ガラスファイバーの巻取装置
【課題】 元リールに巻かれたガラスファイバーを巻取リールに巻き取る際、ガラスファイバーの張力の変動を減少させて、破断あるいは巻線解けを防止する共にガラスファイバーの性能を確保し、且つ巻取作業の人工が低減できる巻取装置を提供すること。
【解決手段】送線モータ４を有する元リール３に巻いたガラスファイバー２を固定滑車２１〜２５と動滑車３１〜３５とに係回して５段の複合動滑車ユニット１００を構成し、動滑車３１〜３５の孔３１ａ〜３５ａの各々に重り系４０の自重を共通に作用させ、複合動滑車ユニット１００から引き出したガラスファイバー２を巻取モータ７を有する巻取リール６で巻取る。この際、動滑車３１〜３５に挿入した軸３９の往復動する上限位置Ａと下限位置Ｂを上限側及び下限側リミットスイッチ４１、４２で検知し、検知結果に基づき制御装置６０で送線モータ４及び巻取モータ７の少なくともいずれか一方を制御する。
【解決手段】送線モータ４を有する元リール３に巻いたガラスファイバー２を固定滑車２１〜２５と動滑車３１〜３５とに係回して５段の複合動滑車ユニット１００を構成し、動滑車３１〜３５の孔３１ａ〜３５ａの各々に重り系４０の自重を共通に作用させ、複合動滑車ユニット１００から引き出したガラスファイバー２を巻取モータ７を有する巻取リール６で巻取る。この際、動滑車３１〜３５に挿入した軸３９の往復動する上限位置Ａと下限位置Ｂを上限側及び下限側リミットスイッチ４１、４２で検知し、検知結果に基づき制御装置６０で送線モータ４及び巻取モータ７の少なくともいずれか一方を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、元リールに巻かれたガラスファイバーを巻き取るガラスファイバーの巻取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の線材巻取装置として、溝付プーリーで送られる線材を巻取機で巻き取る工程で、前後の溝付プーリーの間に線材のたるみ付け部分を設け、この線材のたるみ量を検知する装置において、前後の溝付プーリーに前処理工程の影響を受けないように一定の張力で引くことのできる電動駆動式溝付プーリーを用い、線材のたるみ付け部分のたるみ下限方向に非接触アナログ距離センサーを対峠させ、このセンサーで検知した線材のたるみ量の増減に関する信号を巻取機の回転駆動用可変モーターに送るようにした線材のたるみ量検出装置が開示されている。このたるみ量検出装置は、ロッドを介して取付けたバランスウエイトを配備したダンサープーリーをたるみ部分に設け、巻線張力を得ている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、線材巻取用のボビンに対峠して設けられ、ボビンの鍔際で反転させる線材案内用のトラバースガイドの反転位置調整装置に関し、トラバースガイドの上流側にダンサーを設け、このダンサーにおける可動プーリーの上下動を検知するセンサーを設け、このセンサーによる検知結果を反転位置調整装置の駆動系に反映させるようにした、線材巻取装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、光ファイバー母材から縦置きの製造装置の素線製造部により光ファイバー素線が製造され、製造装置の素線巻取部により光ファイバー素線はターンプーリーによって横向きに向きを変え、引き取り機、ダンサーを通過した後、巻き取り機によって巻き取られる光ファイバー素線の製造装置が開示されている。この製造装置は、引き取り機が通常、定常速度で作動しているが、光ファイバー母材の外径変動や光ファイバー素線の微妙な外径変動に対応するため、ダンサーを備え、ダンサーによって光ファイバー素線の貯蔵量を変更し、巻き取り機の線速もこれに追随するようになっている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３４１９４１号公報
【特許文献２】特開２００１−２３１９号公報
【特許文献３】特開２００３−２０６１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１によれば、非接触アナログ距離センサーで検知したたるみ付け部分までの距離に応じた速度指令信号によって巻取機の回転駆動用可変モーターを回転制御して巻取速度を制御しているが、バランスウエイトの揺動に基づく慣性力により巻取張力が変動する。この巻取張力の変動により、巻取張力が小さいと巻線が緩み、大きいと破断する問題がある。また、線材がガラスファイバーであれば光が洩れ性能が低下する問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の線材巻取装置及び特許文献３の製造装置の素線巻取部は、特許文献１と同じようにダンサー（ダンサープーリー）を備えているので、特許文献１と同様に巻取張力が小さいと巻線が緩み、大きいと破断し、線材がガラスファイバーであれば光が洩れ性能低下の問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、元リールに巻かれたガラスファイバーを巻取リールに巻き取る際、ガラスファイバーの張力の変動を減少させて、破断あるいは巻線解けを防止する共にガラスファイバーの性能を確保し、且つ巻取作業の人工が低減できるガラスファイバーの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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、送線モータを有しガラスファイバーが巻回された元リールと、元リールからのガラスファイバーが係回して複数の固定滑車と複数の動滑車とで構成される複合動滑車ユニットと、垂直方向に移動可能で固定滑車と動滑車の間の距離を変更する重りと、複合動滑車ユニットからのガラスファイバーを巻き取とる巻取モータを有する巻取リールと、動滑車の上限位置を検知する第１位置検知手段と、動滑車の下限位置を検知する第２位置検知手段と、第１位置検知手段と第２位置検知手段からの検知信号が入力される制御装置と、を備え、制御装置は、検知信号により送線モータ及び巻取モータの少なくともいずれか一方の回転速度を制御する。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、巻取モータは一定速度で回転する。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、複合動滑車ユニットと巻取リールの間にガラスファイバーが係回する測長プーリーを設け、制御装置は測長プーリーが所定の回転数に達すると送線モータ及び巻取モータの回転を停止する。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、元リールと巻取リールの間にガラスファイバーが係回するテンションプーリーと、テンションプーリーに作用する力を測定するテンション測定手段と、を備える。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、巻取リールに巻回されるガラスファイバーを巻取リールの巻軸方向に移動させるファイバー用ガイドを有するトラバース機構を備え、制御装置はトラバース機構を巻取モータと同期して制御する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明では、巻取リールに巻き取る巻取張力は重りの自重Ｗｇによって設定される。巻取張力設定値Ｆｓは、複合動滑車ユニットの段数（以下、段数）をｎ段、動滑車に共通に作用する重りの重量（軸と軸に連結するガイド部材及び重りの合計重量）をＷｇとすると、Ｆｓ＝Ｗｇ／（２×ｎ）になる。巻取張力設定値Ｆｓは、動滑車が静止している時の張力、又は、重りの慣性力の影響が無視出来る極めて低い加速度で重りおよび動滑車が移動した時の巻取張力で、重りの慣性力の影響を含まない。しかし、動滑車と重りは、第１位置検知手段と第２位置検知手段とで検知されるそれぞれの限界位置の間を適正な速度で往復動すように制御される。この往復動により重りには、慣性力（＝重りの質量Ｍ×重りの加速度α）が生じる。この慣性力はガラスファイバーの巻取張力Ｆに外乱ΔＦとして作用し、巻取張力ＦはＦ＝（巻取張力設定値Ｆｓ＋外乱ΔＦ）となり、外乱ΔＦ＝重りの慣性力／（２×ｎ）＝Ｍα／（２×ｎ）である。１段の慣性力による外乱ΔＦ１はΔＦ１＝（Ｍ／ｎ）×（ｎα）／２＝Ｍα／２になり、本発明のｎ段の外乱ΔＦは従来技術の１段の外乱ΔＦ１のｎ分の１に減少する。また、複合動滑車ユニットの段数を適性に設定することで、巻取張力設定値Ｆｓに殆ど影響を及ばさない値に減少できる。以上により、ガラスファイバーの破断あるいは巻線緩みが防止されと共に、光ファイバーとしての性能を確保するガラスファイバーの巻取装置を提供できる。
