JP3295760B2 - ケーブル状部材をホルダーの回りにあるいはその中に巻かれた長尺状のチューブ状覆いの中に挿入する方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ 1.発明の分野 本発明はチューブ状覆いの中にあるケーブル状部材の
製造分野に属する。さらに詳しくは、本発明は垂直成分
と巻かれたチューブの長手方向に並んだ長手方向成分を
もつ周期運動をホルダーにさせながら、ケーブル状部材
をホルダー内あるいはその回りに巻かれた長尺状のチュ
ーブ状覆いの中に挿入する方法、および該方法を実行す
るための装置に関するものである。

2.従来技術 たいていの場合、ケーブルはチューブ内に収納するこ
とが好ましい。それはとりわけ、チューブの保護作用
と、ケーブルを後で簡単に取り替えられる自由さによ
る。ケーブルを前もってチューブ内に挿入することがで
きるなら、現場での収納よりも安価にできる。このコス
ト利点を実際に応用させるためには、製造時にすでにケ
ーブルをチューブ内に挿入している簡単な方法がなけれ
ばならない。ケーブルの回りにチューブを繰り出すこと
はそれ自身簡単な方法ではあるが、ケーブルがチュー
ブ、特に内径の小さなチューブにくっつくのを防ぐこと
は難しい。完全なチューブ内にケーブルを挿入する際、
チューブをすでにある状態、たとえばリール上に巻いて
おくことは非常な利点がある。巻かれた状態のケーブル
をチューブ内に挿入する方法それ自身は公知である。あ
るタイプの方法は、チューブ内に入れられるケーブルに
沿って比較的高速で流れる流体の引きずり効果を利用す
る。参考文献［１］（Ｃを参照）に開示されているよう
な流体の応用、および参考文献［２］に開示されている
圧縮空気のような気体を利用することが知られている。
巻かれたチューブの場合、一般に比較的制限された挿入
長さだけがこの方法では実現され得る。

２番目のタイプの挿入方法は、たとえば参考文献
［３］と［４］に開示されている。その技術によれば、
チューブが巻かれたリールが、各周期後にチューブが同
じ初期位置にもどる周期運動をさせられる。参考文献
［３］によれば、ケーブルは周期運動と慣性質量によっ
て、リボンのようなキャリヤ部材の穴や溝であるチュー
ブを通って動く。周期運動が振動運動と呼ばれるとき、
パルスまたは揺動運動と結合され得る。好ましくは調和
的な振動状態は、チューブの長手方向に対して比較的小
さな傾き角をもっている。参考文献［４］に同様の技術
が開示され、そこでは周期運動がらせん振動、すなわち
小さな垂直成分と大きな長手方向成分をもつらせん運動
である。第２のタイプの挿入技術の双方の変形によれ
ば、ケーブルはリール上のチューブの曲路に沿って前方
に振動する。ここで、振動の長手方向成分によって小さ
な推進力が与えられ、同時に垂直成分によってケーブル
とチューブ内面との間の摩擦が短時間軽減される。該挿
入技術は基本的にケーブル長さやチューブ長さに依存し
ないという大きな利点を有する。しかし、振動が明らか
に、比較的高い周波数と小さな振動を要求する。リール
からチューブへとよく伝えられることができる振動を達
成するためには、チューブがリールの回りにしっかりと
巻かれる必要があり、その目的に上記特別の技術があ
る。これは製造環境において相当労力のかかることであ
る。さらに、チューブがケーブルの回りに比較的ゆるや
かに巻かれている場合にのみ、許容できる挿入速度が得
られるという制限もある。

参考文献［５］で、２つのタイプの結合と考えられる
ような他の挿入技術が開示されている。光ファイバーや
電線のようなケーブル状部材がチューブの自由端を通っ
て挿入され、該チューブは互いに離れて置かれた２つの
キャプスタン状ホルダーの回りに巻かれている。ここ
で、チューブの他端に吸引が加えられ、その間チューブ
の曲がった部分はホルダー部で振動する。この振動によ
りチューブ内壁とケーブルその間の曲がった部分におけ
る摩擦を局部的に軽減する。振動は垂直方向におこり、
ケーブルに前進力を与える吸引効果を伴う。このような
挿入技術は上記２つのタイプの挿入技術の欠点を有して
いる。

［本発明の要約］ 本発明の目的は従来技術の欠点をもたない。ケーブル
状部材をチューブ状覆いの中に挿入する方法および装置
を提供することにある。このため本発明は特定の周期運
動を加えるという上記第２のタイプの挿入技術を提供す
る。該特定の運動は垂直成分を有し、チューブ状覆いを
少なくとも近似的に「自由落下」運動させる。ここで中
空の第２物体の中に入れられた第１物体は双方の自由落
下の間、第２物体の内壁に力を及ぼさないという考慮が
されている。これは第１物体が第２物体に対して、いわ
ば浮いている状態を意味している。巻かれた状態のチュ
ーブに加えられて、チューブ内のケーブルは自由落下運
動の間、全長にわたって浮いている状態にあるので、チ
ューブを通って摩擦なしに前進することができる。さら
に、周期運動の長手方向成分が各周期の自由落下運動の
初めに挿入方向に初速を与えるなら、ケーブルは自由落
下の生じる間、摩擦なしにチューブ内を浮いて前方に滑
り、利用できる長さにわたってチューブ間に挿入され
る。

