JP2004175472A - 線状体の巻取り装置及び巻取り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ等の線状体を安定した状態で巻取ることができる、簡単な構成の巻取り装置及び巻取り方法を提供する。
【解決手段】線状体の巻取り装置は、キャプスタン１１、ガイドローラ１２、ダンサ部ガイドローラ１３、ダンサローラ１４、巻取りトラバースローラ１９、ダンサアーム１６、アーム支点１５、調整ウェイト１７、張力測定装置２０、巻取りボビン２２から構成される。線状体の張力は、張力測定装置２０により常時監視されており、光ファイバの巻取り速度が上昇して、巻取り張力が大となった場合、制御装置２１は設定された張力値と比較し、制御信号をリニアシリンダ機構１８に出力し、調整ウェイト１７をアーム支点１５から離れるように移動する。逆に、巻取り張力が小となった場合、調整ウェイト１７をアーム支点１５に近づくように所定位置に移動する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ等の線状体を巻取る線状体の巻取り装置及び巻取り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ等の線状体を製造するには、線引機を用い、光ファイバ母材から光ファイバ素線を線引きし、被覆を施した後、抗張力のテストをし、巻取りボビンに巻取っている。線状体が光ファイバの場合、単一の光ファイバ母材から数１００ｋｍ程度の光ファイバが連続して製造されるが、途中において製造を休止することができないため、製造された光ファイバを連続して高速に巻取る必要がある。
【０００３】
線状体を高速で巻取る場合、低速で巻取る場合に比べて種々の問題がある。特に、光ファイバのような線状体を高速で巻取る場合には、巻取り張力が巻取り経路で通過するガイドローラ等のベアリング部の回転抵抗の増大、空気抵抗の増大等により大きくなりやすく、ボビンに巻取られた光ファイバが相互に圧迫されて、光ファイバの伝送損失が増加する。
【０００４】
図８は、従来例１の線状体の巻取り装置を示す概略斜視図である（特許文献１参照）。従来例１の線状体の巻取り装置は、線状体１１１をガイドするガイドローラ１１２と、ガイドローラ１１２の鉛直方向に設けられたスクリーニング張力付加用ダンサローラ１１３とが設けられている。ダンサローラ１１３はダンサローラアーム回転用軸受け１１４に設けられたダンサローラ軸１１５を中心としてアーム１１６を介して回転自在とされ、該アーム１１６の軸方向に移動自在のウェイト１１７を所定位置に配して線状体に張力を与えている。
【０００５】
従来例１の巻取り装置は、線状体１１１の巻取りボビン１１９への巻取り張力を一定に保つため、及び線状体が巻取られる巻取りボビン１１９上で巻太りに対する制御のためにダンサローラ１１３を用いている。このダンサローラ１１３は線状体１１１の走行前にあらかじめウェイト１１７を所定位置に設定することで、線状体１１１に掛かる張力を設定し、線状体１１１の走行中においてはその巻取り張力を可変にして連続的に制御することなく巻取りを行っている。
【０００６】
また、図９は、従来例２の線状体の巻取り装置を示す概略斜視図である（特許文献１参照）。従来例２の線状体の巻取り装置は、従来例１の巻取り装置と同様に、線状体２１１をガイドするガイドローラ２１２と、このガイドローラ２１２の鉛直方向に張力付加用ダンサローラ２１３が設けられている。このダンサローラ２１３はトルクモータ２２１の回転軸と同軸に設けられたダンサローラ軸２１５を中心としてアーム２１６を介して回動自在とされる。トルクモータ２２１によってダンサローラ２１３のダンサローラ軸２１５にトルクを発生させ、巻取り途中においても当該ダンサローラ２１３に所定のモーメントを与えて上下動させ、ダンサローラのアーム回転軸回転角検出器２１８で検出しつつ線状体２１１に張力を付与している。
【０００７】
