(57)【要約】本発明は、品質が安定したコイル状繊維を全自動で製造できるコイル状繊維の製造装置及び製造方法を提供する。本発明によるコイル状繊維の製造装置は、繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するようにコイル状繊維を形成するための捩り装置、検出装置、および捩り装置を制御する制御装置を具備する。ここで、繊維には、繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って、複数の第１領域、および複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられており、検出装置は、コイルの形状を有する、少なくとも１つの複数の第１領域のコイルの中心軸方向の長さを検出し、かつ制御装置は、検出装置によって検出された、少なくとも１つの複数の第１領域のコイルの中心軸方向の長さが所定の長さと等しい場合、少なくとも１つの複数の第１領域に隣接する第２領域に含まれる繊維に捩りを加える動作を捩り装置に行わせる。
2019017070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状繊維の製造装置であって、
繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成するための捩り装置、
検出装置、および
前記捩り装置を制御する制御装置
を具備し、
ここで、
前記繊維には、前記繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って、複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられており、
前記検出装置は、前記コイルの形状を有する、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの中心軸方向の長さを検出し、かつ
前記制御装置は、前記検出装置によって検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが所定の長さと等しい場合、少なくとも１つの前記複数の第１領域に隣接する前記第２領域に含まれる前記繊維に捩りを加える動作を前記捩り装置に行わせる、
製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の製造装置であって、
前記制御装置は、少なくとも１つの前記複数の第１領域における前記繊維に前記捩りを加える動作の開始から所定時間内に、前記検出装置によって検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが前記所定の長さと等しくならない場合、前記捩り装置による前記捩りを加える動作を停止させる、
製造装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載の製造装置であって、
前記製造装置は、前記繊維の長軸方向に沿って前記一定の規則に従って前記繊維を着色し、前記複数の第１領域または前記複数の第２領域のいずれか一方を形成するための塗布装置をさらに具備する、
製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の製造装置であって、
前記塗布装置は、少なくとも１つの前記複数の第１領域における前記繊維の周面のすべてを着色する、
製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造装置であって、
前記製造装置は、少なくとも１つの前記複数の第１領域、又は少なくとも１つの前記複数の第２領域を有する前記繊維の所定領域を前記検出装置によって検出可能な範囲に搬送する搬送装置をさらに備える、
製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造装置であって、
前記検出装置は、
前記コイル状繊維を撮像する撮像装置、および
前記撮像装置で取得した画像を画像処理して少なくとも１つの前記複数の第１領域、および少なくとも１つの前記複数の第２領域を抽出し、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの中心軸方向の長さ、および少なくとも１つの前記複数の第２領域の前記コイルの中心軸方向の長さを検出する長さ検出部を備える、
製造装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造装置であって、
前記製造装置は、前記捩り装置で前記繊維に捩りを加えるとき、前記繊維に張力を印加することが可能な張力印加部材をさらに備える、
製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の製造装置であって、
前記張力印加部材を前記繊維の搬送方向に移動可能な移動装置をさらに備える、
製造装置。
【請求項９】
コイル状繊維の製造方法であって、
（ａ）繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って、複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられた前記繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成する工程、および
（ｂ）捩りが加えられている少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの中心軸方向の長さを検出する工程
を具備し、
ここで、
前記工程（ｂ）で検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが所定の長さと等しい場合、前記工程（ｂ）において、少なくとも１つの前記複数の第１領域の隣接する前記第２領域に含まれる前記繊維に捩りを加える、
製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のコイル状繊維の製造方法であって、
前記工程（ｂ）において、少なくとも１つの前記第１領域における前記繊維に前記捩りを加える動作の開始から所定時間内に、前記検出装置によって検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが前記所定の長さと等しくならない場合、前記捩りを加える動作を停止させる、
コイル状繊維の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０のいずれか１項に記載のコイル状繊維の製造方法であって、さらに、
（ｃ）前記工程（ａ）の前に、前記繊維の長軸方向に沿って前記一定の規則に従って前記繊維を着色し、前記複数の第１領域または前記複数の第２領域のいずれか一方を形成する工程、
