導体上
に、押出機から絶縁材を押し出し被覆するようにしてい
るが、導体への被覆厚さは、ライン線速、絶縁材の押し
出し量等によって設定される。

【０００３】電力ケーブルを製造するラインの運転開始
時には、リードワイヤに導体を接続した状態にして、リ
ードワイヤの部分をラインに導き、つまり、導体繰出装
置、送出機、押出機、加硫機、引取機、巻取機等を通
し、これらの機器を順次起動するとともに、特に、送出
機、加硫機及び引取機の間のライン線速及び張力を適宜
調整することが実施される。

【０００４】例えば、送出機によって所望のライン線速
に設定し、かつ、このライン線速に対応して押出機の押
し出し速度の設定を行なって、導体への被覆厚さを一定
にするとともに、ライン線速に対応して引取機の引き取
り速度を平衡させ、線張力を一定にすることが必要であ
る。この場合にあって、ライン線速の設定は、送出機に
おける送り出し速度と、引取機におけるリードワイヤ、
ケーブル等の引き取り速度とをそれぞれ検出して、送出
機の速度を基準にして引取機の速度を逐次修正すること
により実施される。

【０００５】一方、ラインの起動時には、ライン線速が
加速状態となり、かつ、ライン線速の変化に伴って張力
が変動するために、リードワイヤ、ケーブル等に伸縮力
が加えられて、絶縁材の被覆厚さが不安定になる現象が
発生し易い。

【０００６】また、電力ケーブル製造ラインの加硫機
は、一般に大型であり、送出機と引取機との距離が竪型
加硫機の場合は、数１０ｍに及ぶことが多く、ライン線
速が比較的遅く、毎分数１０ｃｍないし数ｍであること
が少なくない。このため、送出機のすぐ下流の押出機で
絶縁材を被覆した場合に、その部分が加硫機を通って引
取機に達するまでに、数１０分程度の時間がかかる。

【０００７】したがって、張力調整を実施する際には、
例えば必要数の作業者をラインの要所に付きっきりにし
て、線条体の張力を一定に保持するように、作業者の経
験や勘に基づいて微調整を逐次繰り返すことによって実
施される。また、コンピュータ技術によって、例えばＰ
Ｉ制御を行ない、張力の目標値を設定しておいて、引取
機の近傍の張力を逐次検出し、張力検出値に基づいて引
取機の引き取り速度を調整するようにして、目標張力値
に対して検出張力値を近似させる方法も考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の作業者
の経験や勘に基づく張力調整方法であると、労力が大き
くなるのに加えて、個人差によりケーブルコアのくびれ
や品質のばらつきが生じる難点があり、後者のＰＩ制御
法であると、前述したように、ライン距離が長くかつラ
イン線速が遅いことに基づいて、調整してから結果が検
出されるまでの例えば数１０秒の時間的遅れ（タイムラ
グ）が生じるために、ライン線速が必要以上に変動して
暴走する等の安全性を損うおそれや、増減を繰り返すハ
ンチング現象を生じる等の解決すべき課題が残されてい
る。

【０００９】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、ライン線速の変動を抑制して暴走事故の発生を防
止すること、電力ケーブル製造ラインの立ち上がり時の
線張力変化に対する追従性を高めること等を目的とする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電力ケーブ
ルの竪型連続加硫機の制御方法にあっては、送出機から
送り出した導体上に押出機から絶縁材を押し出し被覆し
て電力ケーブルを製造する際に、走行線条体の張力を検
出してその張力の大きさによって走行線条体の引き取り
速度を増減させる制御を行なう場合に、引取張力が設定
張力の範囲内であるか否かを判別し、範囲外である場合
の引取張力を、走行線条体の引取速度の増減によって修
正するとともに、前記設定張力をライン起動時からの線
条体の条長に応じて変更することにより、前記線条体が
加硫機の出口通過後においても、前記線条体にその進行
方向とは逆方向に線張力が付与されるように制御すると
いう手段を採用する。

【００１１】

【作用】このような手段によれば、検出張力がしきい値
の範囲外である際に、引取張力の修正を引取速度の増減
によって行ない、ライン起動時からの走行線条体の条長
に応じて引取速度を変更することにより、加硫機の出口
すなわちパッキン部を通過する際の線張力の増加を制限
してくびれの発生を防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る電力ケーブルの竪型連続
加硫機の制御方法の一実施例について、図１ないし図４
に基づいて説明する。