【００１４】
また、巻取張力の変動が抑制され安定した巻取張力でガラスファイバーを巻き取ることができるので、巻き取り調整と、巻き取りの異常監視と、巻き取り不具合の対応に要する作業者数を減少できる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、第１位置検知手段及び第２位置検知手段の検知信号により送線モータを制御し、巻取モータは一定速度で回転されるので、巻取モータのトルクは制御せずに一定となる。これにより、ガラスファイバーを巻取リールに巻き取る張力も一定になるので、破断あるいは巻線緩みが防止されと共に、ガラスファイバーの所定性能を確保できる。さらに、送線モータおよび巻取モータは、起動と停止以外、特別な制御を必要としないので送線モータおよび巻取モータの制御が容易になる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、測長プーリーの１回転当たりのガラスファイバーが送られる長さを事前に測定する。この測定値に基づき、測長プーリーの回転数を例えばロータリーエンコーダでカウントし、測長プーリーの回転数が所定の回転数に達した時点で送線モータおよび巻取モータの回転を停止する。これにより、ガラスファイバーを巻取リールに正確な長さで巻き取ることが出来る。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、ガラスファイバーはテンションプーリーに係回され、係回角度を１８０度に設定することで、軸にはガラスファイバーの張力Ｆの２倍の力２Ｆが作用し、力２Ｆをテンション測定器で測定する。結果、ガラスファイバーの巻取張力が所定値の範囲内であることが確認でき、良品率が向上する。また、テンションプーリーの軸を重力方向に配置することで、テンションプーリーの自重の影響が取り除かれるので、測定値精度が向上する。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、トラバース機構のモータを巻取モータに同期して制御する。ファイバー用ガイドは、ファイバー用ガイドを通過したガラスファイバーを巻取リールの巻軸方向の移動させてガラスファイバーをガイドする。結果、ガラスファイバーが巻取リールに整列に巻き取られ、不整列巻きに起因したガラスファイバーへのストレスを抑制でき、ガラスファイバーの所定性能が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係わるガラスファイバーの巻取装置の説明図である。図１に示すように、ガラスファイバーの巻取装置１は、元リール３に巻かれたガラスファイバー２を巻取リール６に所定の張力で巻き取る装置である。元リール３には、既に巻かれているガラスファイバー２を解く送線モータ４と、手動操作用のハンドル５を備え、送線モータ４はベース（図示せず）に固定される。元リール３に巻かれたガラスファイバー２は、略垂直に立ち上がり方向変更プーリー１１に係回し略水平に方向が変えられ、連結プーリー部２０の１段目のプーリー２１に係回し、次にダンシング部３０の１段目のプーリー３１へと係回する。方向変更プーリー１１は、軸（図示せず）が固定部材（図示せず）を介しベース（図示せず）に固定され、この軸を回転軸にして自在に回転できる。
【００２１】
連結プーリー部２０は、５個のプーリー２１〜２５（固定滑車）が順次軸２７に挿入され、さらにガラスファイバー２の引き出し方向を変える方向変更プーリー２６も軸２７に挿入される。軸２７は固定部材２８を介しベース（図示せず）に略水平に固定され、各プーリー２１〜２６は軸２７を回転軸にして各々に自在に回転する。
【００２２】
ダンシング部３０は、５個のプーリー３１〜３５と、重り系４０と、スライドレール３６と、上限側ミットスイッチ４１、下限側ミットスイッチ４２とから構成される。５個のプーリー３１〜３５（動滑車）が、各プーリー３１〜３５の回転軸３０ａの各孔３１ａ〜３５ａ（図２）に順次軸３９が挿入され、軸３９は軸２７に平行に配置される。そして、各プーリー３１〜３５は、各々に自在に回転できるが、軸３９方向の移動は阻止される。また、軸３９はスライド部材３７に連結され、スライド部材３７には重り３８が固定される。更に、スライド部材３７はベース（図示せず）に固定されたスライドレール３６に装着され、重力方向に自在に昇降できる。
【００２３】
重り系４０はスライド部材３７（重り）、重り３８と、軸３９（重り）から構成され、重り系４０の重量はスライド部材３７と、重り３８と、軸３９の各重量の合計値である。尚、スライド部材３７、重り３８、軸３９のいずれか一つ又は二つがスライド部材３７、重り３８、軸３９の三つの機能を兼ねても良い。
【００２４】
スライドレール３６は、プーリー３１〜３５が重り系４０の自重により受ける力の方向のみ移動できるようにガイドする。即ち、本実施形態では、プーリー３１〜３５が垂直方向に移動できるようにガイドする。そして、スライドレール３６には、ダンシング部３０の軸３９が上限位置Ａに達すると検知信号を出す上限側リミットスイッチ４１（第１位置検知手段）と、下限位置Ｂに達すると検知信号を出す下限側リミットスイッチ４２（第２位置検知手段）が設けられる。図１の二点鎖線のダンシング部３０は上限位置Ａに位置する状態を示し、実線のダンシング部３０は下限位置Ｂに位置する状態を示す。上限側リミットスイッチ４１と下限側リミットスイッチ４２の検知信号に基づき、ダンシング部３０は上限位置Ａと下限位置Ｂの間を往復動する。これにより、巻取線ストック量をストック部４３で示される長さ以内に確保可能になる。
【００２５】
図２は、複合動滑車ユニット１００を展開した説明図である。図２に示すように、連結プーリー部２０のプーリー２１〜２５は固定滑車として機能し、ダンシング部３０のプーリー３１〜３５は動滑車として機能する。複合動滑車ユニット１００は、固定部材２８に固定した軸２７に回転可能に挿入されるプーリー２１〜２５と、プーリー３１〜３５をガラスファイバー２で係回して５段の複合動滑車ユニット１００が構成される。即ち、１段目のプーリー２１に係回したガラスファイバー２は、１段目のプーリー３１に係回し、次に２段目のプーリー２２に係回し、同じように順次２段目のプーリー３２、３段目のプーリー２３、３段目のプーリー３３、４段目のプーリー２４、４段目のプーリー３４、５段目のプーリー２５、５段目のプーリー３５、そして方向変更プーリー２６に係回される。１段目のプーリー２１と１段目のプーリー３１とは、幅が同じで端面からの位置が幅の半分ずらして配置する。他のプーリー２２〜２６と、３２〜３５についても同じ位置関係である。そして、重り３８と軸３９とスライド部材３７を合計した重量系４０の重量Ｗによってガラスファイバー２に張力が生じる。
【００２６】
方向変更プーリー２６は、５段目のプーリー３５から引き出るガラスファイバー２の向きを変え測長プーリー１２に引き込む。測長プーリー１２に引き込まれたガラスファイバー２は、測長プーリー１２に１周巻かれてから、軸１７が水平に配置されたテンションプーリー１４に引き込まれる。測長プーリー１２の回転数はロータリーエンコーダー８によってカウントされる。測長プーリー１２の１回転で送り出されるガラスファイバー２の長さを事前に測定しおく。この測定値とロータリーエンコーダー８のカウント数とから巻取リール６の巻取長さが判り、規定の回転数に達すると送線モータ４、巻取モータ７、トラバース用モータ５７を停止する。尚、方向変更プーリー２６を設けず、５段目のプーリー３５から引き出るガラスファイバー２を測長プーリー１２に引き込んでも良い。
【００２７】
テンションプーリー１４に水平に引き込まれたガラスファイバー２は、１８０度係回され水平に引き出され、方向変更プーリー１６に係回される。テンションプーリー１４の回転軸１４ｂは重力方向に位置し、回転軸１４ｂの孔１４ａに設けた軸１７の両端側は取付金具１９が固定され、そして取付金具１９にはテンション測定器９（テンション測定手段）が接続される。方向変更プーリー１６には、軸（図示せず）が挿入され、ベース（図示せず）に固定した固定部材（図示せず）に固定される。方向変更プーリー１６は自在に回転できる。
