JP6337505B2 - 線状体の巻き取り装置および線状体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、線状体の巻き取り装置および線状体の製造方法に関し、特にボビンの切り替えによって線状体を連続して巻き取ることができる線状体の巻き取り装置および線状体の製造方法に関する。

例えば光ファイバや電線などの線状体は、巻き取り装置でボビンに巻き取られており、満巻きされたボビンは別のボビンに切り替えられる。
線状体が巻き取り装置に向けて連続的に送られてくる場合、別のボビンに切り替える際に、線条体の走行を中断させるのは好ましくない場合がある。このため、例えば、特許文献１〜３には線条体の走行を中断させずにボビンを切り替える技術が開示されている。

特許文献１〜３に記載の巻き取り装置では、複数のボビンに対応する複数の爪ホイールを有し、各ボビンは各爪ホイールに対して着脱可能にされ、各爪ホイールには、線状体を引っ掛けて係止できる係止部がそれぞれ設けられている。満巻きされたボビンから別のボビンに切り替える場合、満巻きされたボビンに連なる線状体は切断されるとともに、回転する別のボビン側の爪ホイールの係止部に係止されて巻き取られる。

特開平４−２４６０６８号公報 特開平１１−２０９００１号公報 特開２００５−２１９８５５号公報

ところで、上記の光ファイバの例で述べると、線引き技術の高速化に伴い、光ファイバは、例えば１５００ｍ／ｍｉｎを超える速度（線速ともいう）で巻き取り装置に向けて連続的に送られてくる。このため、ボビンの切り替えもこの高速化に対応させなければならない。
上記特許文献１〜３の技術における係止部は、図６に示すように弾性体とガイド部材からなり、弾性体とガイド部材の間に光ファイバを挟み込んで係止する構造となっているが、線速を速くすると、線状体を係止部に引っ掛ける深さ（進入深さともいう）が浅くなり、線状体が係止部から抜けやすくなって線状体を係止し難くなるという問題があった。

ここで、進入深さについて調査したところ、進入深さは、線状体への張力の上昇に伴って深くなることや、入り込んでから切断されるまでの時間が長くなるに連れて深くなることが分かった。
線速の高速化により、切断されるまでの時間は短くなるため、進入深さは浅くなる傾向にあるが、この進入深さを深くするために、例えば上記した張力を増やすと、巻かれた光ファイバが食い込みやすくなる、といった別の問題が生じる。また、進入深さが深過ぎた場合は、線状体が係止部から外れ難くなるといった問題が生じる。

一方、上記した切断されるまでの時間と進入深さとの関係は、線状体と係止部との間の摩擦力にも依存していると考えられる。そこで、係止部の構造を工夫し、適切な進入深さを得ることを検討した。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、線速が上昇しても適切な進入深さを得られる係止部を有した線状体の巻き取り装置および線状体の製造方法の提供を目的とする。

本発明による線状体の巻き取り装置および線状体の製造方法は、駆動軸と共に回転し、ボビン切り替え時に前記線状体を係止する係止部を有する回転板と、該回転板に対して着脱可能に取り付けられ、前記線状体を巻き取るボビンとを備え、前記係止部は、弾性部材と、該弾性部材に重ねて配置され、該弾性部材よりも高硬度のガイド部材とを有し、前記弾性部材と前記ガイド部材の材質が異なり、前記ガイド部材は、前記弾性部材に対向する面が平らな形状で形成され、前記弾性部材は、前記ガイド部材に対向する面が該ガイド部材に線接触で当接する凸条を有した形状で形成されている。

本発明の線状体の巻き取り装置および線状体の製造方法によれば、係止部は、線速が上昇しても適切な進入深さで光ファイバを係止することができ、係止部から光ファイバが抜けることなく（ボビン切り替えを失敗することなく）、ボビンを切り替えることができる。

