JP4918920B2 - スロットロッドのスロット形状検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、スロットロッドのスロット形状検出方法に係、特に、スロットロッド上に、周期が大きく異なる二つのSZ状曲線を重ね合せた曲線に沿って設けられたスロット(以下、本発明では「SZonSZスロット」と言う)の反転角度を高精度で検出することができるスロットロッドのスロット形状検出方法に関するものである。
一般に、光ファイバケーブルの敷設工事における分岐、接続作業を容易に行うために、スロットロッドの表面に形成されるスロットの撚り方向を長手方向に沿って一定のピッチで反転させたいわゆるSZスロット型のスロットケーブル(以下、「SZスロットケーブル」と言う)が用いられている。
また、このようなSZスロットのスロット形状を測定する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
SZスロットケーブルでは、各スロットの位置はスロット断面内でその平均位置を中心に反転角の範囲内を左右に往復変動している。したがって、このケーブルをドラムに巻いたときは、平均位置をドラムの胴面側に置くスロットやそれと反対側に置くスロットなど様々であり、ドラムとの関係はスロット毎に異なってくる。具体的には、平均位置がドラムの胴面側にあるスロットでは、スロット長は圧縮され、平均位置がそれとは反対側にあるスロットではスロット長は伸長される傾向がある。このため、スロットに収容される光ファイバの受ける歪もスロット毎に異なり、その結果伝送特性もスロットにより異なる傾向を生じて問題とされていた。
そこで、周期が大きく異なる二つのSZ状曲線を重ね合せた曲線に沿って設けられたスロットによって、全ての光ファイバの歪量や内部応力が同等となるようなSZonSZスロットが提案された(例えば特許文献2参照)。
即ち、特許文献2で開示されたSZonSZスロットでは、一つ飛ばしの反転箇所(例えば隣接する反転箇所)を結ぶ最短連結仮想線が、スロットロッドの表面において緩やかなSZ状曲線(例えば正弦波状曲線)を描くようにスロットを形成した。つまり、従来のSZスロットの軌跡において短周期のスロット形状における一つ飛ばしの反転箇所を、更に緩やかな長周期のSZ状曲線に載せたものである。
これにより、各スロットがドラム巻に関して同等の関係に置かれるため、ドラム巻した際の歪み量や内部応力が平均化され、伝送損失のばらつき等を防止して、収容されている光ファイバの品質を維持することができる。
特開2004−021221号公報 特許2627976号公報
ところで、SZonSZスロットの反転角及び捻回ピッチを連続測定することのできるスロットロッドのスロット形状検出方法として、前記スロットロッドの軸中心に対する前記スロットの回転角を一定周期でスキャンして検出した新たな検出値(回転角の値)Pnを、現在より所定の時間前にスキャンした前回の検出値(回転角の値)Pn−1と比較して、新たな検出値Pnが前回の検出値Pn−1に対して増加傾向にあるか減少傾向に有るかを判定させ、減少傾向が増加傾向に逆転した後、減少傾向に転ずることなく増加傾向が3回連続した場合には、そのときの検出値を極大の反転部と認識させ、一方、増加傾向が減少傾向に逆転した後、増加傾向に転ずることなく減少傾向が3回連続した場合には、そのときの検出値を極小の反転部と認識させる方法も考えられた。
図6はこのようなスロットロッドのスロット形状検出方法によって、一定周期毎に検出される検出値(図では、角度カウンタ入力値(縦軸))により極小の反転部に認識される箇所を示したものである。図6において、横軸は、スキャン数である。スキャンは検出装置における検出値の処理周期であり、ここでは、1スキャン4msecで実施している。
図6において、最新のスキャン(P0)より11回前のスキャン時の値P−11には、新たな検出値Pnが前回の検出値Pn−1に対して減少傾向にあると認識されている。そして、7回前のスキャン時の値P−7では新たな検出値Pnが前回の検出値Pn−1に対して増加傾向に逆転したと認識される。そして、3回前のスキャン時の値P−3では7回前のスキャン時に続く2度目の増加傾向が認識され、最新のスキャン時の値P0の測定時にはP−7及びP−3に続く3度目の増加傾向が認識されて、このスキャン箇所が極小となるスロット形状の反転部と認識される。
ところが、前述した従来の測定方法では、図7にも示すように、反転部と認識される時点は、連続する3回の増加傾向又は減少傾向が確認されるまでのスキャン回数分(従来では、11回のスキャン回数分)だけ、実際のスロット形状の反転部K1〜K5よりも後方にずれて認識されてしまい、測定遅れにより高精度な反転部測定が難しいという問題が生じた。