このような考察に基づき、該方法は本発明の請求項１
の特徴を有する。

さらに、請求項10の前文に従うそれ自身は参考文献
［３］と［４］で公知の装置が提供され、該装置は請求
項10の特徴を有する。

参考文献［６］は参考文献［４］の方法を装置の改良
を開示し、リールの周期運動の間、チューブの入り口端
の運動がケーブル状部材をチューブ内に挿入するのを妨
げるという問題への一つの解決法を示唆している。一つ
の実施例で、チューブの入り口端に接続された特定のガ
イド片が示され、ケーブル状部材は重力下で落下する。
好ましい実施例では、それぞれ請求項９と21に要約され
ているが、本発明はこの問題に対する異なくより簡単な
解決法を与える。

他の好ましい実施例は他の請求項に記載されている。

本発明を用いることにより、チューブをリールによく
固定する必要も比較的大きな直径比のチューブとケーブ
ルを使う必要もないばかりか、公知の技術によるよりも
はるかに高速で挿入することができる。

［参考文献］ ［１］米国特許出願第4,332,436号明細書 ［２］英国特許出願第2157019号明細書 ［３］欧州特許出願第0091717号明細書 ［４］欧州特許出願第0279006号明細書 ［５］日本特許出願平成６年201960号明細書 ［６］欧州特許出願第0334359号明細書 すべての参考文献は本願明細書において引用されてい
る。

［図面の簡単な説明］ 以下、次の図からなる図面を用いて、本発明を実施例
によってさらに説明する。

図１は本発明の方法の１実施例を示し、 図２は図１で使われる周期運動の垂直成分と長手方向
成分のグラフを示し、 図３は図１で使われる周期運動中に発生する法線（垂
直方向）力のカーブを示し、 図４は図１で使われる周期運動中に発生する速度のカ
ーブを示し、 図５は本発明の方法を実行するための第１の装置を示
し、 図６は図５の装置の第１詳細部を示し、 図７は図５の装置の第２詳細部を示し、 図８は図５の装置の第３詳細部を示し、 図９は本発明の方法を実行するための第２の装置を示
し、 図10は図７の装置の第１詳細部を示し、 図11は図９の装置の第２詳細部の２つの変形からなる
成分（ａ）、（ｂ）を示し、 図12は本発明の方法を実行するための第３の装置の断
面を示し、および 図13は図12のＸ−Ｘ矢視断面を示している。

［実施例の説明］ まず、ここで説明する方法は基本的にケーブルや光フ
ァイバー、電線、コードのようなあらゆるケーブル状部
材をチューブ状物体や穴や溝を有する物体のような長尺
状の中空物体内に挿入するために用いることができ、該
中空物体はその挿入の間、ケーブル状部材を挿入方向に
案内し、挿入後、挿入された部材を保護することに設定
すべきである。簡単のため、以下、上記ケーブル状部材
および長尺状の中空物体をそれぞれケーブルおよびチュ
ーブということにする。

本発明方法は一般に、ホルダーの回りにあるいはその
中に巻かれた、すなわち共通の垂直軸の回りに実質的に
らせんターンを有するチューブに対して用いられる。ホ
ルダーはその中にチューブが上記のように収納される容
器であり得る。本発明の１実施例において、ケーブルが
その中に挿入されるチューブは、ただ例示としてのみ、
リールの回りに巻かれている。本発明の方法の必須の要
素はリールで、ケーブルをチューブに挿入する間、チュ
ーブとともに特定の垂直成分と長手方向成分をもつ周期
運動をさせられる。

図１に本発明の方法の最も基本的な形を示す。図１は
その回りにチューブ２が巻かれたチューブ・リール１を
示し、リールはチューブの長さと直径、および１層また
はそれ以上の層のリールの直径に依存している。チュー
ブの自由端2.1は、できるだけ適当な結合素子を通し
て、ケーブル供給ユニット４に接続されている。ケーブ
ル５はケーブル・リール６から供給され、ケーブル供給
ユニット４によってチューブ２の自由端2.1に挿入され
る。チューブ・リール１は中心軸（ｙ軸）を実質的に垂
直にして、キャリヤー台（以下キャリヤー７という）上
に着脱可能に載せられている。キャリヤー７は駆動部材
（図１には図示せず。後の図５を参照）によって周期運
動をするように駆動される。周期運動は周期的な垂直成
分と長手方向成分をもつ。垂直成分は距離2Arだけ離れ
た２つの最も遠い垂直位置の間の上下運動である。長手
方向成分は垂直軸の回りを角θにもたる最も遠い２つの
角度位置の間の往復回転運動である。挿入を初める際、
まずある長さのケーブルがチューブ内に挿入される。す
なわち、手動で自由端2.1を這ってリールの回りの１回
転以上のチューブ内に挿入される。次に、その上にリー
ル１を載せたキャリヤー７が周期運動をさせられる。ク
ランプ部材８により、この運動の間、チューブ・リール
１からチューブ２がゆるむのが防がれる。クランプ部材
８と供給ユニット４の間で、チューブは円筒あるいは目
玉状通過口10をもつチューブ・ガイド９を通って案内さ
れる。好ましくはチューブ・リール１の上方に位置しそ
の中心軸（ｙ軸）と同軸に配された通過口10により、チ
ューブの自由端2.1に対するリールの周期運動の影響が
軽減される。ここで、長手方向成分は回転運動に変換さ
れる。自由端を十分にねじらせるために、自由端2.1は
できるだけ回転チューブ継手３によって保護ユニット４
に接続される。