【００２８】
方向変更プーリー１６から引き出されたガラスファイバー２は、トラバース機構５０ヘ引き込まれる。トラバース機構５０は、トラバースプーリー５１と、トラバースプーリー５１を備えた移動台５２と、一対の円筒形状のファイバー用ガイド５３、５４と、ファイバー用ガイド５３、５４を備えた移動台５５と、移動台５２、５５をスライドさせトラバース用モータ５７を備えたリニア駆動手段５６から構成される。リニア駆動手段５６により、移動台５２、５５は、巻取リール６の巻軸６ａ方向に移動でき、これによりトラバースプーリー５１と、ファイバー用ガイド５３、５４も巻軸６ａ方向に移動する。
【００２９】
方向変更プーリー１６から引き出されたガラスファイバー２は、トラバースプーリー５１に係回し、そこからファイバー用ガイド５３と５４との隙間を通過して巻取リール６で巻き取られる。巻取リール６は、ベース（図示せず）に固定された巻取モータ７が取付けられ、巻取モータ７が回転することによりガラスファイバー２が巻き取られる。トラバース用モータ５７は、制御装置６０により巻取モータ７に同期して回転する。ファイバー用ガイド５３、５４は、巻取リール６に巻き取られるガラスファイバー２が巻方向に合うように巻軸６ａ方向に移動するので、巻取リール６に巻き取られるガラスファイバー２は、巻取リール６に整列に巻き取られる。
【００３０】
本発明の図１のガラスファイバー２の巻取装置１は、上限側リミットスイッチ４１と下限側リミットスイッチ４２の検知信号で送線モータ４を制御しているが、巻取モータ７を制御しても良い。この場合、送線モータ４を一定速度で回転し、巻取モータ７を制御してストック部４３の軸３９を上限位置Ａと下限位置Ｂの間に維持しつつ、ガラスファイバー２を巻取リール６に巻き取る。また、送線モータ４と巻取モータ７の両方を制御しても良い。
【００３１】
また、上限側リミットスイッチ４１と下限側リミットスイッチ４２は軸３９の中心で上限と下限の限界位置Ａ及びＢを検知しているが、スライド部材３７、重り３８、プーリー３１〜３５のいずれかで限界位置Ａ及びＢを検知しても良い。
【００３２】
また、巻取装置１のスライド部材３７は重力方向に昇降するが、水平方向にスライドしても良い。
【００３３】
尚、本実施形態では、動滑車であるプーリー３１〜３５は垂直方向に移動するので、重り系４０の重量は、スライド部材３７と、重り３８と、軸３９の各重量の合計値であるが、例えば、プーリー３１、３１、３２、３３、３４、３５が水平方向に移動する場合、重り系はライド部材３７と、軸３９の重量を含まれず、重り３８の重量のみで、重り３８の自重がプーリー３１〜３５に作用する。
【００３４】
次に本発明の実施形態に係るガラスファイバー巻取装置の作動と効果について説明する。図３は、図１に示す複合動滑車ユニット１００の作動の説明図で、図中、（ａ）は複合動滑車ユニット１００が下限位置Ｂに位置する状態、（ｂ）は上限位置Ａに位置する状態を示す。
【００３５】
送線モータ４は回転しており元リール３からガラスファイバー２が解かれている状態を継続しつつ、ダンシング部３０の軸３９の中心が一点鎖線で示される下限位置Ｂに向かう。そして、軸３９の中心が下限位置Ｂに至ると、下限側リミットスイッチ４２は軸３９の中心が下限位置Ｂに至ったことを検知する。下限側リミットスイッチ４２の検知信号は制御装置６０に送信され、制御装置６０により送線モータ４を停止し、元リール３に巻かれたガラスファイバー２の解きを停止する。一方、巻取モータ７は巻取が終了するまで所定の一定速度で回転しガラスファイバー２を巻取リール６に巻き取る。従って、重り３８と軸３９とスライド部材３７を合計した重り系４０の重量Ｗｇによって生じるガラスファイバー２の張力に抗して、軸３９の中心が一点鎖線で示す上限位置Ａに向いストック部４３のガラスファイバー２のストック長さを減少しつつ移動し、一点鎖線で示す上限位置Ａに至る。すると、上限側リミットスイッチ４１は、軸３９が上限位置Ａに至ったことを検知し、上限側リミットスイッチ４１の検知信号を制御装置６０に送信する。制御装置６０はこの検知信号を受け、送線モータ４を回転させて元リール３に巻かれたガラスファイバー２を解く。これにより、重り系４０の重量Ｗｇの作用で軸３９の中心は下限方向に移動して再び下限位置Ｂに至る。このようにして、上限側リミットスイッチ４１と下限側リミットスイッチ４２の検知信号により送線モータ４の運転、停止を制御して、軸３９の中心を下限位置Ｂと上限位置Ａの間に位置するように維持しつつ、巻取リール６にガラスファイバー２を巻き取る。ガラスファイバー２は常に張力が作用した状態を維持しつつ、ストック部４３のガラスファイバー２のストック量がなくなると元リール３からガラスファイバー２が補給され、ストック量が所定量あると元リール３からの補給は停止される。
【００３６】
図４は、本発明の原理を説明するための一般的な固定滑車ユニット及び動滑車ユニットの説明図で、図中、（ａ）は固定滑車ユニット、（ｂ）は１段の動滑車ユニット、（ｃ）は２段の複合動滑車ユニットを示す。（ａ）に示すように固定滑車ユニット８０ａは、重量Ｗｇの重り８５を吊り下げた紐８６を固定滑車８１に係回する。この場合、紐８６の張力Ｆ１は重り８５の重量に等しくＷｇである。（ｂ）動滑車ユニット８０ｂは、固定滑車８１と、重り８５が吊り下げられた動滑車８３とを緋８６で係回して１段の動滑車ユニットを構成する。この場合、紐８６の張力Ｆ２は重り８５の重量の半分に等しくＷｇ／２である。（ｃ）の動滑車ユニット８０ｃは、固定滑車８１、８２と動滑車８３、８４とを順次緋８６で係回して２段の複合動滑車ユニットを構成する。この場合、重り８５は動滑車８３、８４の両方の動滑車で吊り下げられるので、紐８６の張力Ｆ３は重り８５の重量の１／４に等しくＷｇ／４である。ｎ個の固定滑車とｎ個の動滑車とを緋で係回したｎ段の複合動滑車ユニットでは、重り８５の重量Ｗｇが各動滑車に共通にＷｇ／ｎが作用するので、張力ＦｎはＷｇ／（２ｎ）になる。
【００３７】
図２に示すように、複合動滑車ユニット１００は、プーリー２１〜２５、プーリー３１〜３５に作用するガラスファイバー２の張力Ｆの値は同じで、複合動滑車ユニット１００の段数（以下、段数）は５段（ｎ＝５）であるので、ガラスファイバー２の張力Ｆｏは、重り３８と軸３９とスライド部材３７を合計した重り系４０の重量Ｗｇの１／１０でＦｏ＝Ｗｇ／１０である。張力Ｆｏは、ダンシング部３０が静止している時の張力、又は、重り系４０の慣性力が無視できる極めてゆっくりした速度で移動している時の張力で、慣性力の影響を含まない。巻取リール６の巻取張力は、プーリー２１〜２５、プーリー３１〜３５のガラスファイバー２の張力に等しい。従って、Ｆｏ＝Ｗｇ／１０は、巻取リール６が静止している時の張力、又は、重り系４０の慣性力が無視できる極めてゆっくりした速度で巻き取っている時の張力で、巻取張力設定値Ｆｓである。従って、Ｆｓ＝Ｗｇ／１０で、重り系４０の慣性力の影響は含んでいない。ｎ段の複合動滑車ユニットでは、巻取張力設定値Ｆｓｎ＝Ｗｇ／（２×ｎ）になる。
【００３８】
しかし、ガラスファイバー２を巻取リール６に適正な速度で巻き取っているので、ダンシング部３０は上限位置Ａと下限位置Ｂの間を適正な速度で往復動している。このため、巻取中の巻取張力Ｆは、重り系４０の往復動による慣性力（＝重り系４０の質量Ｍ×重り系４０の加速度α）の影響が加わり、この慣性力は変動しているため、巻取張力Ｆには慣性力の影響は外乱ΔＦとなる。即ち、巻取中の巻取張力Ｆは、Ｆ＝巻取張力設定値Ｆｓ＋外乱ΔＦになる。ｎ段では外乱ΔＦｎ＝重り系４０の慣性力／（２×ｎ）＝（Ｍ×α）／（２×ｎ）で、複合動滑車ユニット１００は５段（ｎ＝５）であるので外乱ΔＦは、ΔＦ＝Ｍ×α／１０になる。
【００３９】
本発明の５段の巻取装置１と従来技術の１段の巻取装置を比較すると、同じ巻取張力設定値Ｆｓ、同じ巻取速度の下では、従来技術の１段の巻取装置は、重り系の重力が重り系４０の重量Ｗの５分の１で、重り系の質量も重り系４０の質量Ｍの５分の１、ダンシング部の速度がダンシング部３０の５倍になるのでダンシング部の加速度αはダンシング部３０の５倍になる。従って、従来技術の巻取張力の外乱ΔＦ１は、ΔＦ１＝（Ｍ／５）×（５α）／２＝Ｍ×α／２になる。上述したように、本発明の巻取装置１の外乱ΔＦは、ΔＦ＝Ｍ×α／１０であるので、従来技術の巻取張力の外乱ΔＦ１の５分の１に減少し、巻取装置１は巻取張力の変動が低減され安定した巻取張力が確保できる。また、ｎ段の複合動滑車ユニットでは、巻取張力の外乱ΔＦｎは、ΔＦｎ＝（Ｍ×α）／（２ｎ）になるので、複合動滑車ユニット１００の段数を適性（例えば、５段）に設定することで、巻取張力設定値Ｆｓに殆ど影響を及ばさない値に減少できる。以上により、ガラスファイバー２の破断あるいは巻線解けが防止されと共に、光ファイバーとしての所定性能を確保するガラスファイバー２の巻取装置１を提供できる。
