JPH03205270A - 中空糸の巻取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は人工透析器などに用いる中空糸を巻取るための
巻取装置に関する。

中空糸を人工透析器に装着するには、中空糸を糸巻状に
巻いてあるボビンから中空糸を繰り出し、これを一定長
に切断しやすいように巻取枠に巻き取り、しかるのち、
多数本の中空糸を一度に切断して束状にし透析器内に装
着しうる形態にする。

本発明は上記の巻取り作業に用いられる巻取装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来の巻取装置では、第１１図に示されるような六角形
の巻取枠が用いられていた。同図において、（２０５）
は側面視で門形の枠で、ボス（２０Ｂ）に６本取りつけ
られている。（２０１）はボビン（図示されていない）
から送り出されている中空糸であり、（２０２）は中空
糸の束を束ねた結束部である。

この巻取枠を用いたぱあい、６本の枠（２０５）の間の
六辺で中空糸の束（２０４）を一定長（４７）で切断す
ることになるが、そうしたとき、枠（２０５）に隣接す
る角部（２０３）の６カ所が無駄となってしまうので、
中空糸のロスが大きいという問題がある。

本発明者らはかかる事情に鑑み、中空糸のロスが小さく
てすむ二点支持型巻取枠を発明している。

その二点支持型巻取枠は、２本の巻取棒を回転軸を會中
心にして対称に配置し、この２本の巻取棒に人工透析用
中空糸を巻取るように構成したものであり、この巻取枠
を用いたぱあいは、第ｌＯ図に示されるように２本の巻
取棒（９）の間に中空糸を巻き掛けておき、全体をたと
えばポリエチレンシ一トなどでラップした上で両端部分
（すなわち巻取棒の直近位置）で切断（ｃ）すれば中空
糸の束（Ｆ）かえられ、この束から中空糸モジュールが
７〜ｌＯ束得られる（モジュールの有効断面積が大きい
程少なくなる）。そしてこのぱあい、無駄に捨ててしま
う部分山〉が２カ所しかないので、従来の６カ所の無駄
部分の発生に比べると、中空糸のロスが大幅に小さくな
るという利点がある。

ところが、この二点支持型巻取枠では糸の巻取速度が半
回転毎に変化する。すなわち、巻取枠先端の周速度は同
じでも、巻取枠の先端が糸に対してほぼ直角に動く状態
と、ほぼ平行に動く状態とでは糸を巻取る量が異なるの
である。

そこでこの二点支持型巻取枠を用いた巻取機では、巻取
枠の回転角に対応して糸の繰出量を増減すよう制御して
やらねばならない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明（第１発明）はかかる事情に鑑み、上記二点支持
型巻取枠を用いて、適正な張力で中空糸を巻取ることが
でき、しかも高速巻取の可能な巻取装置を提供すること
を目的とする。

また本発明では、巻取制御に必要な中空糸ボビンの外径
測定を正確かつ迅速に行う必要がある。この中空糸ボビ
ンの外径測定には、原理的には外径が非接触で測定でき
るものであれば制限なく用いることができるが、中空糸
が白色透明あるいは淡紅色透明であることから、光線を
用いるものでは装置周辺の照明（工場内の照明など）に
よって輪郭がぼやけることがあり、これが原因で測定誤
差を生ずることがある。そこで、本発明の装置にあって
は、これまでとは違ったアプローチでのボビン径測定を
行う必要にせまられていた。

本発明（第２発明）はかかる事情に鑑み、巻取制御に必
要な中空糸ボビンの外径測定を正確かつ迅速に行いうる
ようにした巻取装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図に基づき説明する。

第１発明の巻取装置は、ボビン駆動モータ（Ｍ４）によ
り中空糸ボビン（３）を回転させて中空糸ｉｆ＞を送り
出し、２本の巻取棒（９）を枠の両端に配置した巻取枠
（１）を巻取枠駆動モータ（Ｍ２）で回転させて、前記
中空糸〈ｆ）を２本の巻取棒（９）の間に巻き掛ける巻
取装置であって、〈田中空糸ボビン（３）のボビン外径
（Ｄ）を判定するボビン外径判定手段（２ｖ１山〉前記
判定手段［２１）で得られたボビン外径（Ｄ）と、設定
された巻取枠（１）の枠長（Ｌ）および回転速度（Ｒ）
から、中空糸（ｆ＋を最適張力で巻取枠（１）に巻取ら
せるために必要な中空糸ボビン（３）の回転速度（Ｒ４
）を算出し、制御信号を送出する演算手段の、＜Ｃ＞演
算手段のよりの制御信号に基づきボビン駆動モータ（Ｍ
４）を回転駆動するボビンモータ制御部（４）からなる
ことを特徴とする。