以下、周期運動の垂直成分および長手方向成分をそれ
ぞれ垂直振動および振動回転と呼ぶ。垂直振動と振動回
転は同一の周期をもっている。各周期内で、垂直振動
（ｙ軸に沿った）は交互に上下に動く。すなわち、それ
ぞれ重力に抗して、また重力に一致して動く。振動回転
（ｙ軸の回りの）は交互に行ったり来たりする。すなわ
ちチューブ内のケーブルの挿入方向に一致して、またそ
れと逆向きに回転する。

キャリヤー７、およびその中にケーブルが挿入された
チューブを巻いたリールの垂直振動は、できるだけ重力
に同調するように振動する。すなわち、垂直振動の各周
期内で、たとえば半周期のような前半部で、「自由落
下」運動が行われる。その時にのみ、すでにチューブ内
に挿入されているケーブル部分がチューブの内面から浮
く。周期の後半部で、キャリヤー、リールおよびチュー
ブは自由落下運動に対する同じ初期位置にもどり、チュ
ーブ内のケーブルはチューブと摩擦接触をする。自由落
下運動の間、ケーブルはチューブと摩擦接触しないの
で、基本的に摩擦なしにチューブ内を前進することがで
きる。ここで、振動回転は位相と振動に関して、前進運
動を達成するために自由落下運動に同調する。この同調
は、振動回転の回転方向がケーブルがチューブと摩擦接
触しているときは前進方向で自由落下運動の間は後退方
向であることが好ましい。次の式は周期運動に対する実
施例の選択を支持すべきものである。計算はリールの回
りに１層巻かれたチューブに対してなされた。２層以上
に対しては、補正が必要である。

チューブ・リールが周期Ｐの半分の間、垂直（ｙ軸）
方向に動かされる［自由落下」運動は、最も利用的な形
において、時間ｔの関数として、 と表される。

周期Ｐの後半に対し、ｙ＝０に関して反映された同一
の周期が選ばれる。

各周期毎の垂直振動は、次式に与えられる振幅A_Vをも
つ。

A_V＝gP²/32 （３） ここでｇは重力速度を表している。

図２に、時間ｔの関数の１周期の垂直振動、すなわ
ち、前半周期では式（１）によるカーブａ、後半周期で
は式（２）によるカーブｂを示している。前半周期でリ
ール上のチューブ内のケーブルはチューブに対して実質
的に無重量になり、一方ケーブルは後半周期では二重重
力効果によって摩擦接触となる。

同時におこるｙ軸の回りの振動回転に対し、回転する
チューブ・リール上のチューブが±V_tの定速をもつ鋸歯
状運動が選ばれた。鋸歯状運動の位相は、かかる速度故
に選択された、また回転方向もｔ＝０（＋すなわち前進
から、−すなわち後退へ）およびｔ＝1/2P（−から＋
へ）で符号が変わるように選ばれる。Ｓ＝０で示される
中間位置に対して、チューブ・リール１の中心軸から距
離Ｒにある点Ｑは、次式で表される経路Ｓを前半周期に
カバーする。

および ここでA_Lは振動回転の振幅で、次式で与えられる。

A_L＝V_tP/4 （６） 比較のため、経路Ｓも図２にグラフで示した。すなわ
ち、前半周期に対する直線部ｃおよび後半周期に対する
直線部ｄである。ここで、縦軸をs,yと二重に示した。
ｔ＝０およびｔ＝Ｐに対し、振動回転はそれぞれ、前進
回転方向すなわちｓ＝A_Lにおける最大偏位を有し、一方
ｔ＝1/2Pに対し、後退回転方向すなわちｓ＝−A_Lにおけ
る最大偏位を有する。このグラフは位相の第1/4周期で
これら２つの運動がいかに異なるかを、次のように示し
ている。チューブ内のケーブルが後半周期（カーブｂ）
で二重重力効果を受けてチューブと強く摩擦すると、回
転方向は前進（直線部ｄ）になる。するとケーブルとチ
ューブは同一の絶対速度＋V_tをもつ。ｔ＝P/2における
点でケーブルがチューブに対して相対速度をもつと、そ
の速度は二重重力効果によって後半周期において急速に
ゼロまで落ちる。チューブ内のケーブルが前半周期（カ
ーブａ）に自由落下運動によってチューブと摩擦しなけ
れば、回転方向は後退（直線部ｃ）になる。ｔ＝Ｐ（ｔ
＝０）における点でチューブ・リールの回転方向が急に
反転して後退になると、自由落下運動の開始時にケーブ
ルはチューブに対し前進方向の初速2V_t（V_tは大地に対
する速度）をもつ。ケーブルが半径Ｒでリールの回りに
巻かれたチューブを通って速度Ｖ（大地に対し）で運動
する間、次式の加速度a_cで表される遠心力も発生する。

a_c＝V²R^-1 （７） この加速度は外向き（ｙ軸と直交）で、垂直振動によ
る垂直加速度成分a_vに２次式に加えられ、チューブ壁へ
のケーブルの法線（垂直）力を与える。単位長さあたり
のケーブル部分の重さＷに対し、全法線力F_nが単位長
（ｍ）あたりに計算される。この力は基本的に、チュー
ブ内のケーブルの全長にわたって同様に作用する。概略
的には、次の式はあらゆるケーブルのチューブの長さに
対して適用される。前半周期（自由落下運動）の間、法
線力は（みかけの）遠心力によって決められる。