本実施形態に係る係止部を有した回転板の構成図である。 第１の実施形態の係止部を説明する図である。 一方のボビンでの巻き取り状態を示す図である。 別のボビンの回転を始め、巻き取り準備を開始した状態を示す図である。 下側ローラの表面に線状体を押し付け、線状体の切断準備の状態を示す図である。 線状体を切断した状態を示す図である。 別のボビンでの巻き取りを開始した状態を示す図である。 別のボビンでの巻き取り状態を示す図である。 係止部に進入した線状体の状態を示す図である。 第２の実施形態の係止部を説明する図である。 従来構造の係止部を説明する図である。

［本願発明の実施形態の説明］
本願の線状体の巻き取り装置発明は、（１）線状体の巻き取り装置であって、駆動軸と共に回転し、ボビン切り替え時に前記線状体を係止する係止部を有する回転板と、該回転板に対して着脱可能に取り付けられ、前記線状体を巻き取るボビンとを備え、前記係止部は、弾性部材と、該弾性部材に重ねて配置され、該弾性部材よりも高硬度のガイド部材とを有し、前記弾性部材と前記ガイド部材の材質が異なり、前記ガイド部材は、前記弾性部材に対向する面が平らな形状で形成され、前記弾性部材は、前記ガイド部材に対向する面が該ガイド部材に線接触で当接する凸条を有した形状で形成されている。
弾性部材がガイド部材に線接触で当接する凸条を有した形状であり、弾性部材とガイド部材との接触面積が従来構造に比べて小さくされている。よって、線状体が係止部に係止される際に、弾性部材と線状体との摩擦力が従来構造に比べて小さくて済む。この結果、係止部は、線速が上昇しても適切な進入深さを得ることができる。また、弾性部材と線状体との摩擦力の低減効果は、弾性部材の構造変更だけで達成できるので、係止部の改変も容易である。

（２）前記凸条は、複数本形成され、前記係止部に進入する線状体に対して交差する方向に形成されている。凸条の形成方向と線状体の進入方向とを交差させるので、線状体を確実に係止できる。
（３）前記凸条のショアＡ硬度が４０から７０までの範囲内の値である。ショアＡ硬度が４０を下回ると、凸条が潰れやすくなってガイド部材に線接触で当接し難くなり、摩擦力が大きくなって進入深さが浅くなる。一方、ショアＡ硬度が７０を上回ると、凸条と線状体との摩擦力が小さくなり過ぎて進入深さが深くなり過ぎる。

（４）前記ガイド部材は、前記弾性部材に対向する面が金属である、あるいは該弾性部材に対向する面がロックウェル硬度Ｒスケール１１５以上の樹脂である。なお、ここで述べたロックウェル硬度とは、ＡＳＴＭ＿Ｄ７８５のＲスケールの規格に準拠して測定される値である。ガイド部材の弾性部材に対向する面を、金属あるいはそのロックウェル硬度Ｒスケールが１１５以上の樹脂にすれば、凸条との線接触状態を容易に達成できる。

本願の線状体の製造方法発明は、（５）ボビン切り替え時に駆動軸と共に回転する回転板に設けた係止部で線状体を係止し、前記回転板に対して着脱可能に取り付けられた前記ボビンを切り替えながら連続的に前記線状体を巻き取る線状体の製造方法であって、前記係止部は、弾性部材と、該弾性部材に重ねて配置され、該弾性部材よりも高硬度のガイド部材とを有し、前記弾性部材と前記ガイド部材の材質が異なり、前記ガイド部材は、前記弾性部材に対向する面が平らな形状で形成され、前記弾性部材は、前記ガイド部材に対向する面が該ガイド部材に線接触で当接する凸条を有した形状で形成され、ボビン切り替え時には前記ガイド部材と前記凸条との間に前記線状体を挟み込んで係止している。
弾性部材がガイド部材に線接触で当接する凸条を有した形状であり、弾性部材とガイド部材との接触面積が従来構造に比べて小さくされている。よって、線状体が係止部に係止される際に、弾性部材と線状体との摩擦力が従来構造に比べて小さくて済む。この結果、係止部は、線速が上昇しても適切な進入深さを得ることができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
図により本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る係止部を有した回転板の構成図である。巻き取り装置は、駆動軸（図示省略）と共に回転する爪ホイール５ｂを備える。なお、爪ホイール５ｂが本発明の回転板に相当する。
爪ホイール５ｂは、円形状の収容部５ｃと、収容部５ｃの外周に形成された鍔状部５ｄとを有する。収容部５ｃには、後述のボビン２ｂが着脱可能に取り付け、鍔状部５ｄには、係止部１０ｂが例えば２本の六角穴付きボルト４６で固定される。