また、各スキャン時に微小振動(ノイズ)が加わると、連続する数回のスキャンで3回連続の増加傾向や減少傾向として誤認識してしまい、反転箇所でない部分を反転部とする虞もあった。
そのため、従来では、スロットロッドをドラム巻きする際には、スロット形状の反転部の誤認識によって設備が停止し、作業者が該当箇所を目視にて確認する必要があり、人的なコストが嵩んで製造コストが増大するという問題が生じていた。
本発明の目的は上記課題を解消することに係り、スロットロッドの反転角及び捻回ピッチを高精度に連続測定することができ、従って、スロットロッドのドラム巻き時における監視作業工数を低減して、人的な省力化によるコスト削減を図ることができ、更には、製品の品質を安定化させて、反転角及び捻回ピッチの異常品が外部に流出することを防止することができるスロットロッドのスロット形状検出方法を提供することを目的とする。
(1)上記した課題を解決するために、本発明によるスロットロッドのスロット形状検出方法は、SZ状のスロットが略円筒状の長手方向に捻回し連続形成されたスロットロッドのスロット形状検出方法であって、
前記スロットロッドの軸中心に対する前記スロットの回転角を一定周期でスキャンして検出した値を保持し、現在の回転角の値Aと現在より所定の時間前にスキャンした回転角の値Bとを比較し、
前記比較値が、値Aが値Bより継続して大きいときから値Aが値Bより継続して小さくなるまでの過程で値Bが値Aの値を超えたとき、または等しくなったときから1/2T前の時間における回転角を前記回転角の極大の反転部として検出し、及び
値Aが値Bより継続して小さいときから値Aが値Bより継続して大きくなるまでの過程で値Aが値Bの値を超えたとき、または等しくなったときから1/2T前における回転角を前記回転角の極小の反転部として検出することを特徴とするとする。
(2)また、上記(1)に記載のスロットロッドのスロット形状検出方法は、前記値Aと前記値Bとの間の時間差となる前述の所定の時間を、隣接する極大の反転部と極小の反転部との間の20%以上90%以下の時間に設定したことを特徴としても良い。
(3)また、上記(1)又は(2)に記載のスロットロッドのスロット形状検出方法は、前記反転部のそれぞれの計測値から前記スロットの反転角度を算出することを特徴としても良い。
本発明によるスロットロッドのスロット形状検出方法によれば、スロットの反転部の検出は、スキャン時に検出した回転角を直接採用するのではなく、所定の時間T前にスキャンした検出値と比較して、大小関係が逆転する過程で、最新の検出値と所定の時間T前の検出値との値が等しくなったときから1/2T前の時間における検出値を反転部として認識するため、スロットロッドの反転角及び捻回ピッチを高精度に連続測定することができる。
また、各スキャン時に微小振動(ノイズ)が加わっても、直前のスキャン時の検出値と比較するわけではないので、連続する数回のスキャンで増加傾向や減少傾向の逆転があっても、ノイズの影響による大小逆転部がスロットの反転部と誤認識されることがない。
以下、本発明に係るスロットロッドのスロット形状検出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は本発明に係るスロットロッドのスロット形状検出方法に用いられる検出装置の構成図、図2は図1の装置のスロット形状検出部における環状回転部を示す斜視図、図3はスロット形状検出方法の対象となるSZonSZスロットの形状を示し、(a)は反転角度を示すグラフ、(b)は捻回ピッチを示すグラフ、図4は本発明に係るスロット形状検出方法により反転部に認識される箇所の説明図で、図5は図4に示したスロット形状検出方法により認識された極大、極小の各反転部の説明図である。
本発明に係るスロットロッドのスロット形状検出方法は、図1に示す測定装置10を用いて実施される。従って、まず、測定装置10の概略について説明する。
図1に示すように、この測定装置10では、略円筒形状のスロットロッド12を押出し成形するクロスヘッド11の下流側にキャプスタンローラ13a、13bが設けられ、押出し成形されたスロットロッド12を引き出して下流側に送り出している。
キャプスタンローラ13a、13bの下流側には、一対のアキュムレーティングローラ14a、14bが設けられており、送られてくるスロットロッド12を必要により蓄線ないし放線することができる。
アキュムレーティングローラ14a、14bから送り出されるスロットロッド12は、ターンホイール15を介して一対のピンチローラ16a、16bに送られ、ピンチローラ16a、16bは所定の速度でスロットロッド12を測長ホイール17に供給する。なお、ピンチローラ16aはエアシリンダ16cによってピンチローラ16bに押し付けられ、モータ16dにより回転駆動されるピンチローラ16bに従動して回転する。