を具備する、コイル状繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル状繊維の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１および２は、ポリマー繊維をコイル化したコイル状繊維を用いたポリマー繊維アクチュエータを開示している。コイル状繊維はポリマー繊維を捩ることにより得られるが、必要な捩れ回数は繊維の長さだけでなく、直径又は弾性率などによっても大きく左右される。そのため、その製造過程において、捩る繊維の長さと捩り回数を規定したとしても、捩り回数不足により未コイル化箇所が残ったり、捩り回数過剰により前記繊維が破断したりしてしまう。そのため、一様にコイル化が施されたコイル状繊維を得るためには、コイル化作業の終了の判断を作業者の目視により行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−４２７８３号公報
【特許文献２】特許第６１１１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、目視などの感覚によるコイル化作業の終了の判断は、コイル状繊維のアクチュエータ特性ばらつきの原因となる上に、コイル化作業に常時必ず人が付き添う必要があり、コイル化作業を自動化できないという課題があった。【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、品質が安定したコイル状繊維を全自動で製造できるコイル状繊維の製造装置及び方法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】
【０００６】
本発明の１つの態様にかかるコイル状繊維の製造装置は、繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成するための捩り装置、検出装置、および前記捩り装置を制御する制御装置を具備する。ここで、前記繊維には、前記繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って、複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられており、前記検出装置は、前記コイルの形状を有する、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの中心軸方向の長さを検出し、かつ前記制御装置は、前記検出装置によって検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが所定の長さと等しい場合、少なくとも１つの前記複数の第１領域に隣接する前記第２領域に含まれる前記繊維に捩りを加える動作を前記捩り装置に行わせる。
前記従来の課題を解決するために、本発明の別の態様にかかるコイル状繊維の製造方法は、コイル状繊維の製造方法であって、（ａ）繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられた前記繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成する工程、および（ｂ）捩りが加えられている少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの中心軸方向の長さを検出する工程を備え、ここで、前記工程（ｂ）で検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが所定の長さと等しい場合、前記工程（ｂ）において、少なくとも１つの前記複数の第１領域の隣接する前記第２領域に含まれる前記繊維に捩りを加える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のコイル状繊維の製造装置及び製造方法によれば、捩りが加えられた第１領域の長さを検出して、検出した長さが、所定の長さと同じであれば、捩じり動作が終了したとして、隣接する第２領域の捩じりを開始することができる。この結果、品質が安定したコイル状繊維、すなわち、コイル化の捩り回数が均一である前記コイル状繊維を安定して全自動で製造することができ、歩留まりの向上及び全自動化による製造の効率化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態にかかるコイル状繊維の製造装置の説明図
【図２】コイル化途中のコイル状繊維の製造装置の説明図
【図３】コイル化が完了したコイル状繊維を巻き取っている途中のコイル状繊維の製造装置の説明図
【図４】コイル状繊維を巻き取りが完了し、次のコイル化を開始する直前のコイル状繊維の製造装置の説明図
【図５Ａ】コイル化前のマーカーを施した繊維の説明図
【図５Ｂ】実施形態の別の変形例のコイル化前の繊維の模式図
【図６Ａ】コイル化途中の繊維の説明図
【図６Ｂ】コイル状繊維について欠陥部があるときの説明図
【図７Ａ】実施形態のコイル状繊維の製造方法の一例の工程を示すフローチャート
【図７Ｂ】実施形態のコイル状繊維の製造方法の別の一例の工程を示すフローチャート
【図７Ｃ】実施形態のコイル状繊維の製造方法のさらに別の一例の工程を示すフローチャート
【図８Ａ】実施形態のコイル状繊維の製造方法において製造開始時の状態を示す説明図
【図８Ｂ】実施形態のコイル状繊維の製造方法において、図８Ａの点線で囲まれた部分Ｂに相当する部分の拡大図
【図８Ｃ】図８Ｂに続く、実施形態のコイル状繊維の製造方法の工程において、コイル化後のマーカー形成領域の長さと所定の第１の長さとを比較する状態を示す説明図
【図８Ｄ】図８Ｃに続く、実施形態のコイル状繊維の製造方法の工程において、コイル化後のマーカー形成領域に隣接するマーカー非形成領域でコイル化を開始している状態を示す説明図
【図８Ｅ】実施形態のコイル状繊維の製造方法の工程において、コイル化後のマーカー形成領域の長さと所定の第１の長さとが同じでない状態を示す説明図
【図８Ｆ】実施形態のコイル状繊維の製造方法、図８Ａの一点鎖線で囲まれた部分Ｆに相当する部分の拡大図
【図８Ｇ】図８Ｆに続く、実施形態のコイル状繊維の製造方法の工程において、コイル化後のマーカー非形成領域の長さと所定の第２の長さとを比較する状態を示す説明図
【図８Ｈ】図８Ｇに続く、実施形態のコイル状繊維の製造方法の工程において、コイル化後のマーカー非形成領域に隣接するマーカー形成領域でコイル化を開始している状態を示す説明図
【図８Ｉ】実施形態のコイル状繊維の製造方法の工程において、コイル化後のマーカー非形成領域の長さと所定の第２の長さとが同じでない状態を示す説明図
【図８Ｊ】実施形態のコイル状繊維の製造方法の工程において、コイル化後のマーカー形成領域の長さと所定の第１の長さとを比較するとともに、コイル化後のマーカー非形成領域の長さと所定の第２の長さとを比較する状態を示す説明図
【図８Ｋ】実施形態のコイル状繊維の製造方法のコイル化完了後の搬送工程を示す説明図
【図８Ｌ】実施形態のコイル状繊維の製造方法の搬送後の工程を示す説明図
【図９】実施例１におけるコイル化途中の繊維の説明図
