JPH1183446A - テープ状物体の厚さ測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外径測定機を用いてテープ状物体の厚さを測
定する場合のテープ状物体の傾きによる測定誤差を無く
する。 【解決手段】 テープ状光ファイバ心線１に多少の傾き
があっても、テープ状光ファイバ心線１の走行方向と直
角の方向からテープ状光ファイバ心線が傾きのない状態
で走行するとしたときのテープ状光ファイバ心線の厚さ
を見通す方向へ投射する平行ビームによって、そのまま
影の幅ａを測定し、同時に走行方向斜め方向からテープ
状光ファイバ心線の幅広の面に走行方向に垂直なスリッ
ト光を当ててその反射光を受光し、テープ状光ファイバ
心線の傾きによる反射光の受光位置の変位ｃからテープ
状光ファイバ心線の傾き角θを算出して、前記の影の幅
ａと傾き角θから、テープ状光ファイバ心線の真の厚さ
ｔを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行するテープ状
光ファイバ心線等のテープ状物体の厚さの測定方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバケーブルに使用されるテープ
状光ファイバ心線として一般的なものは、図４に示す断
面を有するもので、平行に配置された複数本の光ファイ
バ心線１１に紫外線硬化型樹脂の一括被覆１２を施した
ものである。なお、光ファイバ心線１１としては、シン
グルモードガラスファイバに紫外線硬化型樹脂を施した
ものが多く使用されている。また、一括被覆の長い方の
外径は幅Ｗと呼ばれ、短い方の外径は厚さｔと呼ばれる
ことが多い。

【０００３】このようなテープ状光ファイバ心線は一般
に図５のような工程で製造される。図５において、Ｎ本
の光ファイバ心線５１はそれぞれリール５２から繰り出
され、ダンサーロール５３にて数十ｇ程度の張力を加え
られて、ガイドリール５４及び５５に導かれる。ガイド
リール５４、５５で光ファイバ心線５１は平行に配列さ
れ、塗布装置５６にて紫外線硬化型樹脂が光ファイバ心
線５１上に一括塗布される。なお、５７は紫外線硬化型
樹脂の供給装置である。

【０００４】一括塗布された線は紫外線照射炉５８に入
り一括塗布された樹脂が硬化され、テープ状光ファイバ
心線５９となる。その後テープ状光ファイバ心線５９
は、ガイドローラ６０、送り出しキャプスタン６１、張
力制御ダンサーローラ６２を経て、巻き取り装置６３に
よってリール６４に巻き取られる。

【０００５】光ファイバケーブルを製造するに当たって
は、テープ状光ファイバ心線は溝付きスペーサに溝内に
積層して収納されるが、テープ状光ファイバ心線の紫外
線硬化型樹脂からなる一括被覆の厚さが長さ方向に均一
でないと、その上に積層されるテープ状光ファイバ心線
は光ファイバケーブル内で不規則な曲がりを生じ、光フ
ァイバの伝送特性が悪化する。

【０００６】そのため、テープ状光ファイバ心線の一括
被覆の厚さが長さ方向に均一であるか否かのチェックが
必要であり、前記のテープ状光ファイバ心線の製造工程
においてガイドローラ６０の付近に、機械式あるいは光
学式の厚さ測定機を設置してテープ状光ファイバ心線の
厚さｔを連続的に測定することが行われる。

【０００７】機械式の場合、線速が大きくなると応答速
度が追いつかないといった問題、被覆が柔らかいと測定
機の圧力で変形するといった問題があり、精度が良くな
いので、光学式の測定機が一般的に使われる。光学式の
測定機としては、アンリツ株式会社製のＫＬ１５２Ａ外
径測定機があるが、これは図６のような装置で平行ビー
ム発生部２１から平行ビーム２２を発し被測定物２４の
側面から照射し、受光部２３での受光データから被測定
物の影の幅を算出するもので、被測定物が丸い線材であ
るときにはその外径を求めることが出来るので外径測定
機と呼ばれている。