また、測長ホイール17は、ロータリエンコーダ18により回転数が計測されて、コントローラ19に入力され、スロットロッド12を測長する。さらに、スロットロッド12は、スロット形状検出部20に送られる。
スロット形状検出部20は、図2に示すように、複数本のピン20bを保持するとともに、二分割可能な環状回転部20aを備えており、環状回転部20aは、ピン20bをスロットロッド12のスロット12aに挿入して、スロット12aの捻回に従って回転するようになっている。
図1に戻って、スロット形状検出部20に接続したロータリエンコーダ21は、環状回転部20aの回転を計測してコントローラ19に送る。
このようにして、スロットロッド12におけるスロット12aの反転角度および捻回ピッチが計測される。なお、計測されたスロットロッド12は、ターンホイール22を介して巻取機23に巻き取られる。
次に、前述した測定装置10により得られたデータからSZonSZスロットにおけるスロット形状検出方法について説明する。
図3(a)にはSZonSZスロットにおけるスロットの形状が示されている。
SZonSZスロットS1は、短周期SZ撚りのスロットS2の反転箇所を一つ飛ばしで結ぶ最短連結仮想線が、スロットロッド12の表面において緩やかなSZ状曲線を描くようにスロット12a(図2参照)が形成されている。すなわち、SZonSZスロットS1は、従来のSZスロットの軌跡において短周期のスロットS2における一つ飛ばしの反転箇所を、さらに緩やかな長周期のSZ軌跡S3の上に載せたものである。
本発明のスロットロッドのスロット形状検出方法では、短周期SZ撚りの反転角度の検出は、少なくとも1本以上のスロット12aが短周期SZ撚りと長周期SZ撚りとを合成した軌跡として略円筒形状の長手方向に捻回して設けられたスロットロッド12において、連続する短周期SZ撚りの反転角度の平均を算出することにより行われている。
図3(a)に示すように、SZスロット(図1中B)における極大点をPUB1、PUB2、…、極小点をPLB1、PLB2、…とし、これに対応するSZonSZスロットS1の極大点をPUA1、PUA2、…、極小点をPLA1、PLA2、…とすると、SZonSZスロットS1においては重ね合わされている長周期SZ撚りの影響で、「PUA−PLA」と「PUAn+1−PLA」の反転角(隣接反転角)の大きさに差が生じてしまう。例えば、「PUA1−PLA1」の反転角は小さく、「PUA2−PLA1」の反転角は大きく測定される。
隣接反転角の差は、各設定値により異なるが、反転角(短周期、長周期)が大きい程、また、長周期SZ撚りの捻回ピッチ設定が短い程、大きくなる傾向にある。そのため、反転角度を検出する方法として、SZonSZスロットS1に含まれる短周期SZ撚りの反転角度は、短周期SZ撚りの反転角度の平均を算出することにより検出することとした。
短周期SZ撚りの反転角度の平均を求める方法としては、隣接反転角を平均する方法(以下、隣接反転角平均法と呼ぶ)がある。すなわち、{(PUA1−PLA1)+(PUA2−PLA1)}/2、{(PUA2−PLA1)+(PUA2−PLA2)}/2、…で得られるが、この方法では、理論値との間に誤差が生じる。隣接する極値点間での反転角は次式で与えられる。
Gn={(α/2)・sinX+(β/2)・sin(X/N)}−{(α/2)・sinXn+1+(β/2)・sin(Xn+1/N)}
ここで、Gn;反転角、α;短周期SZ反転角、β;長周期SZ反転角、N;長周期SZ捻回ピッチ設定倍数、X;極値点位置(π/2、3π/2、5π/2、…)である。
すると、隣接反転角平均法で得られる反転角Hは、H=(G+Gn+1)/2であり、理論誤差EV(Error Value)は真値αとHの差としてEV=α−Hで表される。
短周期SZ撚りの反転角度の平均を求める別の方法として、長周期SZ捻回ピッチ内に含まれる全ての反転角を平均する方法がある。全ての反転角を平均することで、長周期SZ撚りの影響がキャンセルされるので、理論値との誤差はゼロになる。但し、局所的な異常点が検出できないと言う問題もあるため、必要に応じて用いるのが良い。
次に、SZonSZスロットS1に含まれる長周期SZ撚りの反転角度の検出方法について説明する。
この検出方法では、短周期SZ撚りの最大反転角度と最小反転角度を検出し、最大反転角度から最小反転角度を差し引き、さらに短周期SZ撚りの平均反転角度を差し引くことによりを長周期SZ撚りの反転角度を検出する。
