JPH0953901A - 線材巻き取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 線材を巻き取る巻き取りドラムの外径情報を
非接触な手法を用いて正確に計測手段に伝達可能で、線
材に傷を付けたり断線を起こすことなく、細い線材の条
長計測を行うことが可能な線材巻き取り装置を提供す
る。 【解決手段】 巻き取りドラム３の外径情報を別の部位
に伝達する外径情報伝達手段として、巻き取りドラム３
と同径で動力伝達要素を介して連結された外径板７を用
いる。この外径板７に計尺ローラ８を当て、外径板７の
累積回転角を計測することにより、線材１０に接触する
ことなく、線材１０の条長を計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバや金属
細線などの低強度線を、巻き取りドラムに巻き取りなが
ら長さを計測する線材巻き取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電線販売店などで利用されて
いる線材を巻き取りつつ長さを計測する計尺機は、図９
に示すような構造のものが知られている。すなわち、タ
バ取りされた電線類や線材１０を架台１０１上のターン
テーブル１０２に載せ、線材１０を手動にて引き出し
て、計尺ローラ１０３に通線し、巻き取りドラム１０４
（パラソルでもよい）に巻き付けて固定し、手動ハンド
ル１０５を図中のａ方向に回転させて、巻き取るもので
ある。そして、計尺による条長表示は、主に、計尺ロー
ラ１０３の累積回転角（回転数×角度）を機械式カウン
タである計尺器１０６を利用して読み取ることで行なわ
れている。

【０００３】ここでいう累積回転角とは、回転数をｎ、
基準点からの回転角度をθとすると、ｎθの積で表わさ
れる数値をいう。この数値は、比較的簡単な機械装置で
表現できる。すなわち、θに相当する目盛り板を歯車に
設け、歯車が１回転する毎に、累積加算する機械式カウ
ンタと、この目盛り板付歯車とを連動するようにしてお
けば、容易に求められるものである。従って、計尺器１
０６の累積回転角で電線の長さを表わせるように、計尺
ローラ１０３のサイズと計尺器１０６のギヤ比およびθ
を、条長が表示できるように適当に等分する目盛り板を
準備しておけば、計尺器１０６の表示する累積回転角
は、電線の条長を表示するものとなる。

【０００４】このようにして、従来からある線材巻き取
り機の条長計尺においては、計尺ローラ１０３が線材１
０に接触して回転することで行なわれており、また、そ
の条長表示も、前述した手法で簡単に表示できるため、
基本的な改良がされることなく、広く用いられている。
また、線材巻き取り機の改良品が見受けられるが、機械
式カウンタである計尺器１０６が、電気的なカウンタ又
はコンピュータに置き換えられた程度であって、装置全
体は、図９の構造と大同小異であり、電線及び線材１０
の条長計測は、依然として線材に接触して回転する計尺
ローラ１０３が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、産業界に押し寄
せている産業構造の変化は、大量消費大量生産の時代か
ら情報化の時代への移行を促しているが、電線業界も、
この産業構造変化に無縁ではない。このことは、電線の
主力商品が、かつての太い送配電線から、細い通信線へ
と変化してきていることからも伺うことができる。それ
に対して、線材巻き取り機は、旧来と同じ構造の機械を
使用していたので、しばしば、線材に製品不良が発生す
るようになった。主に製品不良の原因は、計尺ローラ１
０３が線材１０の絶縁被膜を傷つけたり、又は、線材１
０そのものを断線させたりするものであった。調査の結
果、製品不良の大半は、通信線の巻き取り時に発生して
いることがわかった。すなわち、不良の発生した通信線
は、光ファイバー（外径１２５μｍ＝０．１２５ｍｍ）
や外径２ｍｍ以下の電線及び、電線の芯線材料である銅
線（外形０．１３ｍｍ）や、回路配線用の金線などであ
り、情報化時代である現代においての主力電線は通信線
であることから、これらの取り扱い量の増加にともな
い、製品不良が増加していた。