【０００８】この測定機を使えばテープ状光ファイバ心
線の場合も、テープ状光ファイバ心線の厚さｔ又は幅Ｗ
の測定が可能である。即ち、図７（Ａ）のようにテープ
状光ファイバ心線の厚さを見通す方向に平行ビームを投
射するように設置すればテープ状光ファイバ心線１の厚
さｔの測定が出来、測定機を図７（Ｂ）のように９０度
回転させてテープ状光ファイバ心線の幅を見通す方向に
平行ビームを投射するように設置すれば、テープ状光フ
ァイバ心線１の幅Ｗの測定が出来る。

【０００９】しかし、外径測定機等を設置するためにガ
イドローラ等の装置に間隔を設けると、その間でテープ
状光ファイバ心線は完全な真直状態では走行せず、振動
を生ずるとか、わずかに捻れるということが起こる。

【００１０】一方、上述した外径測定機を水平に設置し
てテープ状光ファイバ心線の厚さｔを正確に測定するに
は、測定個所においてテープ状光ファイバ心線は図７
（Ａ）のように完全に常に水平状態でなければならな
い。丸い線材の場合は捻れが生じても外径は変わらない
ので外径測定には支障が生じないが、テープ状光ファイ
バ心線の場合には捻れが生じると図２のように被測定物
２５は傾くので影の幅は実際のテープ状光ファイバ心線
の厚さよりも大きくなって誤差を生じ、この方法では精
度の良い測定をすることが出来ない。３８０μｍの厚さ
のテープ状光ファイバ心線を測定した場合、約２０〜３
０μｍ程度実際の厚さよりも厚く測定されることがあ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来から使用されてい
る光学式の外径測定機を、テープ状光ファイバ心線の厚
さ測定に使用する場合には、テープ状光ファイバ心線の
走行における捻れによるテープの傾きがないようにしな
ければ正確な測定はできない。しかし、捻れを完全にな
くするには、ガイドローラの間隔を狭くするか、ガイド
ローラ間の張力を大きくする必要があるが、前者は測定
機の設置に支障が生じ、後者はテープ状光ファイバ心線
の特性に悪影響をもたらす恐れがある。本発明は、テー
プ状光ファイバ心線に捻れが発生し、テープ状光ファイ
バ心線が多少傾いても正確なテープ状光ファイバ心線の
厚さを測定することが可能な方法及び装置を提供するも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明においては、テー
プ状光ファイバ心線に多少の傾きがあっても、テープ状
光ファイバ心線の走行方向と直角の方向からテープ状光
ファイバ心線が傾きのない状態で走行するとしたときの
テープ状光ファイバ心線の厚さを見通す方向へ投射する
平行ビームによって、そのまま影の幅を測定し、同時に
走行方向斜め方向からテープ状光ファイバ心線の幅広の
面に走行方向に垂直なスリット光を当ててその反射光を
受光し、テープ状光ファイバ心線の傾きによる反射光の
受光位置の変位からテープ状光ファイバ心線の傾き角を
算出して、前記の影の幅と傾き角から、テープ状光ファ
イバ心線の真の厚さを算出する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、テープ状光ファイバ心線
１が水平方向からわずかに傾いている場合の、水平方向
又は垂直方向に平行な平行ビームによって生じる影の幅
と傾きの関係を求める図である。テープ状光ファイバ心
線の形状は両端が半円で幅方向に両面は平行であるの
で、テープ状光ファイバ心線の真の厚さをｔ、真の幅を
Ｗとし、テープ状光ファイバ心線の傾きがないとしたと
きの厚さを見通す方向（図１では水平方向）からの傾き
をθ、傾きがある場合の水平方向（傾きがないとしたと
きのテープ状光ファイバ心線の厚さを見通す方向）の影
の幅をａ、垂直方向（傾きがないとしたときのテープ状
光ファイバ心線の幅を見通す方向）の影の幅をｂとする
と、 ａ＝（Ｗ−ｔ）ｓｉｎ｜θ｜＋ｔ ｂ＝（Ｗ−ｔ）ｃｏｓ｜θ｜＋ｔ という関係が成り立つ。

【００１４】なお、水平方向の影の幅ａは、図２のよう
に水平方向に設置した外径測定機の平行ビーム発生部２
１、受光部２３間の平行ビーム２２のところにテープ状
光ファイバ心線２５を通過させて測定する。また、垂直
方向の影の幅ｂは外径測定機を９０度回転して設置すれ
ば同様にして測定が出来る。