従来例２の線状体の巻取り装置は、走行中の線状体２１１の張力を張力検出器２２２により測定し、その張力値を張力制御装置２２３にフィードバックし、アームのダンサローラ軸に設けられたトルクモータ２２１を制御することにより、常に走行中の線状体２１１の張力を、一定または任意に制御できるものである。
【０００８】
また、図１０は、従来例３の線状体の巻取り装置を示す概略斜視図である（特許文献２参照）。
従来例３の線状体の巻取り装置では、光ファイバ３０２は、キャプスタン３０１で一定速度で引取られ、巻取り速度を制御するためのダンサローラ３０６、巻取り方向に駆動する巻取り張力緩和装置３１０を介して巻取り機３０３に装着されたボビン３０４に巻取られるようになっている。
【０００９】
ダンサローラ３０６には、ローラ位置を検出する検出器３０７と、ダンサローラ３０６を摺動させるのに十分な大きな張力を与える重り３０８が設けられている。検出器３０７の信号は制御装置３０９を介して巻取りモータ３０５にフィードバックされ、これによって巻取り速度が制御されている。
【００１０】
巻取り張力緩和装置３１０は、スピードコントロールモータ３１１、伝達トルクを外部から調整可能なクラッチ３１２、光ファイバにエネルギーを付与するホイール３１３、伝達トルク調整用ボリューム３１４とによって構成されている。
【００１１】
従来例３の線状体の巻取り装置によれば、巻取り点での光ファイバの張力を低くし、しかも巻取り張力の大きさを自由に設定することが可能になるので、巻取った光ファイバに加わる圧力が小さくなり、１．５μｍ以上の長波長域での伝送ロスの異常がない良好な伝送特性をもった光ファイバが生産可能となるものである。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−２５５８８５号公報（図１、図３）
【特許文献２】
特開昭６３−２８８９２８号公報（図１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例で示したように、光ファイバ等の線状体の巻取り装置において、巻取り張力を調整する方法としては、ダンサローラを支持するアームに設けられたウェイトの位置を調整する（従来例１）、ダンサローラを支持するアームに付加する張力付加トルクを調整する（従来例２）、ダンサローラを支持するアームに設けられたウェイトの重量を調整する、ダンサローラより下流側のローラを補助的に駆動調整する（従来例３）、といった方法が採用されている。
【００１４】
しかしながら、従来の線状体の巻取り装置では、線状体の走行中において調整ウェイトの位置や重量を調整することができず、またダンサローラを支持するアームの張力付加トルクを調整できるとしても装置の簡単さ、調整の容易さの点で十分とはいえない。
【００１５】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、光ファイバ等の線状体を一定または任意の張力で安定した状態で巻取ることができる簡単な構成の巻取り装置及び巻取り方法を提供することを目的とする。
【００１６】
また、線状体走行中に検出された張力値に基づいて、ウェイトの位置を線状体走行中に制御することにより、巻取り張力が変動しても迅速に応答し、所定の張力で高速に巻取ることが可能なコンパクトな構成の巻取り装置を提供することを目的とする。
【００１７】
さらに、ダンサローラを支持するダンサアームに設けられたウェイトの位置制御と、ダンサローラ軸にトルクを付与するトルク制御とを併用することによって、線状体の張力を広い範囲に亘って制御することができる巻取り装置及び巻取り方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の線状体の巻取り装置は、線状体を繰り出すキャプスタンと、キャプスタンによって繰り出された線状体に張力を付与するダンサローラと、線状体の巻取り張力を測定する張力測定装置と、線状体を巻取るボビンからなる線状体の巻取り装置であって、ダンサローラは移動自在なウェイトを有するアームに支持され、ウェイトの位置は張力測定装置によって測定された巻取り張力値に基づいて制御されることを特徴とする。線状体走行中に検出された張力値に基づいて、ウェイトの位置を線状体走行中に制御することにより、巻取り張力が変化しても一定張力で巻取ることが可能な簡単でコンパクトな構成の巻取り装置が得られる。