【図１０】実施例１のコイル化過程におけるマーカーに区切られた区間の長さと時間の関係の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
（実施形態）
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、  繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成するための捩り装置、
検出装置、および
前記捩り装置を制御する制御装置を具備し、ここで、
前記繊維には、前記繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って、複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられており、
前記検出装置は、前記コイルの形状を有する、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの中心軸方向の長さを検出し、かつ
前記制御装置は、前記検出装置によって検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが所定の長さと等しい場合、少なくとも１つの前記複数の第１領域に隣接する前記第２領域に含まれる前記繊維に捩りを加える動作を前記捩り装置に行わせる、コイル状繊維の製造装置を提供する。
前記第１態様の構成によれば、捩りが加えられた第１領域の長さを検出して、検出した長さが、所定の長さと同じであれば、捩じり動作が終了したとして、隣接する第２領域の捩じりを開始する。この結果、品質が安定したコイル状繊維、すなわち、コイル化の捩り回数が均一である前記コイル状繊維を安定して全自動で製造することができ、歩留まりの向上及び全自動化による製造の効率化を実現することができる。
【００１２】
本発明の第２態様によれば、  前記制御装置は、少なくとも１つの前記複数の第１領域における前記繊維に前記捩りを加える動作の開始から所定時間内に、前記検出装置によって検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが前記所定の長さと等しくならない場合、前記捩り装置による前記捩りを加える動作を停止させる、
第１態様に記載のコイル状繊維の製造装置を提供する。
【００１３】
前記構成によれば、前記所定時間内に、検出した第１領域の長さが前記所定の長さと等しくならない場合には、捩じり動作に異常が発生した可能性があり、捩りを加えても巻線部が形成できないなどの欠陥部が発生しているような場合であると考えられ、製造工程を停止させて、欠陥部を取り除くなどの適切な対処を行うことができる。この結果、品質が安定したコイル状繊維、すなわち、コイル化の捩り回数が均一である前記コイル状繊維を安定して全自動で製造することができ、歩留まりの向上及び全自動化による製造の効率化を実現することができる。
【００１４】
本発明の第３態様によれば、  前記製造装置は、前記繊維の長軸方向に沿って前記一定の規則に従って前記繊維を着色し、前記複数の第１領域または前記複数の第２領域のいずれか一方を形成するための塗布装置をさらに具備する、
第１または２のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維の製造装置を提供する。
【００１５】
前記構成によれば、繊維は一定の規則に従って着色される。着色された複数の第１領域または複数の第２領域の一定の規則の乱れを欠陥部として検出することができるので、前記コイル状繊維の欠陥部を例えば目視あるいは検出器を用いて容易に発見することができ、歩留まり及び安全性の向上を実現することができる。
【００１６】
本発明の第４態様によれば、
前記塗布装置は、  前記塗布装置は、少なくとも１つの前記複数の第１領域における前記繊維の周面のすべてを着色する、
第３の態様に記載のコイル状繊維の製造装置を提供する。
【００１７】
前記構成によれば、着色された第１領域の長さを検出する際に、どの方向から検出を行っても必ず着色された第１領域を認識することができるといった効果を奏することができる。
【００１８】
本発明の第５態様によれば、
前記製造装置は、少なくとも１つの前記複数の第１領域、又は少なくとも１つの前記複数の第２領域を有する前記繊維の所定領域を前記検出装置によって検出可能な範囲に搬送する搬送装置をさらに備える、
第１〜４のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維の製造装置を提供する。
【００１９】
前記構成によれば、検出装置を移動させることなく、多くの領域を効率的に検出することができるといった効果を奏することができる。
【００２０】
本発明の第６態様によれば、  前記検出装置は、
前記コイル状繊維を撮像する撮像装置、および
前記撮像装置で取得した画像を画像処理して少なくとも１つの前記複数の第１領域、および少なくとも１つの前記複数の第２領域を抽出し、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの中心軸方向の長さ、および少なくとも１つの前記複数の第２領域の前記コイルの中心軸方向の長さを検出する長さ検出部を備える、
第１〜５のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維の製造装置を提供する。
【００２１】
前記構成によれば、少なくとも１つの複数の第１領域および少なくとも１つの複数の第２領域が同一画像に収まるように撮像することにより、第１領域および第２領域の長さを同時に検出することができるので、検出を高速化することができる。
【００２２】
本発明の第７態様によれば、
前記製造装置は、前記捩り装置で前記繊維に捩りを加えるとき、前記繊維に張力を印加することが可能な張力印加部材をさらに備える。
【００２３】
第１〜６のいずれか１つの態様に記載のコイル状繊維の製造装置を提供する。
【００２４】
前記構成によれば、前記繊維を部分的に捩り、さらに前記部分的に捩る作業を次々と繰り返していくことができるため、繊維の全体の長さに関わりなく、繊維全体に捩りを加えることができる。また、均一な張力を捩り区間に印加することができるため、品質の安定した前記コイル状繊維を製造することができるといった効果を奏することができる。
【００２５】
本発明の第８態様によれば、
前記張力印加部材を前記繊維の搬送方向に移動可能な移動装置をさらに備える、
第７の態様に記載のコイル状繊維の製造装置を提供する。
【００２６】
前記構成によれば、捩ることにより前記繊維の捩り区間は短くなるが、これに合せるように張力印加部材が移動することができるため、常に張力を一定に保つことができる。
【００２７】
本発明の第９態様によれば、