【００４０】
尚、本実施形態では、プーリー３１〜３５の重量は、無視できる程度小さいものとしたが、重量が無視できない場合は、以下に述べるプーリーの重量に基づく力と慣性力を前述した巻取張力Ｆに加算すれば良い。即ち、プーリー３１〜３５の各重量が同じでＵｇの場合、プーリーの重量に基づく力Ｕｇ／２が巻取張力Ｆに加算され、プーリー３１〜３５の慣性力に基づく外乱＝（プーリー３５の質量×加速度／２）が加算される、従って、プーリー３１〜３５の重量は小さい方が好ましい。
【００４１】
また、上限側リミットスイッチ４１及び下限側リミットスイッチ４２の検知信号により送線モータ４を起動、停止し、巻取モータ７は一定速度で回転されるので、巻取モータ７のトルクは一定となる。これにより、ガラスファイバー２を巻取リール６に巻き取る張力も一定になり、破断あるいは巻線緩みが防止されと共に、巻取リール６に巻き取ったガラスファイバー２の所定性能が確保できる。また、送線モータ４および巻取モータ７は、巻き始めの起動と巻き終りの停止以外、特別な制御をしなくて良いので送線モータ４および巻取モータ７の制御装置６０は簡単で低コストになる。
【００４２】
また、巻取張力の変動が抑制され安定した巻取張力でガラスファイバー２を巻き取ることができるので、巻き取り調整と、巻き取りの異常監視と、巻き取り不具合の対応に要する作業者数を減少できる。
【００４３】
さらには、所定の巻取張力設定値の下、巻取張力の変動値を巻取張力設定値に比べ十分減少できるので、巻取リール６の巻き始めの径は、ガラスファイバー２の性能を正常に保持できる最小径近くにすることが可能である。結果、巻取リール６に巻き取られたガラスファイバー２の外径が減少する。
【００４４】
また、複合動滑車ユニット１００と巻取リール６との間に測長プーリー１２を設け、方向変更プーリー２６からのガラスファイバー２を１周巻く。そして、測長プーリー１２の１回転当りのガラスファイバー２の送り長さを事前に調べておき、測長プーリー１２の回転数をロータリーエンコーダー８でカウントし、このカウント数が規定値に達した時点で、巻取モータ７、送線モータ４、トラバース用モータ５７の回転を停止する。これにより、ガラスファイバー２を巻取リール６に正確な長さで巻き取ることが出来る。尚、測長プーリー１２は、元リール３と複合動滑車ユニット１００との間に設けても良いが、好ましくは巻取リール６に近い位置に設ける方が測定精度の関点から好適である。
【００４５】
また、複合動滑車ユニット１００と巻取リール６との間のガラスファイバー２をテンションプーリー１４に１８０度係回している。テンションプーリー１４は、軸１７が重力方向になるように配置される。そしてテンションプーリー１４の引き込み側のガラスファイバー２の張力Ｆとテンションプーリー１４の送り出し側のガラスファイバー２の張力Ｆとを足し合せた張力（＝２×Ｆ）をテンション測定器９で常時測定している。この測定値は、軸１７が重力方向になるように配置され、テンションプーリー１４の自重の影響が取り除かれるので、精度が高い。以上により、巻取リール６に巻き取られるガラスファイバー２の巻取張力が正確に測定できると共に、所定値の範囲内であることが確認でき良品率が向上する。尚、テンションプーリー１４は、元リール３と複合動滑車ユニット１００との間のガラスファイバー２をテンションプーリー１４に１８０度係回しても良いが、好ましくは巻取リール６に近い位置に設ける方が精度の関点から好適である。
【００４６】
巻取リール６の手前のガラスファイバー２は、巻取リール６の手前に設けたトラバース機構５０を通過して巻取リール６に巻き取られる。トラバース機構５０により、巻取リール６の回転に同期してトラバース用モータ５７を回転制御し、ガラスファイバー２が巻取リール６の巻かれる方向に導くようにトラバースプーリー５１とファイバー用ガイド５３、５４を移動させる。これにより、ガラスファイバー２は巻取リール６に整列に巻かれるので、巻き取られたガラスファイバー２は不整列巻きに起因したガラスファイバーへのストレスが抑制され、ガラスファイバー２の所定性能が確保できる。
【００４７】
表１は、巻取装置１に於いて、重り３８の重量により巻取張力設定を変えた場合の巻取リール６に巻き取ったガラスファイバー２の品質検査の調査結果を示す。表１に示すように、巻取張力設定が低過ぎると（重り系４０の重量が軽過ぎると）性能は確保できるが、巻解け、不整列巻線、巻線形状不適が発生する。巻取張力設定が高過ぎると（重量が重過ぎると）、性能が確保できず、また巻線切れも発生する。調査番号２、３、５は性能が確保でき、各種の外観検査も合格であり、総合評価が良好である。
【００４８】
表２は、巻取装置１に於いて、重り系４０の重量を一定にし、複合動滑車ユニットの段数を１段から６段まで変えた場合のガラスファイバー２の張力の変動幅の調査結果を示す。表２に示すように、段数が少ないと張力の変動幅は増大し、段数が多いと張力の変動幅は減少する。複合動滑車ユニットの段数は、構成の単純さを考慮して５段が好適である。
【００４９】
また、従来、二人の作業者が常時必要であったが、本発明により元リール３と巻取リール６のセット時のみ一人の作業者を要し人工が低減できた。以上の調査結果により、本発明の効果が実証できた。
【表１】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係わるガラスファイバーの巻取装置の説明図である。
【図２】図１に示す巻取装置の複合動滑車ユニットを展開した説明図である。
【図３】ダンシング部が限界位置に位置する状態の巻取装置の部分説明図である。
【図４】一般の固定滑車ユニットと一般の動滑車ユニットの説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 巻取装置
２ ガラスファイバー
３ 元リール
４ 送線モータ
６ 巻取リール
６ａ 巻軸
７ 巻取モータ
９ テンション測定器（テンション測定手段）
１２ 測長プーリー
１４ テンションプーリー
２１、２２、２３、２４、２５ プーリー（固定滑車）
３１、３２、３３、３４、３５ プーリー（動滑車）
３０ ダンシング部
３７ スライド部材（重り）
３８ 重り
３９ 軸（重り）
４１ 上限側リミットスイッチ（第１位置検知手段）
４２ 下限側リミットスイッチ（第２位置検知手段）
５０ トラバース機構
５３、５４ ファイバー用ガイド
５７ トラバースモータ
６０ 制御装置
１００ 複合動滑車ユニット
Ａ 上限位置（一方の限界位置）
Ｂ 下限位置（他方の限界位置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、元リールに巻かれたガラスファイバーを巻き取るガラスファイバーの巻取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の線材巻取装置として、溝付プーリーで送られる線材を巻取機で巻き取る工程で、前後の溝付プーリーの間に線材のたるみ付け部分を設け、この線材のたるみ量を検知する装置において、前後の溝付プーリーに前処理工程の影響を受けないように一定の張力で引くことのできる電動駆動式溝付プーリーを用い、線材のたるみ付け部分のたるみ下限方向に非接触アナログ距離センサーを対峠させ、このセンサーで検知した線材のたるみ量の増減に関する信号を巻取機の回転駆動用可変モーターに送るようにした線材のたるみ量検出装置が開示されている。このたるみ量検出装置は、ロッドを介して取付けたバランスウエイトを配備したダンサープーリーをたるみ部分に設け、巻線張力を得ている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、線材巻取用のボビンに対峠して設けられ、ボビンの鍔際で反転させる線材案内用のトラバースガイドの反転位置調整装置に関し、トラバースガイドの上流側にダンサーを設け、このダンサーにおける可動プーリーの上下動を検知するセンサーを設け、このセンサーによる検知結果を反転位置調整装置の駆動系に反映させるようにした、線材巻取装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、光ファイバー母材から縦置きの製造装置の素線製造部により光ファイバー素線が製造され、製造装置の素線巻取部により光ファイバー素線はターンプーリーによって横向きに向きを変え、引き取り機、ダンサーを通過した後、巻き取り機によって巻き取られる光ファイバー素線の製造装置が開示されている。この製造装置は、引き取り機が通常、定常速度で作動しているが、光ファイバー母材の外径変動や光ファイバー素線の微妙な外径変動に対応するため、ダンサーを備え、ダンサーによって光ファイバー素線の貯蔵量を変更し、巻き取り機の線速もこれに追随するようになっている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３４１９４１号公報