【００１５】また、上記の式からｔ及びＷを求めると、 ｔ＝（ａ×ｃｏｓ｜θ｜−ｂ×ｓｉｎ｜θ｜）／（ｃｏ
ｓ｜θ｜−ｓｉｎ｜θ｜） Ｗ＝（ｂ−ｂ×ｓｉｎ｜θ｜−ａ＋ａ×ｃｏｓ｜θ｜）
／（ｃｏｓ｜θ｜−ｓｉｎ｜θ｜） となる。通常θは大きくても２°（０．０３５ｒａ
ｄ．）程度と極く小さいので、近似式としては、 ｔ＝（ａ−ｂ×｜θ｜）／（１−｜θ｜）……（１） Ｗ＝ｂ ……（２） で求めることが出来る。

【００１６】なお、テープ幅ｂの誤差が厚さｔに与える
影響は少ないので、傾きとは無関係なテープ状光ファイ
バ心線の幅の設計値を使って一定値Ｗｏとすることも出
来る。その場合、（１）式は、 ｔ＝（ａ−Ｗｏ×｜θ｜）／（１−｜θ｜）……（３） と書き換えられ、Ｗｏが一定なので、ａとθが分かれば
ｔを計算で求めることが出来る。従って、ｂを測定する
ために設置した垂直方向の外径測定機は、テープ状光フ
ァイバ心線の厚さの測定においては必ずしも必要でな
い。しかし、幅Ｗが設計値通りであるか否かをチェック
するために垂直方向の外径測定機を設置するのなら有効
である。勿論、垂直方向の外径測定機を設置している場
合は、（１）式によりｔを求めることが望ましい。

【００１７】次に、テープ状光ファイバ心線の傾き角の
測定方法について説明する。傾き角の測定装置は、厚さ
測定用の外径測定機に近接して設置し、傾き角が厚さを
測定したときと変わらないうちに測定する。図３（Ａ）
は傾き角を測定する装置の原理図で、テープ状光ファイ
バ心線３４の走行方向に対して斜め方向から光源３１か
ら出た光をレンズ３２にて平行ビームにして、テープ状
光ファイバ心線の長手方向に対して垂直な方向のスリッ
ト３３にてスリット光にして、テープ状光ファイバ心線
３４の幅広の表面３４ａに当てる。なおスリット光は、
表面３４ａの照射個所３５にて反射し、ＣＣＤ受光部３
６にて受光する。

【００１８】図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、前スリット光
の反射光をテープ状光ファイバ心線３４の走行方向に対
して垂直な平面へ正射した図であって、ＣＣＤ受光部３
６にて測定される受光パワーの分布を合わせて示す。テ
ープ状光ファイバ心線３４に傾きが無い場合には、図３
（Ｂ）のようにＣＣＤ受光部３６にはテープ状光ファイ
バ心線３４の位置の真上に受光パワーのピーク中央部が
現れるが、テープ状光ファイバ心線３４が水平方向に対
して角度θだけ傾いている場合には、図３（Ｃ）のよう
にテープ状光ファイバ心線３４の真上からｃだけずれた
位置に受光パワーのピーク中央部が現れる。テープ状光
ファイバ心線３４とＣＣＤ受光部３６との距離をｄとす
ると、ｃ＝ｄ×ｔａｎ｜２θ｜という関係が成り立つ。
この場合も通常はθは小さいので、 ｃ＝ｄ×｜２θ｜ ……（４） となる。

【００１９】また、上記（３）及び（４）式から、 ｔ＝（２ａｄ−Ｗｃ）／（２ｄ−ｃ） ……（５） が成立し、ａ、ｃが分かれば、Ｗ、ｄは一定なのでｔは
計算で求めることが出来る。

【００２０】なお以上の説明では、被測定物体をテープ
状光ファイバ心線として説明してきたが、被測定物体は
テープ状の物体であればテープ状光ファイバ心線に限る
ものではない。但し、テープ状物体の断面形状が細長い
長方形であれば、テープの端部が半円でなく角ばってい
るので、上記の（３）及び（５）式は、 ｔ＝ａ−Ｗ×｜θ｜ ｔ＝（２ａｄ−Ｗｃ）／２ｄ として計算する必要がある。