コイル状繊維の製造方法であって、  （ａ）繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従って複数の第１領域、および前記複数の第１領域の表面の色とは異なる表面の色を有する複数の第２領域が交互に設けられた前記繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するように前記コイル状繊維を形成する工程、および
（ｂ）捩りが加えられている少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの中心軸方向の長さを検出する工程、ここで、
前記工程（ｂ）で検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが所定の長さと等しい場合、前記工程（ｂ）において、少なくとも１つの前記複数の第１領域の隣接する前記第２領域に含まれる前記繊維に捩りを加える、コイル状繊維の製造方法を提供する。
【００２８】
前記第９態様の構成によれば、捩りが加えられた第１領域の長さを前記工程（ｂ）で検出して、前記工程（ｂ）で検出した長さが、所定の長さと同じであれば、捩じり動作が終了したとして、隣接する第２領域の捩じりを加える。この結果、品質が安定したコイル状繊維、すなわち、コイル化の捩り回数が均一である前記コイル状繊維を安定して全自動で製造することができ、歩留まりの向上及び全自動化による製造の効率化を実現することができる。
【００２９】
本発明の第１０態様によれば、  前記工程（ｂ）において、少なくとも１つの前記第１領域における前記繊維に前記捩りを加える動作の開始から所定時間内に、前記検出装置によって検出された、少なくとも１つの前記複数の第１領域の前記コイルの前記中心軸方向の長さが前記所定の長さと等しくならない場合、前記捩りを加える動作を停止させる、
第９態様に記載のコイル状繊維の製造方法を提供する。
【００３０】
前記構成によれば、前記所定時間内に、検出した第１領域の長さが前記所定の長さと等しくならない場合には、捩じり動作に異常が発生した可能性があり、捩りを加えても巻線部が形成できないなどの欠陥部が発生しているような場合であると考えられ、製造工程を停止させて、欠陥部を取り除くなどの適切な対処を行うことができる。この結果、品質が安定したコイル状繊維、すなわち、コイル化の捩り回数が均一である前記コイル状繊維を安定して全自動で製造することができ、歩留まりの向上及び全自動化による製造の効率化を実現することができる。
【００３１】
本発明の第１１態様によれば、
（ｃ）前記工程（ａ）の前に、前記繊維の長軸方向に沿って前記一定の規則に従って前記繊維を着色し、前記複数の第１領域または前記複数の第２領域のいずれか一方を形成する工程をさらに備える、
第９または１０のいずれかの態様に記載のコイル状繊維の製造方法を提供する。
【００３２】
前記第１１態様の構成によれば、繊維は一定の規則に従って着色される。着色された複数の第１領域または第２領域の一定の規則の乱れを欠陥部として検出することができるので、前記コイル状繊維の欠陥部を例えば目視あるいは検出器を用いて容易に発見することができ、歩留まり及び安全性の向上を実現することができる。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は、実施の形態にかかる、コイル化開始前のコイル状繊維の製造装置の説明図である。図２は、コイル化途中のコイル状繊維の製造装置の説明図である。図３は、コイル化が完了したコイル状繊維を巻き取っている途中のコイル状繊維の製造装置の説明図である。図４は、コイル状繊維を巻き取りが完了し、次のコイル化を開始する直前のコイル状繊維の製造装置の説明図である。
【００３５】
コイル状繊維の製造装置は、繊維１の搬送順に、搬送装置１２と、マーカー塗布装置２９と、検出装置１５と、捩り装置１４とを少なくとも備えている。制御装置８０は、搬送装置１２、マーカー塗布装置２９、検出装置１５、および捩り装置１４の制御を行う。
【００３６】
少なくとも１本の繊維１を捩じることにより、コイル状繊維１０２を製造する。なお、基本的には、繊維１がこれらの全ての装置に関係するが、特に、以下の工程の前後で繊維の状態を区別したい場合には、以下のように定義する。主として、「繊維１」は、繊維をマーカーによって着色する前の状態を指す。「繊維１０１」は、繊維１に捩りを加える前の状態を指す。「繊維１０２」は、繊維１０１に捩りを加えることによって得られた、コイルの形状を有するコイル状繊維を指す。
【００３７】
搬送装置１２は、少なくとも１本の繊維１を搬送する。具体的には、搬送装置１２は、ローラー１０と、第１保持体３０とで構成され、製造ラインの上流側から下流側に向けて、この順に配置されている。搬送装置１２は、後述する、複数のマーカー形成領域２０１の少なくとも１つ、又は、複数のマーカー非形成領域２０２の少なくとも１つを有する繊維１０１の所定領域を検出装置１５によって検出可能な範囲に搬送する。
【００３８】
ローラー１０は、モータなどの駆動装置１０ｍにより、矢印１１で示した時計方向に回転する。ローラー１０には、繊維１が巻き付けられており、後述する制御装置８０から信号線８１を通して駆動装置１０ｍを制御して、ローラー１０の回転制御が行われる。
【００３９】
製造ラインにおいてローラー１０の下流側には、マーカー塗布装置２９を介して、第１保持体３０が配置されている。第１保持体３０については、後で第２保持体５０とともに説明する。
【００４０】
張力印加部材は、第１保持体３０および移動装置３０ｇを具備する。
【００４１】
第１保持体３０は、上下一対の部材で構成される。一対の部材は、モータなどの駆動装置３０ｍにより上下方向に相対的に移動して互いに接したり、離れたりする。第１保持体３０は、繊維１０１を、長軸周りに回転せずかつ長軸方向に容易には移動しない程度に挟み込んで保持できればよく、それぞれ、金属又はプラスチックのような硬い物体でも構わないし、ゴムのような柔らかいものでも構わない。
【００４２】
第１保持体３０は、マーカー塗布装置２９の下流側の移動開始位置Ｉから後述する第２保持体５０の上流側の移動終了位置ＩＩまでの間で、例えば電動スライダ、電動シリンダ、又はリニアアクチュエータなどで構成される移動装置３０ｇにより移動することができる。移動装置３０ｇは、一例として、第１保持体３０を繊維１０１の搬送方向に移動可能な装置として機能する。
【００４３】
よって、例えば、第１保持体３０は、移動装置３０ｇにより、繊維１０１を保持した状態で移動開始位置Ｉから移動終了位置ＩＩまで移動したのち、移動終了位置ＩＩで繊維１０１の保持を解除したのち、その解除状態のままで、移動終了位置ＩＩから移動開始位置Ｉに戻ることができる。このような移動により、繊維１０１を下流側に送りつつ、詳しくは後述するように、繊維１０１の捩り区間９１に張力を印加できるようにしている。なお、第１保持体３０は、繊維１０１を解除可能に挟み込んで繊維１０１に張力を印加する部材の一例として機能する。
【００４４】
よって、モータなどの駆動装置１０ｍにより、ローラー１０を矢印１１で示した時計方向に回転しながら、第１保持体３０で繊維１０１を保持して下流側に移動すれば、繊維１０１を下流側に送ることができる。
【００４５】