【０００６】一般的に、光ファイバーや金線、通信線な
どの細い線材は、低強度であり、引張方向の衝撃荷重に
弱く、特に、引張荷重が加わっているときに、線に側圧
が加わると簡単に切れてしまうという性質を有してい
る。断線の原因調査の結果、従来技術である図９の計尺
機によって、光ファイバーや通信線などの低強度線を計
尺すると、計尺ローラ１０３が線材１０に側圧を与え、
さらに、手動ハンドル１０５と連動している巻き取りド
ラム１０４が線材１０に引張方向の荷重を加えるため、
計尺ローラ１０３と線材１０とが接触する部分で線材１
０が破断してしまうことが分かった。

【０００７】そこで、線材の計尺を非接触な手法により
行えれば、そのような問題は発生しないと考えられ、幾
つかの技術導入を検討した結果、光ファイバーなどの細
い線材を非接触な手法で計測するためには、レーザを用
いた光ドップラー法が良い方法であることが分かった。
しかし、この計測法は、線速が一定であることが条長計
測の前提条件であるため、頻繁に可変速する必要のある
短尺の線材の条長測定には、適していないことが判明し
た。本発明は、上記のような種々の検討を行った結果得
られたものであり、線材を巻き取る巻き取りドラムの外
径情報を非接触な手法を用いて正確に計尺器（計測手
段）に伝達可能で、線材に傷を付けたり断線を起こすこ
となく、細い線材の条長計測を行うことができる線材巻
き取り装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、線材を巻き取りドラムに巻き取りつつ、
線材の長さを計測する線材巻き取り装置において、巻き
取りドラムの外径情報を該巻き取りドラムとは別部位に
伝達する外径情報伝達手段と、外径情報伝達手段を基に
その累積回転角を計測することにより、線材の巻き取り
長さを計測する計測手段とを備えたものである。そし
て、外径情報伝達手段としては、巻き取りドラムと同径
で、動力伝達要素を介して連結された比例等価円板を用
いることができ、この比例等価円板（実施例では外径
板）に計測手段（実施例では計尺ローラ）を当てて、そ
の比例等価円板の累積回転角を計測すれば、計測手段が
線材に接触することなく、線材の条長を等価的な換算に
より計測できることになる。

【０００９】また、本発明は、線材を巻き取りドラムに
巻き取りつつ、線材の長さを計測する線材巻き取り装置
において、巻き取りドラムの外径情報を伝達する外径情
報伝達手段と、外径情報伝達手段により伝達された巻き
取りドラムの外径情報と巻き取りドラムの回転数とを基
に、線材の巻き取り長さを演算により求める計測手段と
を備えたものである。そして、外径情報伝達手段として
は、光学的なレーザ計測装置又は機械的なエンコーダ装
置を用いることができ、外径情報は電気信号とされ、こ
の電気信号でなる外径情報等を用いて演算により線材の
巻き取り長さを計測することができる。

【００１０】本発明の線材巻き取り装置においては、線
材を巻き取りつつ、計測手段（計尺ローラ等）が線材と
非接触にて線材長を計測できるので、線材が破断するよ
うなことは解消される。なお、本発明の装置は、長大な
線材や太い線材の条長を計測するには誤差が大きくな
り、必ずしも適していないが、直径１０μｍ〜１ｍｍの
線材を１０ｍ〜３００ｍほどの長さで計測するには誤差
が十分小さく、検定誤差の範囲であり、問題とはなら
ず、実用に適したものとなる。つまり、通常、店頭販売
される線材の長さは、１０ｍ〜５０ｍ単位であるので、
線材の太さが直径０．１２５ｍｍ〜１ｍｍ程度のもので
あれば、測定条長の誤差は十分無視できる程度となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例によ
る線材巻き取り装置の外観図である。線材巻き取り装置
は、架台１上に設けられた、線材供給手段として線材１
０を供給する送り出しドラム２と、この送り出しドラム
２からの線材１０を巻き取る線材巻き取り手段としての
巻き取り（引き取りとも言う）ドラム３と、この巻き取
りドラム３を手動にて駆動する手動ハンドル４と、巻き
取りドラム３の巻き取り軸５と伝導機構６（詳細は図２
に示す動力伝達要素）を介して連結され、巻き取りドラ
ム３の外径情報伝達手段としての外径板（比例等価円
板）７と、外径板７に接触させた計測手段としての計尺
ローラ８と、この計尺ローラ８の累積回転角を計測する
計尺器９とを備えている。外径板７は巻き取りドラム３
と同径の部材であって、計尺軸１１に取り付けられ、外
径板７の回転を計測することで、巻き取られる線材１０
の条長を等価的に換算して求めることができるようにな
っている。