【００１９】
また、本発明の線状体の巻取り方法は、線状体をキャプスタンによって繰り出し、キャプスタンによって繰り出された線状体に移動自在なウェイトを有するアームに支持されたダンサローラによって張力を付与し、張力測定装置により線状体の巻取り張力を測定した後、ボビンに巻取る線状体の巻取り方法であって、ウェイトの位置は張力測定装置によって測定された巻取り張力値に基づいて制御されることを特徴とする。線状体走行中に検出された張力値に基づいて、調整ウェイトの位置を線状体走行中に制御することにより、巻取り張力が変化しても一定張力で安定した状態で巻き取ることが可能な巻取り方法が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、実施例１の線状体の巻取り装置を示す概略図である。光ファイバ等の線状体の巻取り装置は、キャプスタン１１、ガイドローラ１２、ダンサ部ガイドローラ１３、ダンサローラ１４、巻取りトラバースローラ１９、巻取りボビン２２等から構成される。光ファイバ等の線状体１０は、図示しない線材繰り出し手段（例えば、線引き装置）から繰り出され、キャプスタン１１によって所定速度に巻取り制御されながら繰り出され、ダンサ部ガイドローラ１３とダンサローラ１４からなるダンサ部に送り出される。
【００２１】
ダンサローラ１４は転がり抵抗の少ない軸受けを介してダンサローラ軸に支持され、またダンサローラ軸はアーム支点１５によって支持されたダンサアーム１６の先端に固定されている。このため、ダンサローラ１４はダンサ部における線状体１０の張力に応じて上下動し、ダンサローラ１４はアーム支点１５を中心に揺動するよう構成されている。線状体１０に所定の張力を付与するのにダンサローラ１４とダンサアーム１６の重量では不足する場合、ダンサローラ１４に適宜重量のウェイトが付加される。
【００２２】
ダンサアーム１６のダンサローラ１４と反対側には、調整ウェイト１７がダンサアーム１６に沿って摺動自在に設けられており、調整ウェイト１７はダンサアーム１６上に支持された油圧又は空気圧駆動のリニアシリンダ機構１８のピストンロッドに連結され、適宜の位置に設定することができる。調整ウェイト１７の重量、移動距離等は線状体１０に加えられる張力の大きさ、張力調整する範囲、ダンサアームの構成等に応じて適宜選定される。
【００２３】
ダンサ部ガイドローラ１３と巻取りトラバースローラ１９間には、張力測定装置２０が設けられており、光ファイバ等の線状体１０の巻取り張力は張力測定装置２０により常時監視されており、張力値が制御装置２１に入力され設定された張力値と比較されている。光ファイバ等の線状体１０の巻取り速度が上昇し、各ローラの回転抵抗が大となった等の理由により、巻取り張力が増加した場合、制御装置２１は測定された張力値と設定された張力値と比較しその差に応じた制御信号を出力し、リニアシリンダ機構１８の制御部が調整ウェイト１７をアーム支点１５から離れるように移動し、巻取り張力を減少させる。逆に、巻取り速度が低下した等の理由により、巻取り張力が減少した場合、調整ウェイト１７をアーム支点１５に近づくように移動し、巻取り張力を増加させる。
【００２４】
張力測定装置２０を出た光ファイバ等の線状体１０は、線状体１０の移動方向の前後方向に移動する巻取りトラバースローラ１９に案内され、巻取りボビン２２に所定張力で層状に巻取られる。
【００２５】
なお、実施例１の線状体の巻取り装置では、調整ウェイト１７の直線移動機構をリニアシリンダ機構１８によって形成したが、十分な応答速度を有するものであれば、送りモータによって回転駆動する送りネジと調整ウェイトに形成された雌ネジからなるネジ機構、ラックピニオン機構、リニアモータ機構等を用いて構成することもできる。
【００２６】
また、実施例１の線状体の巻取り装置では、移動自在な調整ウェイト１７が、ダンサアームのアーム支点１５を中心としてダンサローラ１４と反対側に設けられている例を示したが、ダンサローラ１４と同じ側に設けることも可能であり、このようにすればダンサアーム１６の全長をより短縮することが可能となる。