マーカー塗布装置２９は、繊維１の長軸方向に沿って一定の規則に従って複数のマーカー形成領域２０１及び複数のマーカー非形成領域２０２を交互に繊維１に形成する。具体的には、マーカー塗布装置２９は、ローラー１０と第１保持体３０との間に配置されている。マーカー塗布装置２９は、下側に配置されたマーカー塗布台２０と、マーカー塗布台２０と対向してマーカー塗布台２０の上方に配置された支持体２１とで構成されている。支持体２１は、複数のマーカー塗布部２２を下面に支持し、モータなどの駆動装置２９ｍにより、マーカー塗布台２０に対して上下に移動可能に配置されている。複数のマーカー塗布部２２は、繊維１の進行方向に、お互いに間隔を開けて固定されている。複数のマーカー塗布部２２は、繊維１の長軸方向に沿って一定の規則に従って繊維１に同時に接触してマーカーをそれぞれ塗布して、複数のマーカー形成領域２０１（図５Ａ）を同時に形成する。隣接するマーカー形成領域２０１間にはマーカー非形成領域２０２が形成されている。よって、マーカー塗布装置２９により、繊維１０１には、繊維１０１の長軸方向に沿って一定の規則に従ってマーカーが塗布された複数のマーカー形成領域２０１及びマーカーが塗布されていない複数のマーカー非形成領域２０２が交互に設けられている。マーカーの塗布動作は、制御装置８０により信号線８１を通して制御されている。
【００４６】
ここで、一定の規則の例としては、例えば、前記繊維１０１の長軸方向の全体にわたって、マーカー形成領域２０１の長さ３０１及びマーカー非形成領域２０２の長さ３０２が同じであれば単純な構成となるが、これに限られるものではない。例えば、検出器で規則性を検出できるのであれば、長さ３０１及び長さ３０２を規則的に変化させても構わない。すなわち、前記一定の規則とは、マーカー形成領域２０１の長さ３０１と、マーカーが形成されていないマーカー非形成領域２０２の長さ３０２とが、予め決められた比率で形成されていることを意味する。より具体的には、図５Ａに示すように（長さ３０１）：（長さ３０２）＝１：１であったり、（長さ３０１）：（長さ３０２）＝１：２であってもよい。さらに、（長軸方向沿いの１番目のマーカー形成領域２０１の長さ３０１）：（長軸方向沿いの１番目のマーカー非形成領域２０２の長さ３０２）：（２番目のマーカー形成領域２０１の長さ３０１）：（２番目のマーカー非形成領域２０２の長さ３０２）：（３番目のマーカー形成領域２０１の長さ３０１）：（３番目のマーカー非形成領域２０２の長さ３０２）＝１：１：２：２：３：３でもよい。また、図５Ｂに示すように、（長軸方向沿いの１番目のマーカー形成領域２０１の長さ３０１）：（長軸方向沿いの１番目のマーカー非形成領域２０２の長さ３０２）：（２番目のマーカー形成領域２０１の長さ３０１）：（２番目のマーカー非形成領域２０２の長さ３０２）：（３番目のマーカー形成領域２０１の長さ３０１）：（３番目のマーカー非形成領域２０２の長さ３０２）＝１：１：２：１：１：１でもよい。
【００４７】
捩り装置１４は、マーカー塗布装置２９の下流側に配置され、第２保持体５０と、円筒体７０と、円筒状のガイド７２とで構成されている。捩り装置１４は、繊維１０１に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するようにコイル状繊維１０２を形成する。具体的には、図６Ａの右半分に示すように、繊維１０１は、その長軸の周りに沿って捩り装置１４で捩られてコイル化を施されて、コイル状繊維１０２を形成する。よって、コイル状繊維１０２は、繊維１０１の長軸周りに螺旋の形状を有するように折り畳まれている。言い換えれば、コイル状繊維１０２は、円筒状のコイルの形状を有するように繊維を順次折り畳んだ多数の巻線部１０２ａを有している。
【００４８】
第２保持体５０は、第１保持体３０の下流側に配置され、上下一対の部材で構成される。一対の部材は、モータなどの駆動装置５０ｍにより上下方向に相対的に移動して互いに接したり、離れたりする。第２保持体５０は、繊維１０１を、長軸周りに相対的に回転せずかつ長軸方向沿いに相対的に移動しない程度に挟み込んで保持できればよく、それぞれ、金属又はプラスチックのような硬い物体でも構わないし、ゴムのような柔らかいものでも構わない。
【００４９】
第２保持体５０の、製造ライン上での位置は固定されている。
【００５０】
制御装置８０は、捩り装置１４を制御する。
【００５１】
第２保持体５０の下流側には、繊維巻取装置として、ガイド７２を介してコイル状繊維１０２を巻き取る円筒体７０が配置されている。円筒体７０は、コイル状繊維１０２の巻取のため、モータなどの回転装置７０ｍにより回転する。また、繊維１０１の捩じり動作のため、第２保持体５０と円筒体７０とガイド７２とは、回転装置１４ｍにより、図２に示される矢印５１、７１、７３が示す同じ回転方向でかつ同じ回転速度で回転して、繊維１０１に捩じりを加える。第２保持体５０、円筒体７０およびガイド７２の回転方向が同じであれば、その回転方向は問わない。この回転するとき、第１保持体３０で繊維１０１を保持しておれば、第１保持体３０と第２保持体５０との間の区間９１の繊維１０１に捩じりを発生させることができる。この回転装置１４ｍによる回転方向及び速度は、信号線８１を通して制御装置８０により制御される。
【００５２】
なお、第２保持体５０と円筒体７０との間には、ガイド７２に向けて繊維を案内する、繊維１０２の円筒状のガイド６０が配置されている。ローラー１０の巻き戻し位置とガイド６０とは一直線上に配置されて、繊維１，１０１，１０２が直線的に搬送できるようにしている。ガイド６０は円筒体７０と一体的に配置されてもよく、円筒体７０と一体的に回転してもよいし、別に回転しなくともよい。
【００５３】
捩じり動作時、第１保持体３０が繊維１０１を保持しつつ、移動装置３０ｇにより第１保持体３０が移動開始位置Ｉから移動終了位置ＩＩまで移動する。このとき、第１保持体３０で繊維１０１が上流側に引っ張られるように、捩り区間９１の繊維１０１に張力を印加しながら繊維１０１が搬送される。これにより、繊維１０１が弛むことなく、捩じり動作が行えるようにしている。
【００５４】
検出装置１５は、例えば、コイル状繊維１０２を撮像する撮像装置の一例としてのカメラ４０と、制御装置８０の長さ検出部８０ａとで構成される。この検出装置１５による長さ検出動作は、捩じり装置１４での捩じり動作と同時並行的に実施してもよいし、例えば１つの領域での捩じり動作終了後に、当該領域での長さ検出動作を行うようにしてもよい。
【００５５】
検出装置１５は、コイル状繊維１０２において、複数のマーカー形成領域２０１の少なくとも１つのコイルの中心軸方向の長さ（例えば、図６に示される長さ３１１）、又は、複数のマーカー非形成領域２０２の少なくとも１つのコイルの中心軸方向の長さ（例えば、図６に示される長さ３１２）、又は、複数のマーカー形成領域２０１の少なくとも１つのコイルの中心軸方向の長さ（例えば、図６に示される長さ３１１）及び複数のマーカー非形成領域２０２の少なくとも１つのコイルの中心軸方向の長さ（例えば、図６に示される長さ３１２）、のいずれかを検出する。マーカー非形成領域２０２の少なくとも１つのコイルの中心軸方向の長さと、複数のマーカー非形成領域２０２の少なくとも１つのコイルの中心軸方向の長さとの２種類の長さを検出するとき、２種類の長さを順番に検出してもよいし、２種類の長さを同時的に検出してもよい。