【特許文献２】特開２００１−２３１９号公報
【特許文献３】特開２００３−２０６１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１によれば、非接触アナログ距離センサーで検知したたるみ付け部分までの距離に応じた速度指令信号によって巻取機の回転駆動用可変モーターを回転制御して巻取速度を制御しているが、バランスウエイトの揺動に基づく慣性力により巻取張力が変動する。この巻取張力の変動により、巻取張力が小さいと巻線が緩み、大きいと破断する問題がある。また、線材がガラスファイバーであれば光が洩れ性能が低下する問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の線材巻取装置及び特許文献３の製造装置の素線巻取部は、特許文献１と同じようにダンサー（ダンサープーリー）を備えているので、特許文献１と同様に巻取張力が小さいと巻線が緩み、大きいと破断し、線材がガラスファイバーであれば光が洩れ性能低下の問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、元リールに巻かれたガラスファイバーを巻取リールに巻き取る際、ガラスファイバーの張力の変動を減少させて、破断あるいは巻線解けを防止する共にガラスファイバーの性能を確保し、且つ巻取作業の人工が低減できるガラスファイバーの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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、送線モータを有しガラスファイバーが巻回された元リールと、元リールからのガラスファイバーが係回して複数の固定滑車と複数の動滑車とで構成される複合動滑車ユニットと、垂直方向に移動可能で固定滑車と動滑車の間の距離を変更する重りと、複合動滑車ユニットからのガラスファイバーを巻き取とる巻取モータを有する巻取リールと、動滑車の上限位置を検知する第１位置検知手段と、動滑車の下限位置を検知する第２位置検知手段と、第１位置検知手段と第２位置検知手段からの検知信号が入力される制御装置と、を備え、制御装置は、検知信号により送線モータ及び巻取モータの少なくともいずれか一方の回転速度を制御する。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、巻取モータは一定速度で回転する。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、複合動滑車ユニットと巻取リールの間にガラスファイバーが係回する測長プーリーを設け、制御装置は測長プーリーが所定の回転数に達すると送線モータ及び巻取モータの回転を停止する。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、元リールと巻取リールの間にガラスファイバーが係回するテンションプーリーと、テンションプーリーに作用する力を測定するテンション測定手段と、を備える。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、巻取リールに巻回されるガラスファイバーを巻取リールの巻軸方向に移動させるファイバー用ガイドを有するトラバース機構を備え、制御装置はトラバース機構を巻取モータと同期して制御する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明では、巻取リールに巻き取る巻取張力は重りの自重Ｗｇによって設定される。巻取張力設定値Ｆｓは、複合動滑車ユニットの段数（以下、段数）をｎ段、動滑車に共通に作用する重りの重量（軸と軸に連結するガイド部材及び重りの合計重量）をＷｇとすると、Ｆｓ＝Ｗｇ／（２×ｎ）になる。巻取張力設定値Ｆｓは、動滑車が静止している時の張力、又は、重りの慣性力の影響が無視出来る極めて低い加速度で重りおよび動滑車が移動した時の巻取張力で、重りの慣性力の影響を含まない。しかし、動滑車と重りは、第１位置検知手段と第２位置検知手段とで検知されるそれぞれの限界位置の間を適正な速度で往復動すように制御される。この往復動により重りには、慣性力（＝重りの質量Ｍ×重りの加速度α）が生じる。この慣性力はガラスファイバーの巻取張力Ｆに外乱ΔＦとして作用し、巻取張力ＦはＦ＝（巻取張力設定値Ｆｓ＋外乱ΔＦ）となり、外乱ΔＦ＝重りの慣性力／（２×ｎ）＝Ｍα／（２×ｎ）である。１段の慣性力による外乱ΔＦ１はΔＦ１＝（Ｍ／ｎ）×（ｎα）／２＝Ｍα／２になり、本発明のｎ段の外乱ΔＦは従来技術の１段の外乱ΔＦ１のｎ分の１に減少する。また、複合動滑車ユニットの段数を適性に設定することで、巻取張力設定値Ｆｓに殆ど影響を及ばさない値に減少できる。以上により、ガラスファイバーの破断あるいは巻線緩みが防止されと共に、光ファイバーとしての性能を確保するガラスファイバーの巻取装置を提供できる。
【００１４】
また、巻取張力の変動が抑制され安定した巻取張力でガラスファイバーを巻き取ることができるので、巻き取り調整と、巻き取りの異常監視と、巻き取り不具合の対応に要する作業者数を減少できる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、第１位置検知手段及び第２位置検知手段の検知信号により送線モータを制御し、巻取モータは一定速度で回転されるので、巻取モータのトルクは制御せずに一定となる。これにより、ガラスファイバーを巻取リールに巻き取る張力も一定になるので、破断あるいは巻線緩みが防止されと共に、ガラスファイバーの所定性能を確保できる。さらに、送線モータおよび巻取モータは、起動と停止以外、特別な制御を必要としないので送線モータおよび巻取モータの制御が容易になる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、測長プーリーの１回転当たりのガラスファイバーが送られる長さを事前に測定する。この測定値に基づき、測長プーリーの回転数を例えばロータリーエンコーダでカウントし、測長プーリーの回転数が所定の回転数に達した時点で送線モータおよび巻取モータの回転を停止する。これにより、ガラスファイバーを巻取リールに正確な長さで巻き取ることが出来る。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、ガラスファイバーはテンションプーリーに係回され、係回角度を１８０度に設定することで、軸にはガラスファイバーの張力Ｆの２倍の力２Ｆが作用し、力２Ｆをテンション測定器で測定する。結果、ガラスファイバーの巻取張力が所定値の範囲内であることが確認でき、良品率が向上する。また、テンションプーリーの軸を重力方向に配置することで、テンションプーリーの自重の影響が取り除かれるので、測定値精度が向上する。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、トラバース機構のモータを巻取モータに同期して制御する。ファイバー用ガイドは、ファイバー用ガイドを通過したガラスファイバーを巻取リールの巻軸方向の移動させてガラスファイバーをガイドする。結果、ガラスファイバーが巻取リールに整列に巻き取られ、不整列巻きに起因したガラスファイバーへのストレスを抑制でき、ガラスファイバーの所定性能が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係わるガラスファイバーの巻取装置の説明図である。図１に示すように、ガラスファイバーの巻取装置１は、元リール３に巻かれたガラスファイバー２を巻取リール６に所定の張力で巻き取る装置である。元リール３には、既に巻かれているガラスファイバー２を解く送線モータ４と、手動操作用のハンドル５を備え、送線モータ４はベース（図示せず）に固定される。元リール３に巻かれたガラスファイバー２は、略垂直に立ち上がり方向変更プーリー１１に係回し略水平に方向が変えられ、連結プーリー部２０の１段目のプーリー２１に係回し、次にダンシング部３０の１段目のプーリー３１へと係回する。方向変更プーリー１１は、軸（図示せず）が固定部材（図示せず）を介しベース（図示せず）に固定され、この軸を回転軸にして自在に回転できる。