後半周期では、次のようになる。

この法線力によって、ケーブルとチューブが互いに相
対運動をしている場合には、ケーブルとチューブの間に
摩擦力F_Wが発生する。

F_W＝ｆ・F_n （10） ここでｆはケーブルとチューブの間の摩擦係数であ
る。このｆは相対速度に依存するけれども、簡単にする
ため、定数としている。相対運動にそれほど差がない場
合、これはよい近似を与える。後半周期でケーブルがチ
ューブに対して相対運動をする場合、前半周期よりも明
らかに摩擦が増す。それゆえ自由落下運動の開始時（ｔ
＝0,t＝ｐ）、ケーブルは初速Vtをもつ。自由落下運動
の間、チューブの後退運動と遠心力によってケーブルは
前進を妨げられる。この遅れは式（８）と（10）に従
い、Av/dtがF_Ng/Wに等しいことを考慮すると、 となる。

初速V_tをもつとすると、前半周期における速度ｖは ｖ＝Ｒ・v_t（Ｒ＋ｆ・v_tt）^-1 （12） となる。式（12）から、ケーブル速度は自由落下運動の
間、けっして負にならないことがわかる。したがって、
前半周期ではチューブに対し常にケーブルの正味の前進
運動が行われる。後半周期にケーブルの速度を計算する
ため、式（９）と（10）を使って数値積分することが必
要である。しかし、単純な「最悪ケース」のアプローチ
は、ケーブルが遅れたと同様にしてその速度になる場合
である（より強い摩擦によって、実際のv_tはこの「最悪
ケース」のアプローチによるよりも早く、減速される。
この場合、平均速度v_avが２つの前半周期（自由落下）
にわたる速度ｖ（式12から）を時間で積分し、それを全
周期Ｐで割ることによって計算される。その結果、 v_av＝2R・(ｆ−Ｐ)^-11n｛１＋(ｆ・v_tP)・(2R)^-1｝
（13） となる。この式から、周期Ｐが Ｐ≪2R・（ｆ・v_t）^-1 （14） であれば、平均速度v_av＝v_tとなる。

計算例： Ｗ＝0.2N/mで直径が4.5mmのケーブルを、半径Ｒ＝0.5
mのリールの回りに巻かれた内径永5.5mmのチューブ内に
挿入するとする。この場合、ケーブルはチューブ内にほ
とんど余地をもっていない。ケーブルとチューブの間の
摩擦係数ｆ＝0.2である。チューブ・リールがさせられ
る周期運動の周波数を5Hgにすると、周期Ｐ＝0.2秒であ
る。式（３）から振幅A_v＝12.5mmとなり、これはチュー
ブの内径よりも明らかに大きい。供給速度1m/秒に対
し、初速v_tは1m/秒でなければならない。これは振動回
転の鋸歯状運動に対し振幅A_L＝50mmに相当し、振動角度
θは略６゜に相当する。式（14）の周期条件は、式（1
3）から計算される平均速度v_avがv_tよりも２％小さいだ
けなので、容易に満たされる。それゆえ、ケーブル供給
速度は遠心力効果が高くなってv_tの増加が平均速度v_av
に対しわずかな影響しか与えないようになる前に、なお
十分高く（100倍まで）設定される。

実用化において、垂直方向の理想的な自由落下運動と
長手方向の鋸歯状振動回転の組合せが機械的に実行でき
る。双方の運動に対し（正弦波状に変化する）近似を選
択することはさらに容易である。なぜなら、正弦波運動
に対する駆動機構は一般により容易だからである。同一
の周期Ｐおよび同一の垂直振幅A_rと長手振幅A_L（式
（３）と（６））に対し、この近似は ｙ＝A_vsin（２πt/P） （15） および ｓ＝A₁cos（２πt/P） （16） で表される。図２で、これらはそれぞれ破線svおよびsl
で示されている。

式（15）から、法線力F_nは次のようになる。

式（17）による法線力F_nのカーブは図３のカーブsfで示
される。比較のため、遠心力を無視して、式（８）と
（９）による法線力を示す値０と2Wをもつブロック関数
bfも付け加えてある。前半周期で、カーブsfによる法線
力はゼロではないが、平均すると非常に小さい。式（1
6）と（６）から、そこでの速度ｖは 式（18）による速度ｖのカーブは図４にカーブsvとし
て示され、比較のため、遠心力を無視して、値±v_tをも
つブロック関数bvも示されている。図４は後（前）半周
期で前進（後退）方向に長手に見た速度は常に＋vt（−
v_t）に等しい訳ではないが、平均すると等しいというこ
とを示している。前進方向において、摩擦は明らかに大
きいので、ケーブルは正味の前進運動を与えられる。一
般に、これはv_tよりもいくらか小さい。さらに、すでに
示したように、（みかけの）遠心力が供給速度に対し逆
効果を与え始める前に、v_tはなお十分高く選ばれる。