【００５６】
カメラ４０は、繊維１０１，１０２のコイル化の情報を取得するため、捩じり装置１４での捩じり動作を撮像し、カメラ４０から撮像情報が信号線８１を通して制御装置８０の長さ検出部８０ａに送られる。カメラ４０で撮像するとき、製造効率を向上させるため、例えば図９のようにマーカー形成領域２０１及びマーカー非形成領域２０２を含むように撮像して、複数個所の長さ検出が円滑に実施できるようにする。
【００５７】
長さ検出部８０ａは、カメラ４０で取得した画像を画像処理して複数のマーカー形成領域２０１の少なくとも１つ及び複数のマーカー非形成領域２０２の少なくとも１つを抽出し、マーカー形成領域２０１のコイルの中心軸方向の長さ及びマーカー非形成領域２０２のコイルの中心軸方向の長さを検出する。具体的には、長さ検出部８０ａは、カメラ４０から撮像情報に対して画像処理を行い、明暗差又は色彩の差を基にマーカー形成領域２０１とマーカー非形成領域２０２とをそれぞれ抽出してそれぞれの長さ３１１，３１２を検出し、検出したそれぞれの長さ３１１，３１２が、所定の捩じり完了長さＬｔと比較する。ここでは、マーカー形成領域２０１の捩じり完了長さＬｔを所定の第１の長さＬ１とし、マーカー非形成領域２０２の捩じり完了長さＬｔを所定の第２の長さＬ２とする。よって、具体的には、マーカー形成領域２０１では、長さ３１１と所定の第１の長さＬ１とを比較し、マーカー非形成領域２０２では、長さ３１２と所定の第２の長さＬ２とを比較する。この比較処理において、検出した長さ３１１，３１２が、所定の捩じり完了長さＬ１，Ｌ２と同じになるまで、前記した捩じり動作を継続するように制御装置８０で回転装置１４ｍを制御する。検出した長さ３１１，３１２が、所定の捩じり完了長さＬ１，Ｌ２と同じになれば、制御装置８０で回転装置１４ｍの駆動を停止して、捩じり工程Ｓ１２を終了する。所定時間内にこの比較処理が終わらない場合には、捩じり動作に異常が発生したと検出装置１５で判定して、制御装置８０にエラー信号を出力して、制御装置８０で回転装置１４ｍの駆動を停止する。このような異常の例として、図６Ｂに、繊維の材質又は捩じり動作の不具合等により、巻線部１０２ａが正常に形成されない欠陥部３３１がある場合を示している。ここでは、隣接する２つのマーカー形成領域２０１間のマーカー非形成領域２０２の中間に欠陥部３３１が存在している。
【００５８】
本実施形態の変形例として、検出装置１５は、前記構成に限らず、レーザーなどの光源と、光源を走査する機構と、受光センサーとで構成してもよい。このような装置では、前記光源を前記繊維１０１，１０２に照射し、前記マーカー形成領域２０１とマーカー非形成領域２０２との反射率又は透過率を検出することにより、前記製造中の繊維１０２の、マーカーが塗られているマーカー形成領域２０１とマーカーが塗られていないマーカー非形成領域２０２との長軸方向の長さをそれぞれ計測する機構であっても構わない。
【００５９】
制御装置８０は、少なくとも、検出装置１５によって検出されたマーカー形成領域２０１のコイルの中心軸方向の長さが所定の第１の長さＬ１と同じである場合、マーカー形成領域２０１に隣接するマーカー非形成領域２０２の繊維１０１に捩りを加える動作を捩り装置１４に行わせる。又は、制御装置８０は、少なくとも、検出装置１５によって検出されたマーカー非形成領域２０２のコイルの中心軸方向の長さが所定の第２の長さＬ２と同じである場合、マーカー非形成領域２０２に隣接するマーカー形成領域２０１の繊維１０１に捩りを加える動作を捩り装置１４に行わせる。ここで、一例として、所定の第１の長さＬ１は１０ｍｍであり、所定の第２の長さＬ２は２０ｍｍである。また、一例として、巻線部１０２ａの個数はコイル状繊維１ｃｍあたり３７個である。
【００６０】
具体的には、制御装置８０は、ローラー１０の駆動装置１０ｍと、第１保持体３０の駆動装置３０ｍ及び移動装置３０ｇと、マーカー塗布装置２９の駆動装置２９ｍと、捩じり装置１４の回転装置１４ｍと、第２保持体５０の駆動装置５０ｍと、カメラ４０とにそれぞれ接続されて、それぞれの装置又は部材を独立して動作制御して、コイル状繊維の製造方法を実施できるようにしている。
【００６１】
一例として、制御装置８０は、マーカー形成領域２０１における繊維１０１の捩りを加える動作の開始から所定時間（例えば２．５秒）内に、検出装置１５によって検出されたマーカー形成領域２０１のコイルの中心軸方向の長さが所定の第１の長さＬ１と同じにならない場合、捩り装置１４による捩りを加える動作を停止させる。これは、捩じり動作に異常が発生したことを意味しており、捩りを加えても巻線部１０２ａが形成できないなどの欠陥部３３１（図６Ｂ参照）が発生しているような場合であると考えられ、製造工程を停止させて、欠陥部３３１を取り除くなどの適切な対処を行う必要がある。
【００６２】
又は、制御装置８０は、マーカー非形成領域２０２における繊維１０１の捩りを加える動作の開始から所定時間（例えば２．５秒）内に、検出装置１５によって検出されたマーカー非形成領域２０２のコイルの中心軸方向の長さが所定の第２の長さＬ２と同じにならない場合、捩り装置１４による捩りを加える動作を停止させる。これも、先の場合と同様に、捩じり動作に異常が発生したことを意味しており、捩りを加えても巻線部１０２ａが形成できないなどの欠陥部が発生しているような場合であると考えられ、製造工程を停止させて、欠陥部を取り除くなどの適切な対処を行う必要がある。
【００６３】
繊維１は、マーカーが塗布される前の状態の少なくとも１本の繊維であり、コイル化を施す前の捻りが加えられていない状態の繊維である。前記繊維１は、熱により伸縮可能な繊維であることが、変位量が大きい点、又は、材料が安定かつ安価に入手できるという点から好ましいが、圧電ポリマーのような電圧印加により伸縮可能な繊維であっても構わない。前記した熱により伸縮可能な繊維の例としては、ポリマー繊維である。例えば、繊維１は、直鎖状低密度ポリエチレンからなる１本の繊維で構成可能である。繊維１は、これ以外の材料でも使用可能であって、例えば、ポリエチレン（低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン）、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１２など）、ＰＶＤＦ、ポリエステル、又は、エラストマー（シリコンゴム）でもよい。
【００６４】
前記製造装置を使用して実施可能なコイル状繊維の製造方法が図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら以下に説明される。
【００６５】
図７Ａは、捩り区間９１における繊維１０１のコイル化に関するフローチャートを示す。
【００６６】