【００２１】
連結プーリー部２０は、５個のプーリー２１〜２５（固定滑車）が順次軸２７に挿入され、さらにガラスファイバー２の引き出し方向を変える方向変更プーリー２６も軸２７に挿入される。軸２７は固定部材２８を介しベース（図示せず）に略水平に固定され、各プーリー２１〜２６は軸２７を回転軸にして各々に自在に回転する。
【００２２】
ダンシング部３０は、５個のプーリー３１〜３５と、重り系４０と、スライドレール３６と、上限側ミットスイッチ４１、下限側ミットスイッチ４２とから構成される。５個のプーリー３１〜３５（動滑車）が、各プーリー３１〜３５の回転軸３０ａの各孔３１ａ〜３５ａ（図２）に順次軸３９が挿入され、軸３９は軸２７に平行に配置される。そして、各プーリー３１〜３５は、各々に自在に回転できるが、軸３９方向の移動は阻止される。また、軸３９はスライド部材３７に連結され、スライド部材３７には重り３８が固定される。更に、スライド部材３７はベース（図示せず）に固定されたスライドレール３６に装着され、重力方向に自在に昇降できる。
【００２３】
重り系４０はスライド部材３７（重り）、重り３８と、軸３９（重り）から構成され、重り系４０の重量はスライド部材３７と、重り３８と、軸３９の各重量の合計値である。尚、スライド部材３７、重り３８、軸３９のいずれか一つ又は二つがスライド部材３７、重り３８、軸３９の三つの機能を兼ねても良い。
【００２４】
スライドレール３６は、プーリー３１〜３５が重り系４０の自重により受ける力の方向のみ移動できるようにガイドする。即ち、本実施形態では、プーリー３１〜３５が垂直方向に移動できるようにガイドする。そして、スライドレール３６には、ダンシング部３０の軸３９が上限位置Ａに達すると検知信号を出す上限側リミットスイッチ４１（第１位置検知手段）と、下限位置Ｂに達すると検知信号を出す下限側リミットスイッチ４２（第２位置検知手段）が設けられる。図１の二点鎖線のダンシング部３０は上限位置Ａに位置する状態を示し、実線のダンシング部３０は下限位置Ｂに位置する状態を示す。上限側リミットスイッチ４１と下限側リミットスイッチ４２の検知信号に基づき、ダンシング部３０は上限位置Ａと下限位置Ｂの間を往復動する。これにより、巻取線ストック量をストック部４３で示される長さ以内に確保可能になる。
【００２５】
図２は、複合動滑車ユニット１００を展開した説明図である。図２に示すように、連結プーリー部２０のプーリー２１〜２５は固定滑車として機能し、ダンシング部３０のプーリー３１〜３５は動滑車として機能する。複合動滑車ユニット１００は、固定部材２８に固定した軸２７に回転可能に挿入されるプーリー２１〜２５と、プーリー３１〜３５をガラスファイバー２で係回して５段の複合動滑車ユニット１００が構成される。即ち、１段目のプーリー２１に係回したガラスファイバー２は、１段目のプーリー３１に係回し、次に２段目のプーリー２２に係回し、同じように順次２段目のプーリー３２、３段目のプーリー２３、３段目のプーリー３３、４段目のプーリー２４、４段目のプーリー３４、５段目のプーリー２５、５段目のプーリー３５、そして方向変更プーリー２６に係回される。１段目のプーリー２１と１段目のプーリー３１とは、幅が同じで端面からの位置が幅の半分ずらして配置する。他のプーリー２２〜２６と、３２〜３５についても同じ位置関係である。そして、重り３８と軸３９とスライド部材３７を合計した重量系４０の重量Ｗによってガラスファイバー２に張力が生じる。
【００２６】
方向変更プーリー２６は、５段目のプーリー３５から引き出るガラスファイバー２の向きを変え測長プーリー１２に引き込む。測長プーリー１２に引き込まれたガラスファイバー２は、測長プーリー１２に１周巻かれてから、軸１７が水平に配置されたテンションプーリー１４に引き込まれる。測長プーリー１２の回転数はロータリーエンコーダー８によってカウントされる。測長プーリー１２の１回転で送り出されるガラスファイバー２の長さを事前に測定しおく。この測定値とロータリーエンコーダー８のカウント数とから巻取リール６の巻取長さが判り、規定の回転数に達すると送線モータ４、巻取モータ７、トラバース用モータ５７を停止する。尚、方向変更プーリー２６を設けず、５段目のプーリー３５から引き出るガラスファイバー２を測長プーリー１２に引き込んでも良い。
【００２７】
テンションプーリー１４に水平に引き込まれたガラスファイバー２は、１８０度係回され水平に引き出され、方向変更プーリー１６に係回される。テンションプーリー１４の回転軸１４ｂは重力方向に位置し、回転軸１４ｂの孔１４ａに設けた軸１７の両端側は取付金具１９が固定され、そして取付金具１９にはテンション測定器９（テンション測定手段）が接続される。方向変更プーリー１６には、軸（図示せず）が挿入され、ベース（図示せず）に固定した固定部材（図示せず）に固定される。方向変更プーリー１６は自在に回転できる。
【００２８】
方向変更プーリー１６から引き出されたガラスファイバー２は、トラバース機構５０ヘ引き込まれる。トラバース機構５０は、トラバースプーリー５１と、トラバースプーリー５１を備えた移動台５２と、一対の円筒形状のファイバー用ガイド５３、５４と、ファイバー用ガイド５３、５４を備えた移動台５５と、移動台５２、５５をスライドさせトラバース用モータ５７を備えたリニア駆動手段５６から構成される。リニア駆動手段５６により、移動台５２、５５は、巻取リール６の巻軸６ａ方向に移動でき、これによりトラバースプーリー５１と、ファイバー用ガイド５３、５４も巻軸６ａ方向に移動する。
【００２９】
方向変更プーリー１６から引き出されたガラスファイバー２は、トラバースプーリー５１に係回し、そこからファイバー用ガイド５３と５４との隙間を通過して巻取リール６で巻き取られる。巻取リール６は、ベース（図示せず）に固定された巻取モータ７が取付けられ、巻取モータ７が回転することによりガラスファイバー２が巻き取られる。トラバース用モータ５７は、制御装置６０により巻取モータ７に同期して回転する。ファイバー用ガイド５３、５４は、巻取リール６に巻き取られるガラスファイバー２が巻方向に合うように巻軸６ａ方向に移動するので、巻取リール６に巻き取られるガラスファイバー２は、巻取リール６に整列に巻き取られる。
【００３０】
本発明の図１のガラスファイバー２の巻取装置１は、上限側リミットスイッチ４１と下限側リミットスイッチ４２の検知信号で送線モータ４を制御しているが、巻取モータ７を制御しても良い。この場合、送線モータ４を一定速度で回転し、巻取モータ７を制御してストック部４３の軸３９を上限位置Ａと下限位置Ｂの間に維持しつつ、ガラスファイバー２を巻取リール６に巻き取る。また、送線モータ４と巻取モータ７の両方を制御しても良い。
【００３１】
また、上限側リミットスイッチ４１と下限側リミットスイッチ４２は軸３９の中心で上限と下限の限界位置Ａ及びＢを検知しているが、スライド部材３７、重り３８、プーリー３１〜３５のいずれかで限界位置Ａ及びＢを検知しても良い。
【００３２】
また、巻取装置１のスライド部材３７は重力方向に昇降するが、水平方向にスライドしても良い。
【００３３】
尚、本実施形態では、動滑車であるプーリー３１〜３５は垂直方向に移動するので、重り系４０の重量は、スライド部材３７と、重り３８と、軸３９の各重量の合計値であるが、例えば、プーリー３１、３１、３２、３３、３４、３５が水平方向に移動する場合、重り系はライド部材３７と、軸３９の重量を含まれず、重り３８の重量のみで、重り３８の自重がプーリー３１〜３５に作用する。
【００３４】
次に本発明の実施形態に係るガラスファイバー巻取装置の作動と効果について説明する。図３は、図１に示す複合動滑車ユニット１００の作動の説明図で、図中、（ａ）は複合動滑車ユニット１００が下限位置Ｂに位置する状態、（ｂ）は上限位置Ａに位置する状態を示す。
【００３５】