【００２７】
（実施例２）
図２は、実施例２の線状体の巻取り装置を示す概略図である。実施例２の線状体の巻取り装置は、キャプスタン１１、ガイドローラ１２、固定側であるダンサ部ガイドローラ１３、移動側であるダンサローラ１４、張力測定装置２３を設置した巻取りトラバースローラ１９、巻取りボビン２２等から構成されている。光ファイバ等の線状体１０は、図示しない線材繰り出し手段（例えば、線引き装置）から繰り出され、キャプスタン１１によって所定速度に制御されながら繰り出され、ダンサ部ガイドローラ１３に送り出される。
【００２８】
実施例２の線状体の巻取り装置においては、ダンサアーム１６の一端はダンサローラ１４のダンサローラ軸が回転自在に支持され、他端はアーム支点１５に軸支されている。したがって、調整ウェイト１７はアーム支点１５に対しダンサローラ１４と同じ側に設けられ、ダンサアーム１６上に設けられた送りモータ２４によって回転駆動される送りネジ２５と調整ウェイト１７に形成された雌ネジからなる直線移動機構によって適宜の位置に移動して、設定することができる。
【００２９】
図３は、ダンサアーム１６に対するダンサローラ１４の取り付け部の詳細を一部断面して示す図である。図３に示す例では、２連のダンサローラ１４−１，１４−２が単一のダンサローラ軸２７に回転自在に支持され、３連のダンサ部ガイドローラ１３との間に、２ターンの光ファイバ等の線状体１０が巻回されることになる。ダンサローラ１４−１，１４−２は、それぞれの軸受け２８−１，２８−２を介してダンサローラ軸２７に回転自在に支持され、さらに、ダンサローラ軸２７は軸受け２９を介してダンサアーム１６に回転自在に支持されている。したがって、２連のダンサローラ１４−１，１４−２は線状体１０の走行に追随して回転するとともに、線状体１０の速度変動に応じてダンサアーム１６等とともに上下に移動する。
【００３０】
ダンサアーム１６及びダンサローラ１４−１，１４−２に回転自在に支持されているダンサローラ軸２７は、ダンサアーム１６に設けられた取付ブラケット３０に取り付けられた補助駆動モータ２６の出力軸２６ａにカップリング３１を介して結合されている。補助駆動モータ２６は可変速モータであって、制御装置２１によって速度制御され、ダンサローラ軸と共にダンサローラ１４−１，１４−２と独立して回転することができる。
【００３１】
図４は、軸受けの回転抵抗（Ｒ）−回転速度（Ｎ）の概略の特性を示すグラフである。一般的な軸受けの場合、軸受けの回転速度（Ｎ）が高速になると、回転抵抗（Ｒ）は急激に増加するとともに、軸受け寿命が短縮化する。回転抵抗（Ｒ）の急激な増加は、走行する光ファイバ等の線状体１０の抵抗となり、線状体を高速で巻取る際、巻取り張力をより小さくすることを困難にする。
【００３２】
ダンサローラ軸２７を回転する補助駆動モータ２６の回転速度は、張力測定装置２３によって測定される走行速度の値に基づき、制御装置２１によって制御され、ダンサローラ１４−１，１４−２の回転速度と略等しくすることによって、ダンサローラ軸２７とダンサローラ１４−１，１４−２間の軸受け２８−１，２８−２の実質的回転速度を低下させ、軸受けの回転抵抗（Ｒ）を低下させることができる。これにより、軸受けの寿命を大幅に延長することができる。
【００３３】
また、ダンサローラ軸２７の回転速度をダンサローラ１４−１，１４−２の回転速度より大きい回転速度にすると、軸受けの回転抵抗（Ｒ）を線状体張力低減方向に作用させることも可能となり、より広範囲に張力を調整することが可能となる。
【００３４】
なお、図３に示したようなダンサローラ軸２７を補助駆動モータ２６で駆動し、軸受け２８−１，２８−２の実質的回転速度お低下させ回転抵抗を低下させる手段は、ダンサ部以降巻取りボビン前のガイドローラの全てに適用可能で、この適用により、線状体の張力調整がより広い範囲で可能になる。
【００３５】