なお第１発明においては、ボビン外径判定手段はボビン
外径を判定し、その判定結果を制御プロセスに組込みう
るものであれば、とくに制限されず、どのようなもので
も用いることができる。

第２発明の巻取装置は、請求項１記載の巻取装置におい
て、《お中空糸ボビン（３）と巻取枠（１）との間を走
行する中空糸＋ｆ＋に一定範囲の張力をかけるためのテ
ンションブーり部（５）と、《ｂ》巻取枠（１）と中空
糸ボビン（３）を所定の回転数で回転させ、そのときの
テンションプーリ部（５）における中空糸＋ｂの張力の
増減を検出する検出器０■とを備え、（ｃ）前記ボビン
外径判定手段（２１１において、前記張力の検出値を基
準値と比較し、実際のボビン外径を判定するようにした
ことを特徴とする。

［作　用コ 本発明（第１発明および第２発明を含む。以下同じ）に
おいては、巻取枠（１）の枠長（Ｌ）と回転速度（Ｒ）
によって決まる巻取量と、中空糸ボビン（３）のボビン
外径（Ｄ）と回転速度によって決まる繰出量がバランス
しているときに、適度な張力で中空糸《ｆ）が巻取枠（
１）に巻取られることになる。巻取枠（１）の枠長（Ｌ
）と回転速度（Ｒ）はそのつど設定されるので、あとは
ボビン外径（Ｄ）（これは、たとえばφ９８ＩｎＩｍの
ボビンのばあいφ９８〜φ　２５０■までの範囲で変化
する）が測定できれば、ボビン回転速度をいくらにすれ
ばよいかが必然的に決まることになる。

第１発明では、ボビン外径判定手段（２１＋で得られた
ボビン外径（Ｄ）に基づき、演算手段のにおいて、中空
糸ボビン（３）の回転速度を算出し、ボビンモータ制御
部（４）に向け制御信号を送り、必要な回転速度で中空
糸ボビン（３）を回転させている。いいかえれば、第１
発明では予測制御を行っている。

この第１発明では、慣性の大きい往復運動機？がなく、
回転運動機構のみで構成されているので、高速運転が可
能である。また巻取枠（１）の枠長（Ｌ）や回転速度（
Ｒ）の設定を変えても、自動的に正確なボビン回転速度
を算出し、最適な制御信号を出すので、自動運転が可能
になる。

つぎに第２発明によれば、テンションプーリ部（５）に
おける検出器■■■の検出値に基づき、ボビン外径（Ｄ
）を逆算するようにしている。すなわち、直接ボビン外
径を測定しないので、周辺の照明などによっても誤差を
生ずることがない。

そのため、ボビン外径（Ｄ）を正確に判定することがで
き、ひいてはボビン回転数の算出を正確に行うことがで
きる。

［実施例］ つぎに本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の機能ブロック図、第２図は本発明の一
実施例にかかわる巻取装置の正面図、第３図は第２図に
示された巻取装置の平面図、第４図は同実施例における
テンションブーり部の拡大図、第５図は同実施例におけ
る巻取装置の電気回路図、第６図は巻取枠の回転角に対
するボビン回転数を示すグラフ、第７図は同巻取装置に
おける巻取運転のフローチャート、第８図はボビン径判
定ステップのフローチャート、第９図は定常運転ステッ
プのフローチャートテある。

まず第２〜３図に基づき、本発明の巻取装置の機械的構
成を説明する。同図において、（１）は巻取枠、（Ｍ２
）は巻取枠駆動モータ、（２）は巻取枠モータ制御部、
（３）は中空糸ボビン、（Ｍ４）はボビン駆動モータ、
（４）はボビンモータ制御部、（５）はテンションプー
リ部である。

巻取枠（１）は、回転軸（７′Ｉの先端に取付けられた
アーム（８）の両端に２本の巻取棒（９）がそれぞれ固
着されたものであり、巻取枠駆動モータ（Ｍ２〉により
回転されるようになっている。

中空糸ボビン（３）は、中空糸〈ｆ〉が一般に（４本合
糸で）　７０ｋｍまたは１４０ｋｍ位巻かれた巻取体で
あり、ボビン駆動モータ〈Ｍ４〉で回転されるようにな
っている。同図において、中空糸ボビン（３）？ｌ２個
が示されているが、それより少なくとも多くてもよい。