送線モータ４は回転しており元リール３からガラスファイバー２が解かれている状態を継続しつつ、ダンシング部３０の軸３９の中心が一点鎖線で示される下限位置Ｂに向かう。そして、軸３９の中心が下限位置Ｂに至ると、下限側リミットスイッチ４２は軸３９の中心が下限位置Ｂに至ったことを検知する。下限側リミットスイッチ４２の検知信号は制御装置６０に送信され、制御装置６０により送線モータ４を停止し、元リール３に巻かれたガラスファイバー２の解きを停止する。一方、巻取モータ７は巻取が終了するまで所定の一定速度で回転しガラスファイバー２を巻取リール６に巻き取る。従って、重り３８と軸３９とスライド部材３７を合計した重り系４０の重量Ｗｇによって生じるガラスファイバー２の張力に抗して、軸３９の中心が一点鎖線で示す上限位置Ａに向いストック部４３のガラスファイバー２のストック長さを減少しつつ移動し、一点鎖線で示す上限位置Ａに至る。すると、上限側リミットスイッチ４１は、軸３９が上限位置Ａに至ったことを検知し、上限側リミットスイッチ４１の検知信号を制御装置６０に送信する。制御装置６０はこの検知信号を受け、送線モータ４を回転させて元リール３に巻かれたガラスファイバー２を解く。これにより、重り系４０の重量Ｗｇの作用で軸３９の中心は下限方向に移動して再び下限位置Ｂに至る。このようにして、上限側リミットスイッチ４１と下限側リミットスイッチ４２の検知信号により送線モータ４の運転、停止を制御して、軸３９の中心を下限位置Ｂと上限位置Ａの間に位置するように維持しつつ、巻取リール６にガラスファイバー２を巻き取る。ガラスファイバー２は常に張力が作用した状態を維持しつつ、ストック部４３のガラスファイバー２のストック量がなくなると元リール３からガラスファイバー２が補給され、ストック量が所定量あると元リール３からの補給は停止される。
【００３６】
図４は、本発明の原理を説明するための一般的な固定滑車ユニット及び動滑車ユニットの説明図で、図中、（ａ）は固定滑車ユニット、（ｂ）は１段の動滑車ユニット、（ｃ）は２段の複合動滑車ユニットを示す。（ａ）に示すように固定滑車ユニット８０ａは、重量Ｗｇの重り８５を吊り下げた紐８６を固定滑車８１に係回する。この場合、紐８６の張力Ｆ１は重り８５の重量に等しくＷｇである。（ｂ）動滑車ユニット８０ｂは、固定滑車８１と、重り８５が吊り下げられた動滑車８３とを緋８６で係回して１段の動滑車ユニットを構成する。この場合、紐８６の張力Ｆ２は重り８５の重量の半分に等しくＷｇ／２である。（ｃ）の動滑車ユニット８０ｃは、固定滑車８１、８２と動滑車８３、８４とを順次緋８６で係回して２段の複合動滑車ユニットを構成する。この場合、重り８５は動滑車８３、８４の両方の動滑車で吊り下げられるので、紐８６の張力Ｆ３は重り８５の重量の１／４に等しくＷｇ／４である。ｎ個の固定滑車とｎ個の動滑車とを緋で係回したｎ段の複合動滑車ユニットでは、重り８５の重量Ｗｇが各動滑車に共通にＷｇ／ｎが作用するので、張力ＦｎはＷｇ／（２ｎ）になる。
【００３７】
図２に示すように、複合動滑車ユニット１００は、プーリー２１〜２５、プーリー３１〜３５に作用するガラスファイバー２の張力Ｆの値は同じで、複合動滑車ユニット１００の段数（以下、段数）は５段（ｎ＝５）であるので、ガラスファイバー２の張力Ｆｏは、重り３８と軸３９とスライド部材３７を合計した重り系４０の重量Ｗｇの１／１０でＦｏ＝Ｗｇ／１０である。張力Ｆｏは、ダンシング部３０が静止している時の張力、又は、重り系４０の慣性力が無視できる極めてゆっくりした速度で移動している時の張力で、慣性力の影響を含まない。巻取リール６の巻取張力は、プーリー２１〜２５、プーリー３１〜３５のガラスファイバー２の張力に等しい。従って、Ｆｏ＝Ｗｇ／１０は、巻取リール６が静止している時の張力、又は、重り系４０の慣性力が無視できる極めてゆっくりした速度で巻き取っている時の張力で、巻取張力設定値Ｆｓである。従って、Ｆｓ＝Ｗｇ／１０で、重り系４０の慣性力の影響は含んでいない。ｎ段の複合動滑車ユニットでは、巻取張力設定値Ｆｓｎ＝Ｗｇ／（２×ｎ）になる。
【００３８】
しかし、ガラスファイバー２を巻取リール６に適正な速度で巻き取っているので、ダンシング部３０は上限位置Ａと下限位置Ｂの間を適正な速度で往復動している。このため、巻取中の巻取張力Ｆは、重り系４０の往復動による慣性力（＝重り系４０の質量Ｍ×重り系４０の加速度α）の影響が加わり、この慣性力は変動しているため、巻取張力Ｆには慣性力の影響は外乱ΔＦとなる。即ち、巻取中の巻取張力Ｆは、Ｆ＝巻取張力設定値Ｆｓ＋外乱ΔＦになる。ｎ段では外乱ΔＦｎ＝重り系４０の慣性力／（２×ｎ）＝（Ｍ×α）／（２×ｎ）で、複合動滑車ユニット１００は５段（ｎ＝５）であるので外乱ΔＦは、ΔＦ＝Ｍ×α／１０になる。
【００３９】
本発明の５段の巻取装置１と従来技術の１段の巻取装置を比較すると、同じ巻取張力設定値Ｆｓ、同じ巻取速度の下では、従来技術の１段の巻取装置は、重り系の重力が重り系４０の重量Ｗの５分の１で、重り系の質量も重り系４０の質量Ｍの５分の１、ダンシング部の速度がダンシング部３０の５倍になるのでダンシング部の加速度αはダンシング部３０の５倍になる。従って、従来技術の巻取張力の外乱ΔＦ１は、ΔＦ１＝（Ｍ／５）×（５α）／２＝Ｍ×α／２になる。上述したように、本発明の巻取装置１の外乱ΔＦは、ΔＦ＝Ｍ×α／１０であるので、従来技術の巻取張力の外乱ΔＦ１の５分の１に減少し、巻取装置１は巻取張力の変動が低減され安定した巻取張力が確保できる。また、ｎ段の複合動滑車ユニットでは、巻取張力の外乱ΔＦｎは、ΔＦｎ＝（Ｍ×α）／（２ｎ）になるので、複合動滑車ユニット１００の段数を適性（例えば、５段）に設定することで、巻取張力設定値Ｆｓに殆ど影響を及ばさない値に減少できる。以上により、ガラスファイバー２の破断あるいは巻線解けが防止されと共に、光ファイバーとしての所定性能を確保するガラスファイバー２の巻取装置１を提供できる。
【００４０】
尚、本実施形態では、プーリー３１〜３５の重量は、無視できる程度小さいものとしたが、重量が無視できない場合は、以下に述べるプーリーの重量に基づく力と慣性力を前述した巻取張力Ｆに加算すれば良い。即ち、プーリー３１〜３５の各重量が同じでＵｇの場合、プーリーの重量に基づく力Ｕｇ／２が巻取張力Ｆに加算され、プーリー３１〜３５の慣性力に基づく外乱＝（プーリー３５の質量×加速度／２）が加算される、従って、プーリー３１〜３５の重量は小さい方が好ましい。
【００４１】
また、上限側リミットスイッチ４１及び下限側リミットスイッチ４２の検知信号により送線モータ４を起動、停止し、巻取モータ７は一定速度で回転されるので、巻取モータ７のトルクは一定となる。これにより、ガラスファイバー２を巻取リール６に巻き取る張力も一定になり、破断あるいは巻線緩みが防止されと共に、巻取リール６に巻き取ったガラスファイバー２の所定性能が確保できる。また、送線モータ４および巻取モータ７は、巻き始めの起動と巻き終りの停止以外、特別な制御をしなくて良いので送線モータ４および巻取モータ７の制御装置６０は簡単で低コストになる。
【００４２】
また、巻取張力の変動が抑制され安定した巻取張力でガラスファイバー２を巻き取ることができるので、巻き取り調整と、巻き取りの異常監視と、巻き取り不具合の対応に要する作業者数を減少できる。
【００４３】
さらには、所定の巻取張力設定値の下、巻取張力の変動値を巻取張力設定値に比べ十分減少できるので、巻取リール６の巻き始めの径は、ガラスファイバー２の性能を正常に保持できる最小径近くにすることが可能である。結果、巻取リール６に巻き取られたガラスファイバー２の外径が減少する。
【００４４】
また、複合動滑車ユニット１００と巻取リール６との間に測長プーリー１２を設け、方向変更プーリー２６からのガラスファイバー２を１周巻く。そして、測長プーリー１２の１回転当りのガラスファイバー２の送り長さを事前に調べておき、測長プーリー１２の回転数をロータリーエンコーダー８でカウントし、このカウント数が規定値に達した時点で、巻取モータ７、送線モータ４、トラバース用モータ５７の回転を停止する。これにより、ガラスファイバー２を巻取リール６に正確な長さで巻き取ることが出来る。尚、測長プーリー１２は、元リール３と複合動滑車ユニット１００との間に設けても良いが、好ましくは巻取リール６に近い位置に設ける方が測定精度の関点から好適である。
【００４５】