係止部１０ｂは、光ファイバ、細径の電線・ケーブル等の線状体を引っ掛けて係止できる。なお、図１には爪ホイール５ｂを示したが、巻き取り装置は、満巻きされたボビンから別のボビンに切り替え可能に構成されており、図３等で説明するように、別のボビン２ａを取り付け可能な爪ホイール５ａも備えている。爪ホイール５ａの鍔状部にも、上記の係止部１０ｂと同じ機能を有した係止部１０ａが設けられている。このため、図３等で説明する爪ホイール５ａも本発明の回転板に相当する。

図２は、第１の実施形態の係止部を説明する図であり、図２（Ａ）は係止部の正面図、図２（Ｂ）は係止部の側面図（先端側から見た図）、図２（Ｃ）はブロック部材の正面図である。
係止部１０ｂは、弾性部材２０および弾性部材２０に重ねて配置されるガイド部材４０で形成される。図２（Ａ）に示すように、ガイド部材４０は線状体を案内する先端爪４１を有し、係止部１０ｂは、先端爪４１を先頭にして図１で説明した爪ホイール５ｂと共に回転する。爪ホイール５ｂの回転方向でみて先端爪４１の後方には固定部４４が設けられ、六角穴付きボルト４６用のボルト穴４５が固定部４４を貫通して形成されている。

図２（Ｂ）に示すように、ガイド部材４０は弾性部材２０に対向する内面４２を有している。なお、内面４２の中央位置よりも下側にはテーパ４３が形成され、内面４２の下端から中央位置に進むに連れて弾性部材２０に近づくように傾斜しており、線状体の案内に利用される。
ガイド部材４０は弾性部材２０よりも高硬度に形成され、特に、内面４２は、金属、あるいは内面４２がロックウェル硬度Ｒスケール１１５以上の樹脂で形成される。これにより、後述する凸条との線接触状態を容易に達成できる。

弾性部材２０は略直方体状のブロック本体２１を有する。ブロック本体２１は図１で説明した鍔状部５ｄに、ガイド部材４０の内面４２に対向する表面２２を表出させた状態で埋設される。爪ホイール５ｂの回転方向でみてブロック本体２１の前側にはテーパ２３が形成され、表面２２の前端から中央位置に進むに連れてガイド部材４０に近づくように傾斜しており、線状体の案内に利用される。なお、テーパ２３を含むブロック本体２１の下側にも、表面２２の下端から中央位置に進むに連れてガイド部材４０に近づくように傾斜した、ガイド部材４０のテーパ４３と同じ機能のテーパが設けられていてもよい。

図２（Ｃ）に示すように、ブロック本体２１の表面２２には、ガイド部材４０の内面４２に線接触で当接する凸条２４が形成されている。凸条２４は、例えば２本設けられ、表面２２の前端から後端に沿って形成されている。なお、１本の凸条で形成してもよい。
また、凸条２４のショアＡ硬度は４０から７０までの範囲内の値であることが好ましい。ショアＡ硬度が４０を下回ると、凸条２４が潰れやすくなってガイド部材４０に線接触で当接し難くなり、摩擦力が大きくなって進入深さが浅くなる。一方、ショアＡ硬度が７０を上回ると、凸条２４と線状体との摩擦力が小さくなり過ぎて進入深さが深くなり過ぎる。