【００２１】

【発明の効果】本発明においては、テープ状物体に多少
の傾きがあっても、その物体の走行方向と直角の方向か
らテープ状物体が傾きのない状態で走行するとしたとき
のテープ状物体の厚さを見通す方向へ投射する平行ビー
ムによって、そのまま影の幅ａを測定し、同時に走行方
向斜め方向からテープ状物体の幅広の面に走行方向に垂
直なスリット光を当ててその反射光を受光し、テープ状
物体の傾きによる反射光の受光位置をテープ物体の走行
方向に垂直な平面へ正射したときの変位ｃからテープ状
物体の傾き角θを算出して、前記の影の幅と傾き角か
ら、テープ状物体の真の厚さを算出することとしたの
で、走行するテープ状物体の厚さを連続して測定するこ
とが可能であり、局部的な厚さ変動を見過ごすことが無
くなる。また、外径測定機、ＣＣＤ受光部等市販の測定
機を組み合わせるだけで、精度の良い測定が連続して可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】テープ状光ファイバ心線の傾き角と水平方向の
平行ビームで生じる影の幅との関係を示す図である。

【図２】傾いたテープ状光ファイバ心線を水平方向の平
行ビームを有する外径測定機で測定した場合を示す図で
ある。

【図３】テープ状光ファイバ心線の傾き角を測定する図
であって、（Ａ）はスリット光の反射状態を測定する原
理図、（Ｂ）はテープ状光ファイバ心線が傾いていない
場合の受光パワーのピーク位置を示す図、（Ｃ）はテー
プ状光ファイバ心線が傾いている場合の受光パワーのピ
ーク位置を示す図である。

【図４】テープ状光ファイバ心線の断面図である。

【図５】テープ状光ファイバ心線の製造工程を示す図で
ある。

【図６】外径測定機の原理図である。

【図７】外径測定機をテープ状光ファイバ心線の測定に
適用した場合を示す図であって、（Ａ）は厚さを見通す
方向に平行ビームで厚さを測定する場合を、（Ｂ）は幅
を見通す方向の平行ビームで幅を測定する場合を示す。

【符号の説明】

１：テープ状光ファイバ心線 Ｗ：テープ状光ファイバ心線の幅 ｔ：テープ状光ファイバ心線の厚さ ａ：傾きがないとしたときの厚さを見通す方向の平行ビ
ームによる影の幅 ｂ：傾きがないとしたときの幅を見通す方向の平行ビー
ムによる影の幅 θ：傾き角 １１：光ファイバ心線 １２：一括被覆 ２１：平行ビーム発生部 ２２：平行ビーム ２３：受光部 ２４：被測定物 ２５：テープ状光ファイバ心線 ３１：光源 ３２：レンズ ３３：スリット ３４：テープ状光ファイバ心線 ３４ａ：テープ状光ファイバ心線の表面 ３６：ＣＣＤ受光部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行するテープ状物体の厚さを測定する
   方法において、少なくともテープ状物体の走行方向と直
   角の方向であってかつテープ状物体が傾きのない状態で
   走行するとしたときのテープ状物体の厚さを見通す方向
   から投射する平行ビームによって得られるテープ状物体
   の影の幅ａを測定し、前記測定位置と近接した位置にお
   いてテープ状物体の幅方向に長軸を有するスリット光を
   テープ状物体に投射して反射光の位置のずれからテープ
   状物体の傾き角θを検出し、ａ及びθからテープ状物体
   の厚さを算出することを特徴とするテープ状物体の厚さ
   測定方法。
2. 【請求項２】 走行するテープ状物体の厚さを測定する
   装置において、テープ状物体の走行方向と直角の方向で
   あってかつテープ状物体が傾きのない状態で走行すると
   したときのテープ状物体の厚さを見通す方向から投射す
   る平行ビームを有する外径測定機と、前記外径測定機と
   近接して設置されたテープ状物体の幅方向に長軸を有す
   るスリット光をテープ状物体に投射するスリット光投射
   装置と、スリット光の位置ずれを測定するＣＣＤセンサ
   と、外径測定装置及びＣＣＤセンサの測定結果を基にテ
   ープ状物体の厚さを算出する算出装置を有することを特
   徴とするテープ状物体の厚さ測定装置。