図５〜８に、本発明の上記方法を実行するための第１
装置を示す。図５は装置全体の外観を与え、図６〜８は
各部材を示している。図５で、図１に対応するいくつか
の部材は同一の番号を有している。ケーブル５がケーブ
ル・リール６から供給ユニット４によって、チューブ・
リール１上のチューブ２の自由端2.1内に供給される。
チューブ２はクランプ８によってチューブ・リール１上
に固定されている。チューブ２の自由端2.1は、供給ユ
ニット４に接続されたチューブ２のチューブ部２−２か
ら、継手３の助けを借りて、回転のために接続を解かれ
る。ここで、チューブ２の自由端2.1は円筒状あるいは
目玉状の通過口10をもつチューブ・ガイド９を通って、
ケーブル・リール６から供給ユニット４に供給される。
チューブ・リール１は軸11にしっかりと接続されたキャ
リヤー７上に載せられている。キャリヤー７の周期運動
の垂直成分と長手方向成分はモーター13とフライホイー
ル14によって発生する。これらは軸5,15a,15bを通して
第１対の振動ホイール17,17aおよび第２対の振動ホイー
ル18,18aに接続されている。軸15aは大地（図示せず）
に与えられているベアリング16内に挿入されている。第
１対の振動ホイール17,17aは結合片19を通して接続ロッ
ド20を駆動する。この接続ロッドは「ブーメラン形」レ
バー21とほぞ穴−ほぞ継手22を通して、軸11の軸部11a
の回りに装着された円筒23に垂直振動をさせる。円筒23
は溝24をもつフランジ構造を通して、この垂直振動を軸
11に移す。一方、円筒23内で軸部11aおよび軸11合体の
自由回転が可能に保たれる。第２対の振動ホイール18,1
8aは接続片25を通して接続ロッド26を駆動し、この接続
ロッドはレバー27を水平に行ったり来たり動かす。軸部
11aに固定されたレバー27は、この往復運動を軸11に移
す。その結果、軸は振動回転を実行し始める。軸11は円
筒28と29によって回転可能に収容され、垂直方向に動
く。円筒28はチューブ・ガイド９とともにスタンド30に
装着され、スタンドは軸11とキャリヤー７に対して“大
地”の役割をしている。円筒29は軸部11aの下で“大
地”に装着されている。軸部11aの下の円筒において、
垂直下向き運動が弾力的に吸収される。第１対の振動ホ
イール17,17aの結合片19の位置を、第２対の振動ホイー
ル18,18aの結合片25に対して適切に取ることによって
（図８）、キャリヤー７の垂直振動と振動回転は位相の
外れた1/4周期になることが達成される。これら２対の
ホイールを互いに回転させることにより位相を再調整す
ることができる。

チューブ内の空孔によるブレーキ効果を断ち切るた
め、供給ユニット４からケーブルを挿入すると同時に、
圧縮空気のような流体を自由端2.1を通してチューブ２
に供給する（たとえば、供給ユニット４の供給パイプ４
−２を通して）ことができ、あるいは圧縮空気はチュー
ブの他端からポンプで排出されることもできる。

図９〜11に、本発明の方法を実行するための第２装置
を示す。図９は装置全体の外観を示し、図10,11は各部
材を詳細に示している。図１に対応するいくつかの部材
は同一の番号を有している。その回りにチューブ２を巻
いたチューブ・リール１が台42上の軸41にゆるやかに設
けられ、固定されている（固定部材は図示せず）。チュ
ーブ２の自由端2.1は軸41の端41−１に設けられた通過
口10を通して、供給ユニット４に接続されている。軸41
はベース43に垂直に固定され、ベースは“大地”に接続
されている。台42は、そこを通って軸41が突き出る中央
開口部44をもつ円形であることが好ましい。軸41の回り
に、端45−１と45−２をそれぞれベース43と台42下部に
固定されたコイルばね45が設けられ、コイルばねの上に
リール１をもつ台42が弾力的に支持されている。コイル
ばね45は軸41の回りに、台の垂直弾力上下運動と往復ね
じれ運動を回転させる。台42はその周縁部に垂直端46を
有し、これは直後の両端に計２つの凹部47を有してい
る。この凹部のそれぞれにロッド48が水平に挿入され、
ロッドはホイール49に偏心装着されている。各ホイール
49は“大地”に接続されたフレーム部51の水平回転軸50
の回りに回転可能に装着されている。ホイール49の回転
軸50は実質的に互いに一直線上にある。操作上、ホイー
ルは互いに逆回転方向（矢印P1,P2）に周期駆動される
（駆動機構は図示せず）。ホイールはロッド48が常に同
時に最高・最低位置にあるように、互いに調整されてい
る。ここで、ホイール49は垂直端46に作られた凹部47と
ロッド48を通じて、円形運動を台42に伝える。各凹部47
の周縁部は、垂直端46の穴47a上に装着されるプレート5
2によって決められる。その形は水平側ａと垂直側ｂを
もつ長方形である（内側のコーナー部が丸みを帯びてい
ることが、ロッドの案内として好ましい。図10）。水平
側ａと垂直ｂの長さを適切に選ぶことにより、ロッド48
と回転軸50の間の固定距離に対し、所望の垂直振幅A_vと
長手振幅A_Lが得られる。凹部の長方形状によって、ロッ
ド48はもはや台42を垂直・長手方向に正確に正弦波には
駆動しないことに注意すべきである。台の与えられた全
質量Ｍに対し、チューブ・リール１とその回りに巻かれ
たチューブ２およびコイルばね45に対するばね定数Ｋを
選ぶことにより、運動はなお実質的に正弦波である。ば
ね定数Ｋ（ばねにかかる力と変位との比）は、与えられ
た台の全質量Ｍとある垂直反復A_vに対し、垂直周期運動
ができる限り「自由落下」運動であるように選ばれる。
これは次の条件下で達成される。台42が（すなわち、ロ
ッド48が）最高、中間、最低の垂直位置にあるとき、コ
イルばね45にかかる力はそれぞれＯ、Mg、2Mgでなけれ
ばならない。ここでｇを動定数とする。このとき、ばね
定数Ｋは次のようになる。