図７Ｂに示すように、コイル状繊維の製造方法は、繊維１にマーカーを塗布する工程（Ｓ１２）をさらに備えていてもよい。この場合、コイル状繊維の製造方法は、マーカーを塗布した繊維１０１を捩り区間９１に搬送する工程（Ｓ１３）をさらに備える。
【００６７】
さらには、コイル状繊維の製造方法は、一例としては、図７Ｃに示すように、マーカー塗布台２０に繊維を搬送する工程（Ｓ１１）を備えていてもよい。
【００６８】
まず、図１及び図２に示すように、駆動装置１０ｍにより、ローラー１０を矢印１１で示した時計方向に回転させ、これに連動するように回転装置７０ｍにより円筒体７０を矢印７１で示した方向に回転させて、繊維１がマーカー塗布装置２９のマーカー塗布台２０へ送られる（Ｓ１１）。
【００６９】
次いで、以下のようにしてマーカーが繊維１に部分的に塗布される（Ｓ１２）。駆動装置２９ｍにより、複数のマーカー塗布部２２を有する支持体２１がマーカー塗布台２０に対して上下に駆動することにより、繊維１へマーカーが塗布されて、図５Ａに示すような複数のマーカー形成領域２０１とマーカー非形成領域２０２とが同時に形成される。この上下駆動は、制御装置８０により信号線８１を通して駆動装置２９ｍを駆動制御することにより行われる。この際、繊維１は搬送装置１２による搬送を停止しており、複数のマーカー塗布部２２を繊維１に対して押し付けることでマーカーを塗布しても構わない。代わりに、制御装置８０の制御の下に、マーカー塗布部２２を繊維１に押し付けながら、搬送装置１２で繊維１を送ることで、マーカーを塗布しても構わない。
【００７０】
図５Ａには、繊維１にマーカーが塗布されて複数のマーカー形成領域２０１が形成された繊維１０１を示している。すなわち、前記マーカーが３０１で示した長さで塗布されてマーカー形成領域２０１が形成され、隣接するマーカー形成領域２０１の間隔は、マーカー非形成領域２０２の長さ３０２だけ空けられている。
【００７１】
前記マーカーの塗布手法をできるだけ簡単にするため、又は、後述する画像処理を単純化するためには、長さ３０１及び長さ３０２のそれぞれが前記繊維全体にわたって同一である、すなわち、前記マーカー塗布部２２が等間隔に配列していることが好ましいが、前記長さ３０１及び長さ３０２が不均一であったとしても、本発明の実施形態の効果は失われない。以下では、一例として、長さ３０１及び長さ３０２のそれぞれが同一であるとする。
【００７２】
前記マーカー塗布部２２で使用するマーカーは油性の濃色インクが塗りやすさ又は識別のしやすさの面で好ましいが、繊維１０１に塗料が弾かれなければ、水性インクでも構わない。また、マーカーの検出時に紫外線照射による蛍光発色を利用するのであれば、薄色又は透明の蛍光塗料を用いても構わない。
【００７３】
なお、マーカー形成領域２０１は第１領域または第２領域のいずれか一方に対応し、マーカー非形成領域２０２はそのもう一方に対応する。上述の塗布方法、例えば、マーカーを用いて第１領域の表面の色を第２領域の表面の色とは異ならせることができる。
【００７４】
前記繊維１０１をコイル化してコイル状繊維１０２として構成した後、前記マーカーがコイル状繊維１０２のどの方向から見ても識別できるようにするためには、前記マーカーは前記コイル状繊維１０２の少なくとも全周にわたって塗られていることが望ましい。すなわち、一例として、マーカー塗布装置２９により、繊維１０１の全周にわたってマーカーを塗布してマーカー形成領域２０１を形成する。この場合、前記マーカー形成領域２０１の長軸方向の長さ３０１は、前記コイル状繊維１０２の直径をＤ（図６Ｂ参照）とするとき、少なくとも（Ｄ×π）、言い換えれば、少なくとも約３倍以上であることが好ましいが、コイル状繊維１０２が透明体である場合は、この限りではない。また、長さ３０１は、少なくとも｛Ｄ×π×（１／２）｝、言い換えれば、少なくとも（Ｄ×１．５）以上としてもよい。
【００７５】
画像処理により前記マーカー形成領域の検出を行う場合、撮像は一方向からのみ行う。この際、コイル状繊維の少なくとも半周以上にマーカーが塗布されていれば、前記コイル状繊維を一方向から見たときに、塗布したマーカーのすべてがコイル状繊維１０２の裏側に隠れてしまうということが起こりえず、必ずマーカーの少なくとも一部分を撮像することができるため、長さ３０１は、｛Ｄ×π×（１／２）｝以上であればよい。
【００７６】
ここで、繊維１の全周にわたってマーカーを塗布するには、マーカー塗布部２２を繊維１に押し付けながら図１の紙面垂直方向の手前側と奥側とに交互に動かすことで、繊維１がマーカー塗布台２０上で強制的に回転し、繊維１の全周にマーカーを塗布することができる。この場合、コイル状繊維の製造装置は、マーカー塗布部２２を図１の紙面垂直方向の手前側と奥側に動かすためのモータなどの駆動装置（図示なし）を有する。又は、マーカー塗布部２２が備え付けられた支持体２１を例えば上下に対向するように２組配置し、２組の支持体２１で繊維１を挟み込むことで、繊維１の全周にマーカーを塗布することができる。
【００７７】
次いで、図２〜図３に示すように、マーカーが塗布された繊維１０１は、搬送装置１２で捩り区間９１まで搬送される（Ｓ１３）。この際、ローラー１０の矢印１１で示した時計方向の回転を制御装置８０の制御の下に停止し、繊維１０１の送りを止める。
【００７８】
次に、捩りを加える繊維１０１の捩り区間９１を規定するために、図２及び図８Ａに示すように第１保持体３０及び第２保持体５０により、捩りを加える区間９１の繊維１０１を挟み込んで保持する（Ｓ１４）。第１保持体３０と第２保持体５０との間の区間９１が捩りを加えられる区間である。
【００７９】
図８Ｂに示すように、制御装置８０で回転装置１４ｍを制御して前記捩りを加える区間９１に捩りを加えて、繊維１０１のコイル化を開始する（Ｓ１５）。図８Ｂは、図８Ａの点線で囲まれた部分Ｂに相当する部分の拡大図である。
【００８０】
このとき、例えば、図８Ｂに示すように、マーカー形成領域２０１での長さ検出のみを行う場合には、マーカー形成領域２０１ａでコイル化を開始したときは、図８Ｃに示すように、コイル化後のマーカー形成領域２０３の長さ３１１を検出する（Ｓ１６）。なお、繊維１０１を捩じる工程（Ｓ１５）と長さ３１１を検出する工程（Ｓ１６）とは順に実施してもよいし、同時的に実施してもよい。
【００８１】
検出した長さ３１１と所定の第１の長さＬ１とを長さ検出部８０ａで比較する（Ｓ１７）。
【００８２】
所定時間内に、検出した長さ３１１が、所定の捩じり完了長さＬ１が等しくなる場合（Ｓ１７；Ｙｅｓ）、捩り区間９１における繊維１０１の全体のコイル化が完了したか判断される（Ｓ１８）。
【００８３】
コイル化が完了していない場合（Ｓ１８；Ｎｏ）、そのまま連続して捩りを加え続けて、図８Ｄに示すように、コイル化後のマーカー形成領域２０３に隣接するマーカー非形成領域２０２ａでコイル化を開始する（Ｓ１５）。
【００８４】
コイル化が完了している場合（Ｓ１８；Ｙｅｓ）、コイル化の処理を終了する。
【００８５】