このように、弾性部材２０の表面２２は、ガイド部材４０の内面４２に線接触で当接する凸条２４を有した形状であり、表面２２と内面４２との接触面積が従来構造に比べて小さくされている。よって、線状体が係止部に係止される際に、弾性部材２０と線状体との摩擦力が従来構造に比べて小さくて済む。この結果、係止部は、線速が上昇しても適切な進入深さを得ることができる。また、弾性部材と線状体との摩擦力の低減効果は、弾性部材の構造変更だけで達成できるので、係止部の改変も容易である。

そして、巻き取り装置はボビン２ａ，２ｂの切り替え機構を有し、ボビン２ａ，２ｂの切り替え時に線条体の走行を中断することなく、線状体をボビン２ａ，２ｂに連続的に巻き取ることができるものである。
次に、線条体の巻き取り工程について、巻き取りを終了（例えば満巻き）したボビン２ａから、別の空のボビン２ｂに巻き取りを切り替える一例を図により説明する。

図３Ａはボビンでの巻き取り状態を示す図であり、爪ホイール５ａの係止部１０ａは線条体１の巻始端を係止している。爪ホイール５ａは、ボビン２ａと共に係止部１０ａの先端爪を先頭にして反時計回りに回転する。線条体１を案内するガイドローラ３はボビン２ａ，２ｂの間に配置されている。なお、この例では、爪ホイール５ａ（ボビン２ａ）を回転軸方向に往復移動させて、線状体１をボビン２ａに巻き取る構造で説明するが、爪ホイール５ａとガイドローラ３とが回転軸方向に沿って相対的に移動すればよいので、ガイドローラ３を回転軸方向に往復移動させてもよい。

図３Ｂは別のボビンに切り替えるべく、別のボビンの回転を始め、巻き取り準備を開始した状態を示す図である。
ガイドローラ３がボビン２ａ，２ｂの間から別のボビン２ｂ側にトラバースすると、線条体１のパスラインは、下側ローラ７の近傍を横切り、ボビン２ｂの胴部に近づく。次に、下側ローラ７を時計回りに回転させ、また、爪ホイール５ｂも係止部１０ｂの先端爪を先頭にして時計回りに回転させるが、上側ローラ６ａ，６ｂは下側ローラ７から離れた位置にある。このため、線条体１のパスラインは変化するものの、線条体１は未だボビン２ａで巻き取られる。

図３Ｃは満巻きされたボビン寄りの上側ローラを下側ローラに向けて変位させ、下側ローラの表面に線状体を押し付けた状態を示す図である。この段階では、各ローラ６ａ，７が作動し、各ローラ６ａ，７の摩擦力で線条体１が右方向に引き取られる。

そして、各ローラ６ａ，７が線条体１を引き取ると共に、回転している爪ホイール５ａ（ボビン２ａ）を、線条体１の巻き取り範囲を越えて手前方向に移動させる。これにより、線条体１は爪ホイール５ａに接し、線条体１の巻終端を図３Ｃに示した係止部１０ａに引っ掛けることできる。なお、この例の係止部１０ａは、線条体１の巻始端および巻終端の双方を係止したが、巻始端用の係止部と巻終端用の係止部と別個に有してもよい。

図３Ｄは線状体を切断した状態を示す図である。爪ホイール５ａの係止部１０ａで線条体１の巻終端を掴むと、図３Ｄに示すように、線条体１は、爪ホイール５ａの回転によって引っ張られ、カッター９ａに当たって切断される。これにより、満巻きされたボビン２ａに連なる線状体と巻き取り装置に送られてくる線状体とが切り離される。線条体１の切断後に、爪ホイール５ａの回転を停止する。

なお、巻き取り装置に送られてくる線条体１は、下側ローラ７および上側ローラ６ａで継続して引き取られており、その端部分は吸引ノズル８ａで集められる。
また、空のボビン２ｂでの巻き取りを開始すべく、各ローラ６ａ，７が線条体１を引き取りつつ奥方向に移動すると、線条体１のパスラインは爪ホイール５ｂに近づき、線条体１の巻始端を図３Ｄに示した係止部１０ｂに引っ掛けることできる。