Ｋ＝Mg/A_v （19） これらの条件が満たされるなら、この質量・ばね系は
周期の無視で、及び長さの部分で、「自由落下」運動に
近似した自然振動を垂直方向に得る。ホイール49はこの
振動を保つために、ロッド48を通して小さな力を供給す
るだけでよい。結局、質量Ｍの垂直振動の間、加速に必
要な大きな力はコイルばねによって供給される。さら
に、式（３）からホイールの回転時間を設定する必要は
ないが、それを設定する方が望ましく、それは容易であ
る。また、ある点を通過するとき、ホイールに対する
「小さな押し」（small push）はすでに十分である。

振動回転、すなわち長手周期運動は1/4周期の位相差
はあるが垂直振動と速度を合わせ、同じホイール49によ
って達成される。それは基本的に、ロッド48を通して台
42にホイール49による比較的大きな力が作用するからで
ある。しかし、コイルばねもねじれに対する抵抗を与え
る。その抵抗の大きさはコイルばねの構造に依存して圧
縮抵抗に比例する。基本的に、コイルばねを同一のばね
が同一のねじれ定数をもつように作ることができる。こ
れにより、振幅A_Lと同一周期をもつ長手方向の自然振動
が与えられる。このため、ねじれ定数は振幅A_vと質量Ｍ
の代りに振幅A_Lと台とチューブ・リールの慣性質量モー
メントをもつ式（18）に似た式を満たさなければならな
い。コイルばね45のような単一のばね部材の代りに、複
合ばね部材を用いてばね定数とねじれ定数の間の正確な
比を達成することもできる。装置の最適化はまた、質量
Ｍを慣性モーメントの間の比を適切に選ぶことによって
も得られる。これはたとえば台42の質量を外側に移し、
端46内におもり53を加える（図11（ａ））ことにより、
あるいはたとえば台42の中央開口部44の回りにおもり54
を加える（図11（ｂ））ことにより、質量を逆に内側に
移すことにより達成される。基本的に、ロッド48をもつ
１つの駆動ホイール49は、周期運動に対し軸41が傾くこ
となく台42の開口部44を通ってぴったり合うように滑る
ことができるなら十分である。台運動を安定にするた
め、２番目のホイールはフライホイールとして作られ得
る。

ケーブルをチューブ内に挿入する間、停滞がおこった
場合、ホイール49を最大長手偏位に保つことにより、回
転振動が止められる。垂直振動は凹部47に十分な余地
（プレート52のｂの長さ）がある場合、単に「衰える」
だけである。

図５〜11を用いて説明した上記実施例において、円運
動を所定の周期垂直・長手方向運動に変換する駆動機構
が使われている。しかし、また、水力駆動によって発生
するような個々の線形運動を所定の周期運動に変換する
駆動機構も可能である。たとえば、図５の装置において
「ブーメラン形」レバー21とレバー27は、そのシリンダ
ー部が“大地”に接続されている別の水力駆動機のピス
トンロッドの端にそれぞれ軸回転するように接続され得
る。その場合、２つの水力駆動機の動作は周期と位相差
に関して同期されなければならない。

図12,13に所定の運動を発生させるために水力駆動が
なされる本発明の方法を実行するための第３装置を示
す。図12は中心軸（ｙ軸）を通る垂直面による装置の断
面を示し、図13は図12のＸ−Ｘ矢視による中心軸に直立
する装置の断面を示している。装置は主に円形テーブル
頂62とテーブル脚63をもつテーブル61からなる。垂直軸
64はテーブル頂の中心に固定して装着されている。垂直
軸64の上方部64−１はテーブル頂に置かれたチューブ・
リール１の中心にある。垂直軸64は中心軸と同軸にある
円筒65内に回転可能に装着されている。垂直軸64は円筒
65に対して垂直に固定されているように、２組のベアリ
ング66内を回転する。垂直円筒の下方部65−１は第１水
力駆動機68のピストン・ロッド67に固定して接続され、
そのシリンダー部69は大地に対して固定された垂直位置
にある。リング状ディスク70が垂直円筒65の回りに回転
可能に装着され、ベアリング71によって大地に垂直に固
定位置にある。ディスク70はテーブル61の脚63を受ける
ためのセービング72を備えている。セービング72はテー
ブル61がディスク70に対して垂直方向にのみ動けるよう
に垂直ガイド73に囲まれている。ディスクは第２水力駆
動機76のピストン・ロッド75に軸回転するように接続さ
れている拡張アーム74を備え、そのシリンダー部77は大
地に軸回転するように接続されている（図では象徴的に
のみ示されている）。水力駆動機76によって駆動される
と、ディスクは中心軸（ｙ軸）の回りに行ったり来たり
する往復回転運動を強いられ、テーブル61をこの回転運
動に伴わせる。同時に第１水力駆動機68によって駆動さ
れて、テーブル61は上下運動を強いられる。またこの場
合、２つの水力駆動機68,76の動作は、各周期の間、所
定の「自由落下」運動を実現するため、周期と位相差に
関して同期されなければならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−44010（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−211016（ＪＰ，Ａ) 米国特許5058259（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開334359（ＥＰ，Ａ ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02G 1/08 G02B 6/46