また、複合動滑車ユニット１００と巻取リール６との間のガラスファイバー２をテンションプーリー１４に１８０度係回している。テンションプーリー１４は、軸１７が重力方向になるように配置される。そしてテンションプーリー１４の引き込み側のガラスファイバー２の張力Ｆとテンションプーリー１４の送り出し側のガラスファイバー２の張力Ｆとを足し合せた張力（＝２×Ｆ）をテンション測定器９で常時測定している。この測定値は、軸１７が重力方向になるように配置され、テンションプーリー１４の自重の影響が取り除かれるので、精度が高い。以上により、巻取リール６に巻き取られるガラスファイバー２の巻取張力が正確に測定できると共に、所定値の範囲内であることが確認でき良品率が向上する。尚、テンションプーリー１４は、元リール３と複合動滑車ユニット１００との間のガラスファイバー２をテンションプーリー１４に１８０度係回しても良いが、好ましくは巻取リール６に近い位置に設ける方が精度の関点から好適である。
【００４６】
巻取リール６の手前のガラスファイバー２は、巻取リール６の手前に設けたトラバース機構５０を通過して巻取リール６に巻き取られる。トラバース機構５０により、巻取リール６の回転に同期してトラバース用モータ５７を回転制御し、ガラスファイバー２が巻取リール６の巻かれる方向に導くようにトラバースプーリー５１とファイバー用ガイド５３、５４を移動させる。これにより、ガラスファイバー２は巻取リール６に整列に巻かれるので、巻き取られたガラスファイバー２は不整列巻きに起因したガラスファイバーへのストレスが抑制され、ガラスファイバー２の所定性能が確保できる。
【００４７】
表１は、巻取装置１に於いて、重り３８の重量により巻取張力設定を変えた場合の巻取リール６に巻き取ったガラスファイバー２の品質検査の調査結果を示す。表１に示すように、巻取張力設定が低過ぎると（重り系４０の重量が軽過ぎると）性能は確保できるが、巻解け、不整列巻線、巻線形状不適が発生する。巻取張力設定が高過ぎると（重量が重過ぎると）、性能が確保できず、また巻線切れも発生する。調査番号２、３、５は性能が確保でき、各種の外観検査も合格であり、総合評価が良好である。
【００４８】
表２は、巻取装置１に於いて、重り系４０の重量を一定にし、複合動滑車ユニットの段数を１段から６段まで変えた場合のガラスファイバー２の張力の変動幅の調査結果を示す。表２に示すように、段数が少ないと張力の変動幅は増大し、段数が多いと張力の変動幅は減少する。複合動滑車ユニットの段数は、構成の単純さを考慮して５段が好適である。
【００４９】
また、従来、二人の作業者が常時必要であったが、本発明により元リール３と巻取リール６のセット時のみ一人の作業者を要し人工が低減できた。以上の調査結果により、本発明の効果が実証できた。
【表１】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係わるガラスファイバーの巻取装置の説明図である。
【図２】図１に示す巻取装置の複合動滑車ユニットを展開した説明図である。
【図３】ダンシング部が限界位置に位置する状態の巻取装置の部分説明図である。
【図４】一般の固定滑車ユニットと一般の動滑車ユニットの説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 巻取装置
２ ガラスファイバー
３ 元リール
４ 送線モータ
６ 巻取リール
６ａ 巻軸
７ 巻取モータ
９ テンション測定器（テンション測定手段）
１２ 測長プーリー
１４ テンションプーリー
２１、２２、２３、２４、２５ プーリー（固定滑車）
３１、３２、３３、３４、３５ プーリー（動滑車）
３０ ダンシング部
３７ スライド部材（重り）
３８ 重り
３９ 軸（重り）
４１ 上限側リミットスイッチ（第１位置検知手段）
４２ 下限側リミットスイッチ（第２位置検知手段）
５０ トラバース機構
５３、５４ ファイバー用ガイド
５７ トラバースモータ
６０ 制御装置
１００ 複合動滑車ユニット
Ａ 上限位置（一方の限界位置）
Ｂ 下限位置（他方の限界位置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送線モータを有しガラスファイバーが巻回された元リールと、
前記元リールからの前記ガラスファイバーが係回して複数の固定滑車と複数の動滑車とで構成される複合動滑車ユニットと、
垂直方向に移動可能で前記固定滑車と前記動滑車の間の距離を変更する重りと、
前記複合動滑車ユニットからの前記ガラスファイバーを巻き取とる巻取モータを有する巻取リールと、
前記動滑車の上限位置を検知する第１位置検知手段と、
前記動滑車の下限位置を検知する第２位置検知手段と、
前記第１位置検知手段と前記第２位置検知手段からの検知信号が入力される制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記検知信号により前記送線モータ及び前記巻取モータの少なくともいずれか一方の回転速度を制御する、ことを特徴とするガラスファイバーの巻取装置。
【請求項２】
前記巻取モータは一定速度で回転する、ことを特徴とする請求項１に記載のガラスファイバーの巻取装置。
【請求項３】
前記複合動滑車ユニットと前記巻取リールの間に前記ガラスファイバーが係回する測長プーリーを設け、前記制御装置は前記測長プーリーが所定の回転数に達すると前記送線モータ及び前記巻取モータの回転を停止する、ことを特徴とする請求項１又は２の少なくともいずれかに記載のガラスファイバーの巻取装置。
【請求項４】
前記元リールと前記巻取リールの間に前記ガラスファイバーが係回するテンションプーリーと、前記テンションプーリーに作用する力を測定するテンション測定手段と、を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３の少なくともいずれか一項に記載のガラスファイバーの巻取装置。
【請求項５】
前記巻取リールに巻回される前記ガラスファイバーを前記巻取リールの巻軸方向に移動させるファイバー用ガイドを有するトラバース機構を備え、前記制御装置は前記トラバース機構を前記巻取モータと同期して制御する、ことを特徴とする請求項１乃至４の少なくともいずれか一項に記載のガラスファイバーの巻取装置。
【請求項１】
送線モータを有しガラスファイバーが巻回された元リールと、
前記元リールからの前記ガラスファイバーが係回して複数の固定滑車と複数の動滑車とで構成される複合動滑車ユニットと、
垂直方向に移動可能で前記固定滑車と前記動滑車の間の距離を変更する重りと、
前記複合動滑車ユニットからの前記ガラスファイバーを巻き取とる巻取モータを有する巻取リールと、
前記動滑車の上限位置を検知する第１位置検知手段と、
前記動滑車の下限位置を検知する第２位置検知手段と、
前記第１位置検知手段と前記第２位置検知手段からの検知信号が入力される制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記検知信号により前記送線モータ及び前記巻取モータの少なくともいずれか一方の回転速度を制御する、ことを特徴とするガラスファイバーの巻取装置。
【請求項２】
前記巻取モータは一定速度で回転する、ことを特徴とする請求項１に記載のガラスファイバーの巻取装置。
【請求項３】
前記複合動滑車ユニットと前記巻取リールの間に前記ガラスファイバーが係回する測長プーリーを設け、前記制御装置は前記測長プーリーが所定の回転数に達すると前記送線モータ及び前記巻取モータの回転を停止する、ことを特徴とする請求項１又は２の少なくともいずれかに記載のガラスファイバーの巻取装置。
【請求項４】
前記元リールと前記巻取リールの間に前記ガラスファイバーが係回するテンションプーリーと、前記テンションプーリーに作用する力を測定するテンション測定手段と、を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３の少なくともいずれか一項に記載のガラスファイバーの巻取装置。
【請求項５】
前記巻取リールに巻回される前記ガラスファイバーを前記巻取リールの巻軸方向に移動させるファイバー用ガイドを有するトラバース機構を備え、前記制御装置は前記トラバース機構を前記巻取モータと同期して制御する、ことを特徴とする請求項１乃至４の少なくともいずれか一項に記載のガラスファイバーの巻取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１２６３９６（Ｐ２０１０−１２６３９６Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０２６７１（Ｐ２００８−３０２６７１）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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