図３Ｅは別のボビンでの巻き取りを開始する状態を示す図である。爪ホイール５ｂの係止部１０ｂで線条体１の巻始端を掴むと、図３Ｅに示すように、線条体１は、爪ホイール５ｂの回転によって引っ張られ、カッター９ｂに当たって切断される。これにより、線条体１の端末線１ｂはフリー状態となり、ボビン２ｂによる新たな巻き取りが開始される。なお、カッター９ｂで切断された線条体１は、各ローラ６ａ，７で引き取られ、吸引ノズル８ａに集められる。
この後、爪ホイール５ｂの係止部１０ｂに線条体１の巻始端を係止した状態で別のボビン２ｂによる巻き取りを開始した後、ガイドローラ３がボビン２ｂ側からボビン２ａ，２ｂの間にトラバースし、図３Ｆに示すように、別のボビン２ｂに線状体を巻き取る。なお、爪ホイール５ａの回転は停止しており、空のボビン２ａを準備できる。

図４は、係止部と進入した線状体との関係を示す図であり、図４（Ａ）は図２（Ａ）と同じ正面図、図４（Ｂ）は図２（Ｃ）と同じブロック部材の正面図である。図３Ｄ、３Ｅで説明したように、線条体１が爪ホイール５ｂの係止部１０ｂで掴まれてからカッター９ｂで切断された場合、端末線１ｂはガイド部材４０と弾性部材２０との間に進入し、凸条２４に対して交差する方向に進入する。

ここで、図４（Ｂ）のθは、凸条２４の形成されている方向と端末線１ｂの進入方向とのなす角であり、凸条２４の形成方向と端末線１ｂの進入方向とは、平行にはならず、交差している。より詳しくは、この角θは３０°から１５０°までの範囲内の値に設定されている。このため、線状体が所定の深さまで速やかに入り込める。

また、図４（Ｂ）のｄは端末線１ｂの進入深さを示しており、端末線１ｂが凸条２４に最初に接触すると想定される位置から係止部１０ｂで掴まれる位置までの距離として定義されている。
図６に示すように、係止部１０ｂ’のガイド部材４０’の内面４２’と弾性部材２０’の表面２２’とを面接触する構造にした場合、光ファイバの線速を５００ｍ／ｍｉｎに設定すると、４〜５ｍｍの進入深さｄが得られるが、線速が上昇するに連れて進入深さｄは徐々に浅くなり、１５００ｍ／ｍｉｎ以上に到達した場合、０ｍｍの進入深さｄ、言い換えれば、端末線１ｂを係止部１０ｂで掴めない現象も生じていた。

これに対し、図２等で説明したように、凸条２４を設けてガイド部材４０と弾性部材とを線接触する構造にした場合、線速が１５００ｍ／ｍｉｎ以上に到達しても、５ｍｍを超える進入深さｄを得ることができた。また、深く進入しすぎることも無かった。

以上、巻き取りをボビン２ａからボビン２ｂに切り替える例を図で説明したが、ボビン２ｂからボビン２ａに切り替える場合には、逆の動作を実施すればよい。具体的には、ガイドローラ３が図３Ｆのようなボビン２ａ，２ｂの間からボビン２ａ側にトラバースし、線条体１のパスラインをボビン２ａの胴部や爪ホイール５ａに近づける。また、下側ローラ７は反時計回りに回転し、上側ローラ６ｂとで線条体１を引き取る。なお、この場合、吸引ノズル８ｂを用いる。