ところで、図３に示すダンサアーム１６に対するダンサローラ１４−１，１４−２の取り付け構造の場合、ダンサアームのアーム支点回りのモーメントが大きくなるので、線状体の張力を目標の張力にバランスさせるときに、カウンタウェイトを大きくする必要がある。このため、ダンサ部の慣性が大きくなり、線状体の走行速度変動時の応答が遅れる可能性がある。
【００３６】
図５は、図３に示すダンサアームに対するダンサローラの取り付け部の変形例を示し、図５（Ａ）は一部断面して示す平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。図５に示す変形例の場合、補助駆動モータ２６は出力軸２６ａがアーム支点１５の支点軸１５ａと同軸になるように取り付けられる。ダンサローラ軸２７及び補助駆動モータ２６の出力軸２６ａにはそれぞれプーリ３２，３３を設け、両プーリ間にベルト３４を張設する。このような構成により、ダンサ部の慣性が大きくなることを防止し、線状体の走行速度変動時の応答遅れを起こすことなくダンサローラ軸２７を駆動することができる。
【００３７】
実施例２の巻取り装置においても、光ファイバ等の線状体の巻取り張力は、巻取りトラバースローラ１９に設置された張力測定装置２３により常時監視され、その張力値が制御装置２１に入力されている。例えば、光ファイバ等の線状体１０の巻取り速度が上昇し、巻取り張力が増加した場合、制御装置２１は設定された張力値と比較し、その差に応じた制御信号を出力し、送りモータ２４が送りネジ２５を回転させ、調整ウェイト１７をアーム支点１５に向かう方向に移動し、巻取り張力を減少させる。逆に、巻取り速度が低下し、巻取り張力が減少した場合、調整ウェイト１７をアーム支点１５から離れる方向に移動し所定位置に設定し、巻取り張力を増加させる。
【００３８】
実施例２の線状体の巻取り装置は、ダンサアーム１６に設けられた調整ウェイト１７の位置を調整することと、ダンサローラ軸２７を補助駆動モータ２６によって駆動してダンサ部で生ずるベアリング抵抗や空気抵抗をキャンセルするようにトルクを調整することを併用するので、調整ウェイト１７の移動制御が容易になり、より広範囲に張力を制御することができる。
【００３９】
図６は、複数のガイドローラをダンサローラ軸に軸受を介して独立に回転するように連接した構成のガイドローラを用いたダンサ部の一例を示す斜視図である。実施例１、２の線状体の巻取り装置においては、２連のダンサ部ガイドローラ１３と単一のダンサローラ１４からなるダンサ部であったが、ダンサ部ガイドローラ１３を図６に示すように、複数のダンサ部ガイドローラ１３−１，１３−２，…を同一軸に回動自在に連接した構成とし、ダンサローラ１４についても複数のガイドローラ１４−１，１４−２，…を同一軸に回動自在に連接した構成とすることができる。
【００４０】
このようなダンサ部ガイドローラ１３とダンサローラ１４を用いたダンサ部の場合、ガイドローラの数が多くなるほどダンサ部に貯線される光ファイバ等の線状体の量が多くなる。また、ガイドローラ全体の回転抵抗も増大するので、巻取り側での張力も増大しがちである。したがって、ガイドローラの回転抵抗を低減する軸受けを採用し、ガイドローラ自体を軽量化する必要がある。また、ダンサローラ１４のダンサローラ軸２７は、図３に示すように、補助駆動モータ２６によって駆動し、高速巻取り時における回転抵抗を低減することが望ましい。
【００４１】
図７は、複数のガイドローラをそれぞれ異なる平行軸に支持した構成のガイドローラを用いたダンサ部の一例を示す概略図である。図４に示すダンサ部は、固定側のダンサ部ガイドローラ１３−１，１３−２，１３−３，…、移動側のダンサローラ１４−１，１４−２，…からなり、ダンサローラ１４−１，１４−２，…のそれぞれの支軸に軸受けを介してダンサアーム１６が固定される。このような構成のダンサ部の場合も、ダンサローラ１４−１，１４−２，…の数が多くなるほど、ダンサ部に貯線される光ファイバ等の線状体の量が多くなるが、ガイドローラ全体の回転抵抗も増大するので、巻取り側での張力も増大しがちである。この例の場合にも、ダンサ部ガイドローラ，ダンサローラのそれぞれの支軸を図３に示すように、補助駆動モータによって駆動することができる。
【００４２】