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーブル状部材（以下、単にケーブル
   （５）という）を、実質的に垂直軸である対称軸（ｙ）
   を持つホルダー（１）上或いはその回りに巻かれた長尺
   状のチューブ状覆い（以下、単にチューブ（２）とい
   う）内に挿入する方法において、 当該ケーブル（５）の先端及びそれに続く部分を前記チ
   ューブ（２）の自由端（2.1）内に挿入する工程と、 当該ホルダー（１）を、垂直成分及び巻上げられている
   当該チューブの長手方向に沿った長手方向成分とを持つ
   周期運動にさらす工程とを有し、かつ、 当該垂直成分は、垂直振動であって、当該垂直振動の各
   周期の一部の間に、当該チューブ内に於ける当該ケーブ
   ルの所定の部分が、当該チューブに対して実質的に摩擦
   のない状態に於て、当該ケーブルの挿入方向に移動せし
   められる事を可能とするものであり、又、長手方向成分
   は、前記垂直振動と実質的に同一の周期を有する、当該
   ホルダーの垂直軸を中心とする振動回転であって、且つ
   当該ケーブルが、実質的に摩擦の無い状態で、挿入方向
   に移動せしめられるそれぞれの周期の一部の間、当該ケ
   ーブルの一部に対して初期速度を提供するものであり、 更に、当該垂直振動は、それぞれの周期に於ける実質的
   な部分の間、実質的な自由落下運動が達成される様な周
   期と振幅を有するものであり、且つ当該垂直振動と当該
   振動回転とは、相互に実質的に1/4周期、位相がずれて
   おり、それによって振動回転の回転方向が反転し、ケー
   ブルの挿入方向と逆になった時（ｔ＝0,t＝ｐ等）、に
   垂直振動の自由落下運動が開始される様に構成されてい
   る事を特徴とする前記ホルダー内或いはその回りに巻か
   れたチューブ内にケーブルを挿入する方法。
2. 【請求項２】前記自由落下運動が少なくとも、ほとんど
   半周期継続する事を特徴とする請求範囲第１項記載の方
   法。
3. 【請求項３】前記垂直振動及び振動回転の双方が少なく
   ともほとんど正弦波である事を特徴とする請求範囲第１
   又は２項記載の方法。
4. 【請求項４】前記チューブが自由端の反対側にある開口
   端で吸引される事を特徴とする請求範囲第１〜３項記載
   の方法。
5. 【請求項５】圧縮空気が前記チューブの自由端（2.1）
   内へ供給される事を特徴とする請求範囲第１〜４項記載
   の方法。
6. 【請求項６】前記チューブの自由端（2.1）が前記ホル
   ダーからケーブル供給ユニット（４）までガイド部材
   （９、10）によって案内され、該ガイド部材が実質的に
   対称な垂直軸（ｙ）上で、かつ大地に対して固定された
   位置に置かれている事を特徴とする請求範囲第１〜５項
   の何れかに記載の方法。
7. 【請求項７】ケーブル状部材（以下、単にケーブル
   （５）という）を、実質的に共通の対称軸（ｙ）の回り
   に回転するホルダー（１）上或いはその回りに巻かれた
   長尺状のチューブ状覆い（以下、単にチューブ（２）と
   いう）内に挿入する方法において、 ホルダー（１）が搭載されうる、前記主に垂直方向に対
   称軸を有するキャリヤー（７、42、61）と、 該キャリヤーと係合し、キャリヤーに垂直方向成分と長
   手方向成分とを有する周期運動をさせる駆動部材（13−
   27、48−50、65−77）と、 キャリヤーを実質的に垂直な軸回りに回転可能にかつ、
   垂直に変位可能に支持する支持部材（11、29、41、43、
   45、46、64−69）とを備え、 当該周期運動に於ける当該垂直成分は、垂直振動を含ん
   でおり、且つ、当該垂直成分は、当該垂直振動の各周期
   の一部の間に、当該チューブ内に於ける当該ケーブルの
   所定の部分が、当該チューブに対して摩擦のない状態に
   於て、当該ケーブルの挿入方向に移動せしめられる事を
   可能とするものであり、又、当該周期運動に於ける長手
   方向成分は、前記垂直振動と実質的に同一の周期を有す
   る、当該ホルダーの対称軸である垂直軸を中心とする振
   動回転であって、且つ当該ケーブルが、実質的に摩擦の
   無い状態で、挿入方向に移動せしめられるそれぞれの周
   期の一部の間、当該ケーブルの一部に対して初期速度を
   提供するものであり、 更に、前記駆動部材は、当該キャリヤーに周期運動を実
   行させる為の、少なくとも一つの駆動機構を有してお
   り、それによって各周期の実質的な期間の間、当該ケー
   ブルの自由落下運動が達成される様な周期と振幅を有す
   るものであり、且つ該垂直振動と振動回転とは、実質的
   に同一の周期を有し、かつ互いに実質的に位相が1/4周