【００１３】各図において、符号１は導体繰出装置、２
は導体、３は送出機、４Ａ，４Ｂ，４Ｃは押出機、５は
加硫機、６は引取機、７は巻取機、８は張力センサ、９
はコントローラ、１０は張力設定手段、１１は導体繰出
速度設定手段、１３は導体送出速度設定手段、１４Ａ，
１４Ｂ，１４Ｃは押出速度設定手段、１６は線条体引取
速度設定手段、１７は線条体巻取速度設定手段である。

【００１４】該一実施例にあっても、プラスチック絶縁
材を走行状態の導体２に被覆して、被覆電線（走行線条
体）Ｗを製造するラインに適用されるものであり、走行
線条体Ｗの張力を張力センサ８により検出して、その張
力の大きさによって走行線条体Ｗの引き取り速度を増減
させるものであるが、これらに以下に説明する技術が付
加される。

【００１５】最初に、電力ケーブルの製造ラインの概略
について説明する。導体繰出装置１により導体２を繰出
して、送出機３により導体２の走行速度を設定し、押出
機４Ａ，４Ｂ，４Ｃにおける押出ヘッド４ａにおいて溶
融状態のプラスチック絶縁材を走行状態の導体２に被覆
し、加硫機５に導くことにより加硫及び冷却を行ない、
所望の被覆がなされた走行線条体Ｗを引取機６により張
力調整しながら引き取り、巻取機７に走行線条体Ｗを貯
線する。

【００１６】これらの製造ラインにあって、ラインを起
動させる際には、リードワイヤに導体２を接続するとと
もに、導体２を少なくとも押出ヘッド４ａよりも下流ま
で挿通させた状態としておいてから行なわれる。

【００１７】導体繰出装置１にあっては、導体繰出速度
設定手段１１の作動により、導体２の送出速度に繰出速
度を合わせることが行なわれ、導体送出速度設定手段１
３におけるライン線速検出手段１３ｄのデータ伝達によ
り、ライン線速に繰出速度を合わせる設定がなされる。

【００１８】送出機３にあっては、導体送出速度設定手
段１３の作動により、ライン線速を設定することが行な
われる。導体送出速度設定手段１３における送出機駆動
モータ１３ａの作動によって導体２の送出速度を設定す
るとともに、送出速度をライン線速検出手段１３ｄで検
出して、導体繰出速度設定手段１１、押出速度設定手段
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、線条体引取速度設定手段１６
に伝送する。そして送出機駆動モータ１３ａの回転速度
は、送出機駆動アンプ１３ｂを介在させてライン線速設
定器１３ｃにより設定される。

【００１９】押出機４Ａ，４Ｂ，４Ｃにあっては、押出
速度設定手段１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの作動により、内
層、主絶縁層、外層を構成する絶縁材の押出速度（被覆
厚さ）を設定することが行なわれる。この際に、導体送
出速度設定手段１３によるライン線速に合わせて、絶縁
材の押出速度を調整することにより、絶縁材の被覆厚さ
を一定に保持する。なお、押出ヘッド４ａの下流には、
絶縁材を被覆した状態の走行線条体Ｗの外径を計測する
ための外径計測手段４ｂが配され、該外径計測手段４ｂ
の検出データも押出機４Ａ，４Ｂ，４Ｃにフィードバッ
クされる。

【００２０】引取機６にあっては、線条体引取速度設定
手段１６の作動により、ライン線速に合わせて、走行線
条体Ｗの引取速度を増減させるとともに、張力センサ８
の検出データを加味した調整が行なわれる。線条体引取
速度設定手段１６における引取機駆動モータ１６ａの作
動によって走行線条体Ｗの引取速度を設定するととも
に、引取速度を引取速度検出手段１６ｄで検出して、引
取機駆動モータ１６ａの回転速度を、引取機駆動アンプ
１６ｂを介在させて引取速度設定器１６ｃにより設定す
る。この際に、引取速度設定器１６ｃには、導体送出速
度設定手段１３におけるライン線速検出手段１３ｄから
の検出信号と、後述する張力設定手段１０によるコント
ローラ９を経由した制御信号とが伝送される。