【００１２】また、本装置は、巻き取りドラム３に巻か
れる製品外観を整え、計尺精度を安定させる目的で、整
列巻き用トラバーサ１２を備えているが、これは本装置
を利用する上で、必ずしも必要とされるものではない。
また、送り出しドラム２には、送り出しドラム２の回転
を滑らかにし、その回転抵抗を下げる目的で、同ドラム
２の供給軸１３には補助動力機構１４が備えられている
が、これも送り出しドラム２の重量が軽い場合には必ず
しも必要ではない。これら整列巻き用トラバーサ１２や
補助動力機構１４の取り付けは、ユーザの要望に応じて
適宜に選択して取り付ければよい。また、送り出しドラ
ム２や巻き取りドラム３は傾動自在なスタンド１５によ
り架台１に支持されていて、これらドラム２，３は任意
に供給軸１３，巻き取り軸５から取り外しができるよう
に構成されている。なお、ドラム２，３は、各軸１３，
軸５に取り付けられた状態ではいずれも軸に固定され
る。

【００１３】図２は、上述の伝導機構６を構成する動力
伝達要素を示している。巻き取り軸５、供給軸１３、ト
ラバーサドライブ軸１６の各々に対応して伝動プーリ１
７が設けられ、巻き取り軸５と伝動プーリ１７の間、巻
き取り軸５と計尺軸１１の間、及び伝動プーリ１７間に
ベルト１８が掛けられ、供給軸１３と伝動プーリ１７の
間、及びトラバーサドライブ軸１６と伝動プーリ１７の
間に取り外し可能なベルト１９が掛けられている。な
お、図１では、表示ランプやスタンド１５を折り畳む蝶
番や、ロック機構などの部品や機構は図示を省略してい
る。同様に、図２では、センサ類や断線警報機、その
他、手動力同期装置や緩衝機構、制動装置の図示を省略
している。

【００１４】次に、上記のように構成された本装置によ
る線材１０の巻き取り動作を説明する。線材１０とし
て、光ファイバーやエナメル線などの細い線材を巻き付
けてある製品ドラムを、送り出しドラム２として供給軸
１３にセットする。そして、販売用のボビンを巻き取り
ドラム３として、巻き取り軸５にセットする。次に、巻
き取りドラム３の胴径と同じ外径の外径板７を計尺軸１
１に取り付け、計尺ローラ８を外径板７に押し当て、計
尺ローラ８の回転を計尺器９に伝えるようにする。その
状態にて、線材１０を、たるまないように送り出しドラ
ム２から引き出し、巻き取りドラム３に切れないように
巻き付ける。巻き取りドラム３に線材１０が巻き付いて
いることを確認したら、手動ハンドル４を図１中のａ方
向に回転させると、伝導機構６の動力伝達要素を介し
て、各軸が駆動されるので、線材１０を巻き取りドラム
３に巻き取ることができる。

【００１５】この時、動力伝達要素は図２に示すように
動作し、手動ハンドル４をａ方向に回転させた力は、巻
き取り軸５に働き、それをａ方向に回転させる。この巻
き取り軸５には、ベルト１８が掛けられており、これも
図２中のａ方向に運動を始める。このベルト１８によっ
て伝達された力は計尺軸１１を回転させ、外径板７は手
動ハンドル４と同期して回転を始める。外径板７は、計
尺器９と計尺ローラ８を介して連動しているので、その
累積回転角は線材１０の条長を示すようになる。このよ
うに、外径板７は巻き取り軸５と連動し手動ハンドル４
と同期回転されるので、外径板７の外径を巻き取りドラ
ム３の胴径に合わせておくことにより、外径板７の累積
回転角でもって条長が等価換算して計測できる。その結
果、線材１０の条長測定を、計尺ローラ８が線材１０に
対して非接触にて、行うことができる。従って、線材１
０が破断することはない。なお、巻き取りドラム３の胴
径を変更した場合には、それに合わせて外径板７を他の
ものに交換すればよい。