なお、以上の実施例においては光ファイバの巻取り装置及び巻取り方法について説明したが、光ファイバに限られるものではなく、金属、樹脂、繊維等線状体一般の巻取り装置、方法に広く適用されるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次のような効果を奏する。ダンサアームに移動自在な調整ウェイトを設け、線状体の走行中においても線状体の張力に応じて調整ウェイトの位置を移動することができるので、簡単な構成で光ファイバ等の線状体を所定張力で安定した状態で巻取ることができる巻取り装置及び巻取り方法が得られる。
【００４４】
また、ダンサローラを支持するダンサアームにおける調整ウェイトの位置を制御することと、ダンサローラ軸に付与するトルクを制御することを併用することによって、高速巻き取り時のダンサローラの回転抵抗を低減し、線状体の張力を広い範囲に亘って制御することができる巻取り装置及び巻取り方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の線状体の巻取り装置を示す概略図である。
【図２】実施例２の線状体の巻取り装置を示す概略図である。
【図３】ダンサアームに対するダンサローラの取り付け部の詳細を一部断面して示す図である。
【図４】軸受けの回転抵抗（Ｒ）−回転速度（Ｎ）の概略の特性を示すグラフである。
【図５】ダンサアームに対するダンサローラの取り付け部の変形例を示す図である。
【図６】複数のガイドローラを同一軸に連接した構成のガイドローラを用いたダンサ部の一例を示す斜視図である。
【図７】複数のガイドローラをそれぞれ異なる平行軸に支持した構成のガイドローラを用いたダンサ部の一例を示す概略図である。
【図８】従来例１の線状体の巻取り装置を示す概略斜視図である。
【図９】従来例２の線状体の巻取り装置を示す概略斜視図である。
【図１０】従来例３の線状体の巻取り装置を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１０…光ファイバ等の線状体、１１…キャプスタン、１２…ガイドローラ、１３…ダンサ部ガイドローラ、１４…ダンサローラ、１５…アーム支点、１５ａ…アーム支点の支点軸、１６…ダンサアーム、１７…調整ウェイト、１８…リニアシリンダ機構、１９…巻取りトラバースローラ、２０…張力測定装置、２１…制御装置、２２…巻取りボビン、２３…張力測定装置、２４…送りモータ、２５…送りネジ、２６…補助駆動モータ、２６ａ…補助駆動モータの出力軸、２７…ダンサローラ軸、２８，２９…軸受け、３０…取り付けブラケット、３１…カップリング、３２，３３…プーリ、３４…ベルト。

Claims (4)

1. 線状体を繰り出すキャプスタンと、該キャプスタンによって繰り出された前記線状体に張力を付与するダンサローラと、前記線状体の巻取り張力を測定する張力測定装置と、前記線状体を巻取るボビンからなる線状体の巻取り装置であって、前記ダンサローラは移動自在なウェイトを有するアームに支持され、前記ウェイトの位置は前記張力測定装置によって測定された巻取り張力値に基づいて制御されることを特徴とする線状体の巻取り装置。
2. 前記ダンサローラのダンサローラ軸に回転を付与する補助駆動装置を有し、前記ダンサローラと独立して回転することを特徴とする請求項１記載の線状体の巻取り装置。
3. 線状体をキャプスタンによって繰り出し、該キャプスタンによって繰り出された前記線状体に移動自在なウェイトを有するアームに支持されたダンサローラによって張力を付与し、張力測定装置により前記線状体の巻取り張力を測定した後、ボビンに巻取る線状体の巻取り方法であって、前記ウェイトの位置は前記張力測定装置によって測定された巻取り張力値に基づいて制御されることを特徴とする線状体の巻取り方法。
4. 前記ダンサローラのダンサローラ軸は補助駆動装置によって回転を付与され、前記ダンサローラと独立して回転することを特徴とする請求項３記載の線状体の巻取り方法。

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