図５は、第２の実施形態の係止部を説明する図であり、図５（Ａ）は係止部の正面図、図５（Ｂ）は係止部の側面図（先端側から見た図）、図５（Ｃ）はブロック部材の正面図である。
この例の係止部１０ｂは、第１の実施形態と同様に、弾性部材３０およびガイド部材４０で形成される。ガイド部材４０は図２で説明した構造と同じであり、弾性部材３０も同様に略直方体状のブロック本体３１を有する。ブロック本体３１も図２で説明したブロック本体２１と同様に鍔状部に埋設される。

図５（Ｂ）に示すように、ブロック本体３１の前側にも図２で説明したテーパ２３と同様のテーパ３３が形成され、線状体の案内に利用される。
本実施形態では、ブロック本体３１の表面３２には、図５（Ｃ）に示すように、ガイド部材４０の内面４２に線接触で当接する凸条３４が形成されている。凸条３４は、例えば２本のＯリングの一部で構成されており、表面３２の前端から後端に沿って形成されている。なお、ブロック本体３１にはＯリングを嵌め込むための溝３５が形成され、Ｏリングの位置ずれを防止している。

この場合にも、係止部では、線速が上昇しても適切な進入深さを得ることができる。また、ブロック本体に溝を形成すれば汎用のＯリングを使用できるので、係止部の改変がより一層容易である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…線状体、１ａ，１ｂ…端末線、２ａ，２ｂ…ボビン、３…ガイドローラ、５ａ，５ｂ…爪ホイール、５ｃ…収容部、５ｄ…鍔状部、６ａ，６ｂ…上側ローラ、７…下側ローラ、８ａ，８ｂ…吸引ノズル、９ａ，９ｂ…カッター、１０ａ，１０ｂ…係止部、２０，３０…弾性部材、２１，３１…ブロック本体、２２，３２…表面、２３，３３…テーパ、２４，３４…凸条、３５…溝、４０…ガイド部材、４１…先端爪、４２…内面、４３…テーパ、４４…固定部、４５…ボルト穴、４６…六角穴付きボルト。

Claims (5)

1. 線状体の巻き取り装置であって、
   駆動軸と共に回転し、ボビン切り替え時に前記線状体を係止する係止部を有する回転板と、該回転板に対して着脱可能に取り付けられ、前記線状体を巻き取るボビンとを備え、
   前記係止部は、弾性部材と、該弾性部材に重ねて配置され、該弾性部材よりも高硬度のガイド部材とを有し、前記弾性部材と前記ガイド部材の材質が異なり、
   前記ガイド部材は、前記弾性部材に対向する面が平らな形状で形成され、
   前記弾性部材は、前記ガイド部材に対向する面が該ガイド部材に線接触で当接する凸条を有した形状で形成されている、線状体の巻き取り装置。
2. 前記凸条は、複数本形成され、前記係止部に進入する線状体に対して交差する方向に形成されている、請求項１に記載の線状体の巻き取り装置。
3. 前記凸条のショアＡ硬度が４０から７０までの範囲内の値である、請求項１又は２に記載の線状体の巻き取り装置。
4. 前記ガイド部材は、前記弾性部材に対向する面が金属である、あるいは該弾性部材に対向する面がロックウェル硬度Ｒスケール１１５以上の樹脂である、請求項１から３のいずれか１項に記載の線状体の巻き取り装置。
5. ボビン切り替え時に駆動軸と共に回転する回転板に設けた係止部で線状体を係止し、前記回転板に対して着脱可能に取り付けられた前記ボビンを切り替えながら連続的に前記線状体を巻き取る線状体の製造方法であって、
   前記係止部は、弾性部材と、該弾性部材に重ねて配置され、該弾性部材よりも高硬度のガイド部材とを有し、前記弾性部材と前記ガイド部材の材質が異なり、
   前記ガイド部材は、前記弾性部材に対向する面が平らな形状で形成され、
   前記弾性部材は、前記ガイド部材に対向する面が該ガイド部材に線接触で当接する凸条を有した形状で形成され、ボビン切り替え時には前記ガイド部材と前記凸条との間に前記線状体を挟み込んで係止する、線状体の製造方法。

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