【００１６】また、手動ハンドル４と連動する巻き取り
軸５に、適宜、伝導プーリ１７を追加すると、外部装置
に手動ハンドル４と同期した回転力を与えることができ
る。図２は、その様子を示しており、伝導プーリ１７
に、取り外し可能なベルト１９を取り付けることによっ
て、トラバーサドライブ軸１６や供給軸１３に手動ハン
ドル４からの回転力を伝達している。従って、整列巻き
用トラバーサ１２や補助動力機構１４に手動ハンドル４
からの動力を伝達することが可能である。取り外し可能
なベルト１９の取り付けを適宜、選択することによっ
て、これらの装置や手動ハンドル４と同期を希望するそ
れ以外の装置を増設することも可能である。

【００１７】また、外径情報伝達手段として、図１に示
した本装置では、外径板７を利用しており、これによ
り、装置全体の調達価格を現状（平成７年現在の価格）
で数十万円以下、３万円以上に設定することが可能で、
低コスト化が図れる。これは、外径板７を利用すること
でコンピュータを導入する必要がなくなり、ソフト製作
やハード開発にかかる人件費が節約でき、その結果、こ
のような低価格化が実現し得るのである。現状において
は、光ファイバー巻き線機で、本発明装置と同様の効果
を得ようとすると、６００万円〜数千万円の設備投資が
必要であるのに対して、本発明装置ではコスト面で数百
倍程度のコストパフォーマンスが得られる。なお、本発
明は、外径情報伝達手段として外径板７を利用するもの
に限られず、後述するように、レーザとコンピュータを
組み合わせたような構成であってもよい。

【００１８】次に、上記第１の実施例の変形例を説明す
ると、線材供給手段である送り出しドラム２は、前述し
た図９に示すようなターンテーブル１０２のようなもの
でもよく、線材１０が安定して供給できる構造を持つ形
態であればよい。光ファイバーなどの細い線材の巻き取
りにおいて、１０ｍ以下の長さの場合、一度、線材を床
の上に自然に垂らしてから、ゆっくりと巻き取りドラム
３に巻き取るということが行なわれており、このような
原始的な線材供給手段であっても短尺の線材の巻き取り
には採用し得る。同様にして、線材巻き取り手段である
巻き取りドラム３においては、電線巻き機で一般的に利
用されている、パラソルと呼ばれる機械であってもよ
く、安定して確実に線材を巻き取ることができる手段で
あるならば、装置の形状や利用形態に応じて種々の構成
を採用し得る。

【００１９】また、本装置における、補助動力機構１４
と整列巻用トラバーサ１２の取り付けは、適宜選択が可
能である、補助動力機構１４を利用しないときは、その
取り付け場所にスタンド１５を設けておけばよい。ま
た、本装置を利用してタバ取りされた線材１０の巻き取
りも可能である。その場合は、スタンド１５と送り出し
ドラム２と補助動力機構１４を撤去した場所、又は、架
台１の適当な空間に、図９のターンテーブル１０２を設
け、そのターンテーブル１０２にタバ取り品を載せるこ
とで行なえる。また、この形態の装置においては、床の
上に垂らした線材１０の巻き取りも可能である。

【００２０】図３は、第２実施例による線材巻き取り装
置の外観図である。この第２実施例においては、手動ハ
ンドル４が巻き取りドラム３とは、別に取り付けられて
おり、手動による振動や衝撃が、直接、巻き取りドラム
３に伝わらないように工夫されており、第１実施例の装
置よりもさらに高精度の巻き取りが可能となる。なお、
伝導機構６の動力伝達要素は図示していないが、手動ハ
ンドル４と巻き取りドラム３とは動力伝達機構を介して
連結されている。また、整列巻用トラーバーサ１２を省
略しているが、これは後で取り付け可能である。