すなわち、図3(a)に示すように、SZonSZスロットS1における極大値の中で最も大きい値を記憶する。図3(a)においては、例えばPUA3の位置である。同様に、SZonSZスロットS1における極小値の中で最も小さい値を記憶する。ここでは、例えばPLA7の位置である。これらの値を用いて、長周期SZ撚りの反転角度=「PUA3の反転角」−「PLA7の反転角」−「短周期SZ撚りの反転角」で得られる。ここで、「短周期SZ撚りの反転角」は、前述した方法で得られた値を用いる。
この検出方法では、長周期SZ撚りの反転角の極大点(極小点)と短周期SZ撚りの反転角の極大点(極小点)との位置がスロットロッド12の長手方向に一致することが好ましいが、短周期に対して長周期が十分に長ければ、前記極値点が互いにずれていても、この検出法は有効に用いられる。
次に、長周期SZ撚りの捻回ピッチの検出方法について説明する。
図3(b)に示すように、長周期SZ撚りの捻回ピッチは、SZonSZスロットS1に含まれる短周期SZ撚りの最大反転角度から最小反転角度を検出するまでに製造したスロットロッド12の長さを測長ホイール17およびロータリエンコーダ18により検出すると長周期SZ撚りの捻回ピッチの2分の1が得られるので、これを2倍することにより求めることができる。
これにより、従来より用いられている測定装置を用いて、SZonSZスロットS1に含まれる長周期SZ撚りの捻回ピッチを求めることができる。
次に、SZonSZスロットS1に含まれる短周期SZ撚りの捻回ピッチの検出方法について説明する。
短周期SZ撚りの捻回ピッチは、反転角度の極値点から一つ飛ばした次の極値点まで進む間に製造したスロットロッド12の長さを測長ホイール17およびロータリエンコーダ18により検出すると短周期SZ撚りの捻回ピッチが得られる。
これにより、従来より用いられている測定装置を用いて、SZonSZスロットS1に含まれる短周期SZ撚りの捻回ピッチを求めることができる。
以上、前述したスロットロッドのスロット形状検出方法によれば、従来より用いられている測定装置を用いて、SZonSZスロットにおける短周期SZ撚りの反転角度、長周期SZ撚りの反転角度、短周期SZ撚りの捻回ピッチ、長周期SZ撚りの捻回ピッチを検出することができるので、SZonSZスロットのスロット形状をオンラインで検出(モニター)して確認することができる。これにより、製造されたSZonSZスロットの全長に亘る品質保証を行うことができる。
次に、本発明に係るスロットロッドのスロット形状検出方法の一実施の形態について図4及び図5に基づいて説明する。
この一実施の形態のスロット形状検出方法は、SZonSZスロットが略円筒状の長手方向に捻回し連続形成されたスロットロッドのスロット形状検出方法であって、スロットロッドの軸中心に対するスロットの回転角を一定周期でスキャンして検出した値を保持し、現在の回転角の値Aと現在より所定の時間T前にスキャンした回転角の値Bとを比較する。
ここに、図4に示した本実施の形態では、1スキャン4msecに設定している。
更に、値Aと比較する値Bは、値Aのスキャン時より80スキャン前のスキャンで検出した値に設定することで、値Aと値Bとの間の時間差となる前述の所定の時間Tを、隣接する極大の反転部と極小の反転部との間の20%以上90%以下の時間である320msecに設定している。
そして、値Aが値Bより継続して小さいとき(図4では、スキャン数が−41以下の領域の時)から値Aが値Bより継続して大きくなる(図4では、スキャン数が−38〜0の領域の時)までの過程で値Aが値Bの値を超えたとき、または等しくなったときから1/2T前の時間における回転角を前記回転角の極小の反転部として検出する。
図4では、スキャン数が0の時のスキャンP0の値が現在の回転角の値Aで、それよりも80スキャン前のスキャンP−80の値が比較値Bで、A=Bになっている状態を示している。
このような状況になると、本実施の形態のスロット形状検出方法では、値Aと値Bとが等しくなったときから1/2T前である160msecにおける回転角は、スキャン数が−40のときで、このときのスキャンP−40の値Cを、回転角の極小の反転部として検出する。
なお、図4では、極小の反転部を検出する場合と示したが、極大の反転部を検出する場合は、次のように行う。
即ち、比較値が、値Aが値Bより継続して大きいときから値Aが値Bより継続して小さくなるまでの過程で値Bが値Aの値を超えたとき、または等しくなったときから1/2T前の時間における回転角を前記回転角の極大の反転部として検出する。
図5は、本実施の形態のスロット形状検出方法で、極大の反転部(極大点)、極小の反転部(極小点)を連続的に測定する状況を示している。
本実施の形態では、極大及び極小のいずれにしても、値A(図中の○印)と値B(図中の□印)とが等しくなったときから1/2T前の時間における回転角を前記回転角の極大または極小の反転部(図中の●印)として記憶する。