また各中空糸ボビン（３）には個々にボビン駆動モータ
（Ｍ４）およびボビンモータ制御部（４）が連結されて
いる。

テンションプーリ部（５）は各中空糸ボビン（３）から
送り出される中空糸＋ｆ＋の全てに１個づつ設けられて
いる。第４図に基づきその詳細を説明する。０１）はア
ームで、基端部は支軸０２）にょり揺動自在に支持され
、先端部にはプーり０３が回転自在に取付けられている
。このプーリ■■■には中空糸ボビン（３）から送り出
された中空糸＋ｆ＋が巻き掛けられている。０由はテン
ションスプリングで基板旧トアーム０１）との間に張架
されている。このテンションスプリング０４）の作用に
よりアーム０１）は下方に引張られ、中空糸《ｆ》に張
力がかけられる。なお、前記中空糸ボビン（３）と巻取
枠（１）における線速度のバランスにより中空糸〈ｆ〉
には引張りが作用したり、たるみが生ずるので、アーム
０１）は常時矢印（ｚ）方向に揺動する。すなわち、中
空糸（ｆ）に作用する引張力が大きいとアーム０１）が
上昇し、たるみが生ずるとテンションスプリング（＋４
１により下降させられる。０■は支軸０２）に連結され
たポテンショメー夕でプーリ（Ｉ３）の揺動位置に対応
した検出値を電圧で出力する検出器である。いいかえれ
ば、このポテンショメータＯＳはテンションプーリ部（
５）における中空糸《ｆ〉の張力を検出する検出器であ
る。０７）は光電管で中空糸＋ｆ）のたるみが限度に達
すると（アーム０１）の鎖線位置）、これを検知するよ
うになっている。

すなわち、本実施例の装置では、光電管０７）によって
テンションスプリング０巾で吸収しきれないたるみが生
じたことを検知したときは、後述する中空糸束（Ｐ）が
不揃いになるのを防止するため巻取機を停止するように
している。

第２図に示されるように、テンションブーリ部（５）を
通った中空糸（ｆ）は、案内プーりＯａを経て、巻取枠
（１）に巻取られるようになっている。

第５図には本発明における制御装置が示されている。

囚はマイクロコンピュータであり、制御の中枢となるＣ
ＰＵと演算に必要な計算式あるいは記憶値を格納してお
＜　ＲＯＭ　、ＲＡＭを有している。

このマイクロコンピュータのは、第１図に示すボビン径
判定手段（２１）および演算手段のとなるものである。

前記ポテンショメータＯｅ３は、増幅器の、Ａ／Ｄ変換
器（至）を介してマイクロコンピュータのの入力ポート
に接続されている。ボテンショメータ０■で検出された
中空糸＋ｆ＋の張力、あるいはたるみは＋５ｖ〜−５■
の範囲の電圧値で出力され、Ａ／Ｄ変換器（至）でデジ
タル値に変換され、マイクロコンピュータ■に取り込ま
れる。

マイクロコンピュータ（４）の出力ポートからはＤ／Ａ
変換器（４）を介してボビンモータ制御部（４）に制御
信号を出力している。

巻取枠モータ制御部（２）からはフィードバック回路（
支）がカウンタＱ４に接続され、位置検出を行いボビン
駆動モータ〈Ｍ４〉の同期をとっている。

この巻取枠モータ制御部（２）は図示されていない電力
供給部に接続され、後述する設定スイッチ囚で設定され
た回転速度で巻取枠駆動モータ（Ｍ２）を回転させるよ
うになっている。また巻取枠駆動モータ（Ｍ２〉と同期
したトラバースも行っている。

設定スイッチ（至）には、巻取枠の枠長（Ｌ）を設定す
るスイッチ、巻取枠（１）の回転速度である巻枠速度（
Ｒ）を設定するスイッチ、１２個の中空糸ボビン（３）
のうち使用するボビンを選択するスイッチ、巻取枠（１
）に中空糸＋ｆ＞を何回巻取るかを決める巻数設定スイ
ッチなどがあり、これらの設定値はマイクロコンピュー
タ囚へ入力されるようになっている。

エラーセンサ（３０）は、巻取装置各所のエラーを検出
するもので、駆動七ータ（Ｍ２）、（Ｍ４）のアラーム
発生、中空糸ボビン（３）のロック外れヲ検出するもの
、その他種々のエラーを検出するセンサが含まれており
、何らかのエラーが検出されれば、マイクロコンピュー
タ（４）より非常停止信号が出されるようになっている
。

さて、マイクロコンピュータ頭がボビンモータ制御部（
４）に向け出力する制御信号はコンスタントな回転数を
指令する信号ではなく、第６図に示されるような正弦波
を原点方向に圧縮したような波形で示される回転数を指
令する信号でなくてはならない。