【００２１】図４は、第３実施例による線材巻き取り装
置の要部外観図である。第３実施例は、第２実施例の装
置を改良し、外径情報伝達手段として用いられている外
径板７を巻き取りドラム３と同軸に配置したもので、巻
き取りドラム３のサイズが変更された際に、外径板７を
交換するのを忘れることを防止する効果がある。また、
構造の簡素化と取り扱いが容易となる効果もある。手動
ハンドル４は、第１実施例と同様に巻き取りドラム３と
同軸でも、第２実施例と同様な構成であってもよい。

【００２２】図５は、第４実施例による線材巻き取り装
置の概念図である。この実施例の装置は、外径情報伝達
手段としてベルト伝導を利用しており、巻き取りドラム
３と外径板７と手動ハンドル４は連結軸２０により連結
され、外径板７と伝導プーリ１７とはベルト１８が掛け
られ、そのベルト１８の移動量を計測ローラ８と計尺器
９で計測することで条長を求めるものである。この実施
例の装置は、外径板７に計尺ローラ８を駆動するベルト
１８を直接、掛けている点が第１及び第２実施例と異な
るが、計尺ローラ８と計尺器９の動作は同じである。こ
の構成によれば、計測ローラ８と計尺器９は、基本的に
図９と同じ構造を持つ計尺ローラ１０３と計尺器１０６
が利用でき、比較的コストパフォーマンスが良い。

【００２３】図６は、第５実施例による電気的な外径情
報伝達手段を利用した場合の計尺器９の構成図を示す。
この実施例は、計尺器９を機械的なカウンタで構成する
のではなく、電気的なカウンタで構成したもので、巻き
取り軸５の回転をセンサ３１（又はエンコーダ）及びカ
ウンタ３２で検出するようにしたものである。演算装置
３３は、カウンタ３２の出力による累積回転角と外径情
報伝達手段からの電気信号による巻き取りドラム３の外
径情報（数値）入力に基づいて線材の条長の算出を行な
い、演算結果である条長は表示器３４により表示され
る。演算装置３３への入力は、外径情報に代えて、予め
決められた巻き取りドラム３の種別に応じて選択される
選択スイッチの入力でもよい。

【００２４】図７、図８は、電気的な外径情報伝達手段
の具体例を示す図である。図７はレーザを用いた場合、
図８はエンコーダを用いた場合である。図７において、
レーザ装置４１からの点状のレーザ光は、スキャナ光学
系４２で線状のビーム光、すなわち、ビームライン４３
に変換される。このビームライン４３は、巻き取りドラ
ム３に図示のように照射され、巻き取りドラム３のサイ
ズをラインセンサ４４に伝える。すなわち、巻き取りド
ラム３の胴径部分にビームライン４３がかかるようにセ
ットすれば、ドラムの陰がラインセンサ４４に投影さ
れ、巻き取りドラム３の外径情報が電気信号に変換され
る。この電気信号は、図６に示す電気的な計尺器９に入
力され、条長計測に利用される。

【００２５】図８に示す例は、巻き取りドラム３の胴径
部分に回動自在な計測アーム４５を当て、エンコーダ４
６の基準点からの計測アーム４５の移動量から、巻き取
りドラム３の胴径を求めるもので、図中では、その移動
量をθとして表わしている。こうして求められた移動量
は、カウンタ３２で外径情報の電気信号として図６に示
した演算装置３３に伝送され、条長計測が行なわれる。
この方式での利用法は２通り有り、一つは、計測アーム
４５を巻き取り前に巻き取りドラム３に当て、外径情報
を演算装置３３に伝送したことを確認してから、計測ア
ーム４５を格納する方法と、もう一つは、計測アーム４
５に回転抵抗の小さいコマを取り付け、巻き取り中も継
続して外径監視を続けるという方法である。また、巻き
取りドラム３の代わりに外径板７を用い、これに計測ア
ーム４５を当てるようにしても構わない。