【００２１】なお、巻取機７にあっては、線条体巻取速
度設定手段１７の作動により、走行線条体Ｗの引取速度
に巻取速度を合わせることが行なわれる。

【００２２】一方、ラインの起動時にあっては、引取機
６による引取力を変える等によって、張力を一定にする
制御だけでは不十分である。つまり、前述したように、
ライン起動時で、加硫機５が大型のものでかつライン線
速が遅い場合であると、図１における押出ヘッド４ａの
位置で走行線条体Ｗの外径を計測しても、その計測点が
張力センサ８の位置に到達するまでに、例えば数１０秒
の時間を要し、その時間内における式（１）の各条件が
変化する可能性があるから、絶縁材被覆層の厚さを一定
にする目的で、図２ないし図４に示すような特別の制御
方法が採用される。

【００２３】ここで、図１に示す張力設定手段１０にあ
っては、引取機６の引取力（引取張力）の設定を行なっ
て、張力センサ８による検出張力との関係からコントロ
ーラ９によって演算を実行させ、その結果によりステッ
プモータ１６ｅを作動させて引取速度設定器１６ｃの調
整を電動によって行なうのであるが、図２に示すよう
に、張力の設定値をコントローラ９に与えたときに、不
感帯Ｘを有する３位置制御を行ない、検出張力がしきい
値Ｙ内においては、しきい値外よりも引取速度を若干小
さい速度調整値で増減するように制御する。なお、速度
調整値については後述する。

【００２４】このような制御を線条体の条長に応じて張
力設定手段１０の設定張力を変更して行なった場合に
は、導体長と線張力の引取方向すなわち導体の進行方向
への増加との関係が、図３にＳ１ないしＳ４で示すよう
に、時間経過とともに、段階的に変化することになる。

【００２５】ここで、線張力について説明する。ここで
いう線張力とは、図１の送出機３の中央部において引取
り側に作用する張力と送出し側に作用する張力の合成力
であって次式で示される。 線張力＝引取方向への力（線条体重量＋引取張力＋ピストン効果） −送出方向への力（導体重量＋送出張力＋加硫機内部浮力）…式（１） ここにおいて、ピストン効果とは、線条体が加硫機出口
のパッキン部を通過するときに線条体の断面積にかかる
内圧（の変化）による押出力であり、送り出し張力とは
送出機３のブレーキ力に相当するものであり、加硫機内
部浮力は冷却水により線条体に作用する浮力である。

【００２６】図４は、ライン起動時から電力ケーブルの
安定製造時までの制御状況をモデル化して示している。
これはケーブルの種類によって異なるが、ここに示した
ものは、導体２が１２００ｍｍ² の場合で、送出力が１
５０ｋｇ，引取力が４００〜２００ｋｇ，絶縁材被覆層
がシールパッキン５ａを通過するまでの起動後の経過距
離が６０ｍ，絶縁材被覆層が引取機６の下流で立上げら
れた後に下向きになる（立上がりコロを通過する）まで
の経過距離が１１０ｍである。

【００２７】図４例における線張力の変化を説明する
と、ライン起動時にあっては、設定引取張力が４００ｋ
ｇであるときの張力がマイナス７５０ｋｇであり、走行
線条体Ｗ（または導体２）の走行とともに、走行線条体
重量が増加することに基づき、張力がプラス方向に移行
し、走行１０ｍ経過時に引取力を３５０ｋｇに設定しな
おし、以後、走行距離の増加とともに、順次３００ｋ
ｇ，２５０ｋｇ，２００ｋｇに設定しなおし、最終引取
張力を２００ｋｇとした。走行６０ｍ経過時に、絶縁材
被覆層がシールパッキン５ａを通過することによって、
式（１）に基づき張力が急激に増加したが、その場合で
も所定のマイナス値（すなわち送出方向に所定の線張力
が付与される）を保持するようにした。さらに、走行１
１０ｍ，１２０ｍ経過後に、張力値が安定状態になっ
た。

【００２８】これらの制御方法にあって、線張力を送出
方向すなわち線条体の進行方向とは逆向きに所定の値に
保持する理由は、線張力が零（送出方向と引取方向が均
衡した状態）か、あるいはわずかに引取方向に付与され
ると外乱（例えば加硫筒の圧力変動）で速度の変動が生
じてくびれが発生しやすくなるためである。

【００２９】また、図４に示す制御方法について詳細に
説明すると、ライン起動時における走行線条体の張力の
変化は、上記式（１）から明らかなように移動距離（以
下、図４にあっては導体長）に関連して発生する。導体
長０ｍ時の線張力の設定値を例えば７５０ｋｇとしたと
き、引取張力が４００ｋｇになるように引取機の速度調
整が行なわれるが、その引取速度で走行線条体の引き取
りをいつまでも継続すると、図４の引取張力４００ｋｇ
の線の延長線が、導体長６０ｍより大きい部分で線張力
が零を超えてくびれ発生ゾーンに入り前述の「くびれ」
現象が発生する。