これは巻取枠（１）が円形でなく二点支持形に構成され
ていることに基づく。すなわち本発明の巻取枠（１）は
同じ回転速度で回転しても巻取枠（１）が水平状態付近
にあるときと垂直状態付近にあるときとでは、中空糸（
ｆ〉を引き取る量が異なり、水平状態で０になり、垂直
状態付近で最大になるからである。したがって、ボビン
駆動モータ（Ｍ４）は巻取枠（１）の半回転ごとに第６
図のカーブに示されるように回転速度を増減しなければ
ならない。そして、ボビン外径（Ｄ）が異なれば１回転
当りの中空糸（ｆ）の繰出し量が異なるので、ボビン外
径（Ｄ）が小のときは最大回転数を大に、ボビン外径（
Ｄ）が大のときは最大回転数を小にしなければならない
。同図において、Ｒａはボビン外径最少時（９８φ）　
、Ｒｂはボビン外径中間時（１７４φ）、Ｒｃはボビン
外径最大時（２５０φ中）それぞれの最適ボビン回転数
を示すカーブである（ただし、７０口／ｍｉｎ巻取時）
。

つぎに本実施例における巻取制御を第７図以下のフロー
チャートに基づき説明する。なお以下の制御内容は、第
１発明のボビン径判定手段として第２発明のボビン径判
定手段を適用したものである。

まず、ステップ（１００）〜（１０３）において巻取枠
（１）の枠長（Ｌ）設定、巻取枠（１）の回転速度設定
、巻数設定を行い、中空糸ボビン（３）のうち使用する
ボビンを選択する。設定後のステップ（１０４）で巻取
装置にエラーが発生していれば非常停止が出力される（
１２０）。エラーがなければ、スタート指令（１０５）
がありしだい起動し、低速運転が行われ（１０Ｂ）　、
巻取枠（１）が１回転する間にボビン径判定（１０７）
が行われる。その詳細は第８図に基づき後述する。

ボビン外径の判定がなされ、定常運転時のボビン最大回
転速度が算出できれば、ステップ（１０８）の定常運転
に入る。この定常運転中もボビン回転速度の捕正が継続
的に行われるが、その詳細も第９図に基づき後述する。

定常運転中、装置にエラーが発生すれば、ステップ（１
２０）と同様に非常停止信号が出される。

設定された巻数に達したときは（１０９）ストップ指令
が出されて（１１０）　、装置は停止する。設定された
巻数に達して停止したときは、巻取枠（１）から中空糸
の束（Ｆ）か取外され、切断される。

これにより中空糸の束（Ｆ）が得られる。

つぎに第８図に基づき、ボビン外径判定ステップ、すな
わちボビン外径を判定し適正なボビン回転数を算出する
プロセスを説明する。なお、つぎのプロセスは、巻取枠
（１）がたとえば水平状態にあるとき制御の基準となる
原点検出が行われ、スタート信号が入り巻取枠（１）が
回転しはじめたときから実行される。

この制御プロセスの考え方を説明しておくと、以下のと
おりである。ボビン外径を中間値であるφ　１７４■と
仮定して、それに対応する回転速度（初期回転速度）で
中空糸ボビン（３）を回転させ、この条件でテンション
ブーり０′３の振れ方を見る。テンションブーリａ３が
上に振れれば中空糸＋ｆ＞の繰出量が小さい（すなわち
実際のボビン外径が中間値より小さい）と判定する。そ
して、適正値の範囲内まで回転数を上げるよう指令する
。逆にテンションプーリ（１３］が下に振れれば中空糸
（ｆ）の繰出量が大きい（すなわち実際のボビン外径が
中間値より大きい）と判定し、ボビン回転数を下げるよ
うに指令する。そのため、ポテンショメータ００の出力
電圧−５ｖ〜＋５■に対してデジタル値Ｏ〜２５５を割
り当て、センター値１２８と比較するようにしている。

以下、詳述する。

第８図のステップ（１１１）は前記した初期回転速度設
定ステップである。つまり低速度で巻取枠（１）を回転
させながら、この間に巻取枠（１）が１°変位するたび
にポテンショメータａ６からの出力値を取り込み（１１
２）　、中空糸（５）に適切な張力が生じうる回転速度
を演算する（１１３）。この軌道演算の結果により回転
数を変え、ステップ（１１４）でポテンショメータ０■
の検出値が基準値１２８以上かどうかを判定する（１１
４）。ＹＥＳのぱあい、つり合いのとれたセンター範囲
に入ったことになるので、増速可能信号が出される。つ
まり定常運転に入る（ｔＯａ）。