【００２６】本発明は、上記実施例構成に限られるもの
ではなく種々の変形が可能である。例えば、計尺器のギ
ヤ比を変更して、外径板のサイズを巻き取りドラムと異
なる直径としたり、線材巻き取り手段や線材供給手段
に、魚釣用のリールを利用したり、トランスのような電
気コイルを巻き付ける装置を応用することも可能であ
り、さらには、手動力と協調運転（同期運転）が可能な
動力や緩衝装置などを組み込むことなどで例示されるよ
うに、本発明の趣旨を超えることなく、所定の技術機能
を有する装置、回路、手段並びにそれらの構成を併用
し、又は置き代えるといったことも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明の線材巻き取り装置
においては、巻き取りドラムの外径情報を非接触な手法
でなる外径情報伝達手段を用いて、正確に計測手段に伝
達可能であり、線材に傷を付けたり断線を起こすことな
く、線材を巻き取りつつ信頼性の高い条長計測を行うこ
とができる。特に、光ファイバーや金線、外径１ｍｍ以
下のエナメル線などの低強度の細線を断線することなく
条長計測を行うことができる利点がある。また、外径情
報伝達手段として、巻き取りドラムと同径の外径板を利
用することにより、構成を大幅に簡素にでき、安価な装
置を実現できる。また、外径情報伝達手段により伝達さ
れた巻き取りドラムの外径情報と巻き取りドラムの回転
数とを基に、線材の巻き取り長さを演算により求めるこ
とにより、線材と非接触な手法で、線材の巻き取り長さ
を計測することができる。この外径情報伝達手段として
は、光学的又は機械的な計測装置を用いることができ、
外径情報を電気信号とし、この電気信号を用いて、低強
度の細い線材に傷を付けたり断線を起こすことなく、信
頼性の高い条長計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による線材巻き取り装置の
外観図である。

【図２】線材巻き取り装置の動力伝達要素である伝導機
構の概略構成図である。

【図３】本発明の第２実施例による線材巻き取り装置の
外観図である。

【図４】本発明の第３実施例による線材巻き取り装置の
要部外観図である。

【図５】本発明の第４実施例による線材巻き取り装置の
概念図である。

【図６】本発明の第５実施例による電気的な外径情報伝
達手段を利用した場合の計尺器の構成図である。

【図７】電気的な外径情報伝達手段の具体例を示す構成
図である。

【図８】電気的な外径情報伝達手段の具体例を示す構成
図である。

【図９】従来の線材巻き取り機の外観図である。

【符号の説明】

２ 送り出しドラム ３ 巻き取りドラム ４ ハンドル ５ 巻き取り軸 ６ 伝導機構 ７ 外径板（外径情報伝達手段） ８ 計尺ローラ（計測手段） ９ 計尺器（計測手段） １０ 線材 １１ 計尺軸 ３１ センサ ３２ カウンタ ３３ 演算装置（計測手段） ４２ スキャナ光学系（外径情報伝達手段） ４４ ラインセンサ（外径情報伝達手段） ４５ 計測アーム（外径情報伝達手段） ４６ エンコーダ（外径情報伝達手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線材を巻き取りドラムに巻き取りつつ、
   線材の長さを計測する線材巻き取り装置において、 前記巻き取りドラムの外径情報を該巻き取りドラムとは
   別部位に伝達する外径情報伝達手段と、 前記外径情報伝達手段を基に、その累積回転角を計測す
   ることにより、線材の巻き取り長さを計測する計測手段
   とを備えたことを特徴とする線材巻き取り装置。
2. 【請求項２】 上記外径情報伝達手段は、上記巻き取り
   ドラムと同径で、動力伝達要素を介して連結された比例
   等価円板であることを特徴とする請求項１に記載の線材
   巻き取り装置。
3. 【請求項３】 線材を巻き取りドラムに巻き取りつつ、
   線材の長さを計測する線材巻き取り装置において、 前記巻き取りドラムの外径情報を伝達する外径情報伝達
   手段と、 前記外径情報伝達手段により伝達された巻き取りドラム
   の外径情報と前記巻き取りドラムの回転数とを基に、線
   材の巻き取り長さを演算により求める計測手段とを備え
   たことを特徴とする線材巻き取り装置。
4. 【請求項４】 上記外径情報伝達手段は、上記巻き取り
   ドラムの外径を光学的又は機械的に計測する装置でな
   り、その計測情報は電気信号とされるものであることを
   特徴とする請求項３に記載の線材巻き取り装置。