【００３０】そこで、引取機による引取張力を、導体長
１０ｍで３５０ｋｇ，導体長２０ｍで３００ｋｇ，導体
長３０ｍで２５０ｋｇ，導体長４０ｍで２００ｋｇとす
るように、導体長に応じて変えてやると、図４に太い実
線で示す曲線となって、導体長６０ｍの位置におけるピ
ストン効果の影響で線張力が増加しても、線張力は送出
方向の所定の値に保持され、「くびれ」現象の発生を防
止することができる。なお、図４にあっては、線張力と
導体長との関係が、引取張力の切り替えに基づいてのこ
ぎり歯状に表現されているが、しきい値の設定によっ
て、図３に示すように、緩やかに変化する。

【００３１】そして、例えば図４にあっては、しきい値
Ｙの外側および内側において速度調整値が１秒当たり±
０．００３３ｍ、および１秒当たり±０．０１ｍに設定
される。この結果、引取機における引取張力の変動はが
緩やかなものとなり（図３参照）、かつ、線張力の設定
値を図４に示すように、条長に応じて変更することとあ
いまって、製造される被覆電線の絶縁被覆層の厚さを一
定にする管理を行なうことができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係る電力ケーブルの竪型連続加
硫機の制御方法によれば、引取張力が設定張力の範囲内
であるか否かを判別し、範囲外である場合の引取張力の
修正を、走行線条体の引取速度の増減によって修正する
とともに、設定張力をライン起動時からの線条体の条長
に応じて変更することにより、線条体が加硫機の出口通
過後においても線条体にその進行方向とは逆方向に線張
力が付与されるように制御することにより、製造される
被覆電線の絶縁被覆厚さが部分的に細くなる「くびれ」
現象の発生を抑制し、被覆電線の欠陥を低減して高品位
の電力ケーブルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電力ケーブルの竪型連続加硫機の
制御方法の一実施例を示す結線図である。

【図２】図１に示す張力設定手段による３位置制御の実
施モデル図である。

【図３】図２の３位置制御による時間と張力増加との関
係曲線図である。

【図４】本発明に係る電力ケーブルの竪型連続加硫機の
制御方法による制御状況をモデル化した曲線図である。

【符号の説明】

Ｗ 被覆電線（走行線条体） １ 導体繰出装置 ２ 導体 ３ 送出機 ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 押出機 ４ａ 押出ヘッド ４ｂ 外径計測手段 ５ 加硫機 ５ａ シールパッキン ６ 引取機 ７ 巻取機 ８ 張力センサ ９ コントローラ １０ 張力設定手段 １１ 導体繰出速度設定手段 １３ 導体送出速度設定手段 １３ａ 送出機駆動モータ １３ｂ 送出機駆動アンプ １３ｃ ライン線速設定器 １３ｄ ライン線速検出手段 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 押出速度設定手段 １６ 線条体引取速度設定手段 １６ａ 引取機駆動モータ １６ｂ 引取機駆動アンプ １６ｃ 引取速度設定器 １６ｄ 電動モータ １６ｅ ステップモータ １７ 線条体巻取速度設定手段

フロントページの続き (72)発明者 石川 虎一 三重県鈴鹿市岸岡町1800番地 株式会社 フジクラ 鈴鹿工場内 (72)発明者 勝原 利治 三重県鈴鹿市岸岡町1800番地 株式会社 フジクラ 鈴鹿工場内 (56)参考文献 実公 昭50−30383（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01B 13/00 H01B 13/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送出機（３）から送り出した導体（２）
   上に押出機（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）から絶縁材を押し出し
   被覆して電力ケーブルを製造する際に、走行線条体
   （Ｗ）の張力を検出してその張力の大きさによって走行
   線条体の引き取り速度を増減させる電力ケーブルの竪型
   連続加硫機の制御方法であって、引取張力が設定張力の
   範囲内であるか否かを判別し、範囲外である場合の引取
   張力を、走行線条体の引取速度の増減によって修正する
   とともに、前記設定張力をライン起動時からの走行線条
   体の条長に応じて変更することにより、前記線条体
   （Ｗ）が加硫機の出口通過後においても、前記線条体
   （Ｗ）にその進行方向とは逆方向に線張力が付与される
   ように制御することを特徴とする電力ケーブルの竪型連
   続加硫機の制御方法。