ステップ（１１４）の判断がＮｏのぱあい、ステップ（
１１５）で検出値がセンター値以上かどうかが判断され
る。以上（ＹＥＳ）のぱあいは中空糸（５）がたるみ状
態であり、以下（ＮＯ）のぱあいは中空糸（５）が引張
状態にあることを示している。そして、ＹＥＳのぱあい
、回転速度をダウンさせ（１１Ｂ）、Ｎｏのばあい回転
速度をアップさせる（１１７）。その後、ステップ（１
１２）以降のプロセスを、ポテンショメータ０■の検出
値がセンター範囲内に入るまで繰り返えす。

つぎに第９図に基づき、定常運転に入った後のボビン回
転速度の補正制御を説明する。

定常運転に入った後も中空糸（５）が繰り出されるにつ
れて、ボビン半径が減少するので回転数が同一のままで
は、中空糸（５）は引張り気味になる。そこで、定常運
転中にも軌道演算が一定時間間隔で実行される（１２１
）。そして、ステップ（１２２）で検出値がセンター値
以上と判断されれば、ステップ（１２３）に進み、そこ
での判断結果がＹＥＳであれば、そのまま運転が続けら
れる。

判断結果がＮＯであれば、ステップ（１２４）で現状回
転数が最大か否かを判断し、Ｎｏのばあい回転速度を増
速する（１２５）。

一方、ステップ（１２２）での判断結果がＮｏのぱあい
、ステップ（１２Ｂ）に進み、そこでの判断結果がＹＥ
Ｓであれば、そのまま運転が続けられる。

判断結果がＮｏであれば、ステップ（１２７）で現状回
転数が最低か否かを判断し、ＮＯのばあい回転速度を減
速する（１２ｇ）。

以上のようにして、ボビン駆動モータ（Ｍ４〉の最適回
転速度を算出しながら、その回転速度に合ったカーブ（
第６図参照）の制御信号をボビンモータ制御部（４）に
向けて出力し、中空糸（ｆ＋に最適張力を付与しながら
定常運転が実行される。

［発明の効果〕 本発明によれば、二点支技型巻取枠に中空糸を適正な張
力で高速で巻取ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機能ブロック図、第２図は本発明の一
実施例にかかわる巻取装置の正面図、第３図は第２図に
示された巻取装置の平面図、第４図は同実施例における
テンションプーリ部の拡大図、第５図は同実施例におけ
る巻取装置の電気回路図、第６図は巻取枠の回転角に対
するボビン回転数を示すグラフ、第７図は同巻取装置に
おける巻取運転のフローチャート、第８図はボビン径判
定ステップのフローチャート、第９図は定常運転ステッ
プのフローチャート、第１０図は本発明にかかわる巻取
枠を使って中空糸束を切断するばあいの説明図、第１１
図は従来の巻取枠の一例を示す説明図である。 （図面の主要符号） （１）：巻取枠 （２）；巻取枠モータ制御部 （３）：中空糸ボビン （４）：ボビンモータ制御部 （５）：テンションプーリ部 （９）：巻取棒 （Ｍ２）：巻取枠駆動モータ （Ｍ４）　：ボビン駆動モータ 牙 １ 図 ″；ｊｒ′４図 寸５図 ０ オ６図 巻 取 枠 回 転 角 オ８図 オ９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ボビン駆動モータにより中空糸ボビンを回転させて
   中空糸を送り出し、２本の巻取棒を枠の両端に配置した
   巻取枠を巻取枠駆動モータで回転させて、前記中空糸を
   ２本の巻取棒の間に巻き掛ける巻取装置であって、 （ａ）中空糸ボビンのボビン外径を判定するボビン外径
   判定手段、 （ｂ）前記判定手段で得られたボビン外径と、設定され
   た巻取枠の枠長および回転速度から、中空糸を最適張力
   で巻取枠に巻取らせるために必要な中空糸ボビンの回転
   速度を算出し、制御信号を送出する演算手段、 （ｃ）演算手段よりの制御信号に基づきボビン駆動モー
   タを回転駆動するボビンモータ制御部からなる中空糸の
   巻取装置。 ２　請求項１記載の巻取装置において、 （ａ）中空糸ボビンと巻取枠との間を走行する中空糸に
   一定範囲の張力をかけるためのテンションプーリ部と、 （ｂ）巻取枠と中空糸ボビンを所定の回転数で回転させ
   、そのときのテンションプーリ部における中空糸の張力
   の増減を検出する検出器とを備え、 （ｃ）前記ボビン外径判定手段において、前記張力の検
   出値を基準値と比較し、実際のボビン外径を判定するよ
   うにしてなる 中空糸の巻取装置。