そして、本実施の形態のスロット形状検出方法では、このようにして求めた反転部のそれぞれの計測値からスロットの反転角度を算出する。
以上に説明したスロットロッドのスロット形状検出方法によれば、スロットの反転部の検出は、スキャン時に検出した回転角を直接採用するのではなく、現在の検出値とこれより所定の時間T前にスキャンした検出値とを比較して、大小関係が逆転する過程で、最新の検出値と所定の時間T前の検出値との値が等しくなったときから1/2T前における回転角を前記回転角の極大または極小の反転部として認識するため、スロットロッドの反転角及び捻回ピッチを高精度に連続測定することができる。
また、各スキャン時に微小振動(ノイズ)が加わっても、直前のスキャン時の検出値と比較するわけではないので、連続する数回のスキャンで増加傾向や減少傾向の逆転があっても、ノイズの影響による大小逆転部がスロットの反転部と誤認識されることがない。
そして、上記のようにして求めた反転部のそれぞれの計測値からスロットの反転角度を算出するため、SZonSZスロットの短周期および長周期の反転角、捻回ピッチを、正確に連続測定することができる。
従って、誤認識の防止によりスロットロッドのドラム巻き時における監視作業工数を低減して、人的な省力化によるコスト削減を図ることができ、また、製造されたスロットロッドの品質を安定化させて、反転角及び捻回ピッチの異常品が外部に流出することを防止することができる。
なお、本実施の形態のスロット形状検出方法では、現在の回転角の値Aと現在より所定の時間T前にスキャンした回転角の値Bとの間の時間差となる前述の所定の時間Tを、隣接する極大の反転部と極小の反転部との間の20%以上90%以下の時間となる320msecとした。
反転部の判定を上記の所定の時間に設定することで、直前のスキャン時の検出値と比較する場合と異なり、ノイズの影響等による誤認識の可能性が低くなる。
本発明に係るスロットロッドのスロット形状検出方法に用いられる検出装置の構成図である。 図1の装置のスロット形状検出部における環状回転部を示す斜視図である。 スロット形状検出方法の対象となるSZonSZスロットの形状を示し、(a)は反転角度を示すグラフ、(b)は捻回ピッチを示すグラフである。 本発明に係るスロット形状検出方法により反転部に認識される箇所の説明図である。 図4に示したスロット形状検出方法により認識された極大、極小の各反転部の説明図である。 従来のスロット形状検出方法により反転部に認識される箇所の説明図である。 図6に示したスロット形状検出方法により認識された極大、極小の各反転部の説明図である。
符号の説明
10 測定装置
11 クロスヘッド
12 スロットロッド
12a スロット
13a、13b キャプスタンローラ
14a、14bアキュムレーティングローラ
16a、16b ピンチローラ
17 測長ホイール
18 ロータリエンコーダ
19 コントローラ
20 スロット形状検出部
20a 環状回転部
20b ピン
21 ロータリエンコーダ
22 ターンホイール
23 巻取機
A 現在の回転角の検出値
B 所定の時間前にスキャンした回転角の検出値
PUA1、PUA2 極大の反転部
PLA1、PLA 極小の反転部

Claims (3)

  1. SZ状のスロットが略円筒状の長手方向に捻回し連続形成されたスロットロッドのスロット形状検出方法であって、
    前記スロットロッドの軸中心に対する前記スロットの回転角を一定周期でスキャンして検出した値を保持し、現在の回転角の値Aと現在より所定の時間T前にスキャンした回転角の値Bとを比較し、
    前記比較値が、値Aが値Bより継続して大きいときから値Aが値Bより継続して小さくなるまでの過程で値Bが値Aの値を超えたとき、または等しくなったときから1/2T前の時間における回転角を前記回転角の極大の反転部として検出し、及び
    値Aが値Bより継続して小さいときから値Aが値Bより継続して大きくなるまでの過程で値Aが値Bの値を超えたとき、または等しくなったときから1/2T前における回転角を前記回転角の極小の反転部として検出することを特徴とするスロットロッドのスロット形状検出方法。
  2. 前記値Aと前記値Bとの間の時間差となる前述の所定の時間Tを、隣接する極大の反転部と極小の反転部との間の20%以上90%以下の時間に設定したことを特徴とする請求項1に記載のスロットロッドのスロット形状検出方法。
  3. 前記反転部のそれぞれの計測値から前記スロットの反転角度を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載のスロットロッドのスロット形状検出方法。
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