   期ずれている事を特徴とするケーブルを前記ホルダー上
   或いはその回りに巻かれたチューブ内に挿入する為の装
   置。
8. 【請求項８】前記支持部材がキャリヤー（７、62）に硬
   く接続された垂直回転軸（11、64）を有し、駆動部材が
   ２つの駆動機構を有し、該駆動機構の第１は、垂直振動
   を発生させる為、垂直回転軸を上限に周期的に垂直運動
   させる為垂直回転軸と結合し、駆動機構の第２は、振動
   回転を発生させる為垂直回転軸を行ったり来たり周期的
   に回転させるため垂直回転軸と結合している事を特徴と
   する請求範囲第７項記載の装置。
9. 【請求項９】第１の駆動機構が溝のあるフランジ構造に
   よって回転軸と結合している事を特徴とする請求範囲第
   ８項記載の装置。
10. 【請求項１０】第２の駆動機構が回転軸（11）に固定的
    に接続されたレバー（27）によって回転軸と結合してい
    る事を特徴とする請求範囲第８または９項記載の装置。
11. 【請求項１１】第１・第２駆動機構が円運動をキャリヤ
    ーの周期運動に変換する事を特徴とする請求範囲第８、
    ９又は10項の何れかに記載の装置。
12. 【請求項１２】円運動を垂直駆動軸の各運動に変換する
    為の２つの駆動機構が共通の駆動軸（15、15a、15b）に
    よって駆動される事を特徴とする請求範囲第11項記載の
    装置。
13. 【請求項１３】第１駆動機構がピストン・ロッド部とシ
    リンダー部を備えた水力駆動機構（68）を有し、ピスト
    ン・ロッド部（67）とシリンダー部の第１の部分（69）
    が大地に固定的に装着され、第２の部分（67）が回転軸
    の下端に同軸に回転可能に装着されている事を特徴とす
    る請求範囲第８項記載の装置。
14. 【請求項１４】前記第２の駆動機構が、ピストン・ロッ
    ド部とシリンダー部を備えた水力駆動機構（76）を有
    し、ピストン・ロッド部（75）とシリンダー部（77）の
    第１の部分が大地上で軸回転するように装着され、該第
    ２の部分（75）が回転軸に固定的に接続されたレバー
    （70、74）によって回転軸と結合されており、かつ、該
    レバーは、回転軸と振動回転の代わりに強固に結合され
    ており、そして、該レバーは、垂直振動に関連して回転
    軸から分離される様に構成されている事を特徴とする請
    求範囲第８又は13項記載の装置。
15. 【請求項１５】該駆動機構が円運動をキャリヤーの周期
    運動に変換する事を特徴とする請求範囲第７項記載の装
    置。
16. 【請求項１６】キャリヤーが水平の台（42）を形成し、
    支持部材がバネ部材（45）を有し、該バネ部材が少なく
    ともいずれの場合でも台の下の略中心部に配置され、垂
    直軸の回りに垂直に圧縮が可能であり、かつ旋回が可能
    なように装着されている事を特徴とする請求範囲第15項
    記載の装置。
17. 【請求項１７】前記駆動機構が水平軸の回りに回転駆動
    されるホイール（49）を有し、該ホイールが「ぼぞ穴−
    ほぞ」構造（47、48）によって台の端（46）に偏心結合
    され、ホイールの水平軸とバネ部材と垂直軸がいずれの
    時でも、すくなくとも一つの面内にある事を特徴とする
    請求範囲第16項記載の装置。
18. 【請求項１８】前記駆動部材が少なくとも一つの駆動部
    材と同じタイプの第２の駆動部材を有し、台の垂直軸に
    対して、少なくとも１つの駆動機構と台の径方向とは反
    対側にある台の端に結合している事を特徴とする請求範
    囲第17項記載の装置。
19. 【請求項１９】前記「ぼぞ穴−ぼぞ」構造の前記穴（4
    7）が垂直側と水平側（a,b）をもつ実質的に長方形で、
    垂直側−水平側の長さが周期運動の垂直・長手方向成分
    の所定振幅比に相当する様に構成されている事を特徴と
    する請求範囲第17又は18項記載の装置。
20. 【請求項２０】前記ばね部材（45）が垂直振動の周期と
    振幅に合わせられたバネ定数をもつ事を特徴とする請求
    範囲第16〜19項の何れかに記載の装置。
21. 【請求項２１】前記ばね部材（45）が垂直振動の周期と
    同じ周期をもつ自然回転振動に合わせられたねじれ定数
    をもつ事を特徴とする請求範囲第16〜20項の何れかに記
    載の装置。
22. 【請求項２２】さらに、大地に対して固定位置にあるホ
    ルダー上に、かつ実質的に左右対称な垂直軸上に装着さ
    れ、チューブの自由端をケーブル供給ユニットまで案内
    する為のガイド部材を有する事を特徴とする請求範囲第
    ７〜21項の何れかに記載の装置。