一方、所定時間内に、図８Ｅに示すように、コイル化後のマーカー形成領域２０３の長さ３１１と所定の第１の長さＬ１とが等しくならないと長さ検出部８０ａが判断した場合（Ｓ１７；Ｎｏ）、制御装置８０で回転装置１４ｍを停止して、捩じり動作を停止する（Ｓ１９）。
【００８６】
このようにすれば、確実に、コイル化後のマーカー形成領域２０３の長さ３１１を所定の第１の長さＬ１とすることができる。
【００８７】
また、長さ３１１を検出する工程（Ｓ１６）の別の例として、例えば、図８Ｆに示すようにマーカー非形成領域２０２での長さ検出のみを行う場合には、マーカー非形成領域２０２ａでコイル化を開始したときは、図８Ｇに示すように、コイル化後のマーカー非形成領域２０４の長さ３１２と所定の第２の長さＬ２とを長さ検出部８０ａで比較する（Ｓ１７）。
【００８８】
図８Ｆは、図８Ａの一点鎖線で囲まれた部分Ｆに相当する部分の拡大図である。所定時間内に、検出した長さ３１２が、所定の捩じり完了長さＬ２と等しくなる場合（Ｓ１７；Ｙｅｓ）、捩り区間９１における繊維１０１の全体のコイル化が完了したか判断される（Ｓ１８）。
【００８９】
コイル化が完了していない場合（Ｓ１８；Ｎｏ）、そのまま連続して捩りを加え続けて、図８Ｈに示すように、コイル化後のマーカー非形成領域２０４に隣接するマーカー形成領域２０１ｂでコイル化を開始する（Ｓ１５）。
【００９０】
コイル化が完了している場合（Ｓ１８；Ｙｅｓ）、コイル化の処理を終了する。
【００９１】
一方、所定時間内に、図８Ｉに示すように、コイル化後のマーカー非形成領域２０４の長さ３１２と所定の第２の長さＬ２とが等しくならないと長さ検出部８０ａと判断した場合（Ｓ１７；Ｎｏ）、制御装置８０で回転装置１４ｍを停止して、捩じり動作を停止する（Ｓ１９）。
【００９２】
このようにすれば、確実に、コイル化後のマーカー非形成領域２０４の長さ３１２を所定の第２の長さＬ２とすることができる。
【００９３】
また、長さ３１１を検出する工程（Ｓ１６）のまた別の例として、例えば、マーカー形成領域２０１での長さ検出とマーカー非形成領域２０２での長さ検出との両方を行う場合には、マーカー形成領域２０１でコイル化を開始したときは、図８Ｊに示すように、コイル化後のマーカー形成領域２０３の長さ３１１と所定の第１の長さＬ１とを長さ検出部８０ａで比較する一方、マーカー非形成領域２０２でコイル化を開始したときは、図８Ｊに示すように、コイル化後のマーカー非形成領域２０４の長さ３１２と所定の第２の長さＬ２とを長さ検出部８０ａで比較する（Ｓ１７）。それぞれのその後の動作は、先に説明した通りである。
【００９４】
このようにすれば、確実に、コイル化後のマーカー形成領域２０３の長さ３１１を所定の第１の長さＬ１とすることができるとともに、コイル化後のマーカー非形成領域２０４の長さ３１２を所定の第２の長さＬ２とをすることができる。
【００９５】
このようにして、区間９１において、連続的にかつ交互に、マーカー形成領域２０１とマーカー非形成領域２０２とのコイル化を行う。
【００９６】
区間９１でのコイル化が完了した後に、図８Ｋ及び図８Ｌに示すように、前記第２保持体５０の保持を解除し、前記繊維１０１の搬送を開始する。この際、前記第１保持体３０は前記搬送に同期するように移動開始位置Ｉから移動終了位置ＩＩまで移動し、前記搬送は停止する。図８Ｌは搬送後の状態を示している。
【００９７】
前記第１保持体３０が移動開始位置Ｉから移動終了位置ＩＩまで移動するとき、繊維１０１の捩り区間９１が弛むことが無いように、繊維１０１を保持した第１保持体３０で、繊維１０１の下流側への移動を規制するように制御すれば、繊維１０１の捩り区間９１に張力を印加することができる。このとき、設定した張力となるようにするために、制御装置８０により信号線８１を通して張力が常にフィードバックされる。具体的には、例えば、第１保持体３０又は第２保持体５０の保持体ペアの片方に、ロードセルを接続又は内蔵することで、張力を測定することができる。前記ロードセルは、制御装置８０に信号線を介して接続されており、前記制御装置８０により、張力の設定及び制御を行う。制御方法としては、例えばＰＩＤ制御が挙げられる。繊維１０１に捩りを加えるために、張力印加部材の一例として機能する、第１保持体３０と第２保持体５０との間の区間９１の繊維１０１に張力を印加したまま、前記第２保持体５０と、コイル状繊維１０２を巻き取る円筒体７０とガイド７２とが、回転装置１４ｍにより、矢印５１、７１、７３で示したように、すべて同じ方向かつ同じ回転速度で回転して、捩じり動作を行う。これらの部材のすべてが同じ方向であれば、その回転方向は問わない。また、この回転装置１４ｍによる回転方向及び速度は、信号線８１を通して制御装置８０により制御される。
【００９８】
このような捩じり動作により、前記第１保持体３０と第２保持体５０との間の繊維１０１が捩られ、ある捩り回数を超えると繊維１０１は直線形を保てなくなり、ある箇所を起点としコイル状に変形してコイル状繊維１０２となる。前記起点は、張力又は前記繊維１０１そのものの均一性などにより決まり、複数箇所を起点とすることもある。繊維１０１のコイル化が進むにつれ、前記第１保持体３０と第２保持体５０との区間９１の長さが短くなっていくため、第１保持体３０は、図２の矢印３１で示した方向に移動装置３０ｇにより移動する。その際も、張力が設定値で常に一定となるように、制御装置８０により、張力は常にフィードバックされる。
【００９９】
以下では、検出装置１５において、画像からコイル化の進行度を判定する手法を説明する。
【０１００】
繊維１０１のコイル化が進むと、前記コイル化の起点からコイル化が繊維１０１の長軸方向に進む。図６Ａは、コイル化が進行中の繊維１０２を示している。コイル化が、図６Ａの右側から左方向に向けて、参照符号３０３で示した箇所まで進んでおり、さらに捩りを印加すると、コイル化は、３０３の箇所から図６Ａの左方向に進行する。
【０１０１】
このとき、例えば、コイル化が進行中である、マーカーが塗布されていないマーカー非形成領域２０２Ａに着目すると、コイル化前のマーカー非形成領域２０２の長さは、図５Ａで示されたマーカー非形成領域２０２の長さ３０２と同じであるが、コイル化の開始とともに回転速度に比例してマーカー非形成領域２０２の長さは短くなり、最終的には前記マーカー非形成領域２０２Ａの長さ３０４は、コイル化前の長さ３０２の約１／３の長さで一定となる。すなわち、この長さ３０２の約１／３の長さが、捩じり完了長さＬｔとなる。よって、マーカー非形成領域２０２Ａの長さ３０４が捩じり完了長さＬｔとなるか否かを判定することで、捩じり動作の完了か否かを長さ検出部８０ａで判定することが可能となる。
【０１０２】
前記マーカー非形成領域２０２Ａの長さ３０４が捩じり完了長さＬｔとなったと同時に、マーカー非形成領域２０２Ａに隣接するマーカー形成領域２０１Ａのコイル化が始まり、その長さ３０５は先ほどと同様に、図５Ａで示したマーカー形成領域２０１の長さ３０１から、その約１／３の長さである捩じり完了長さＬｔまで短くなる。マーカー非形成領域２０２Ａの捩じり完了長さＬｔとマーカー形成領域２０１Ａの捩じり完了長さＬｔとは同じである。したがって、それぞれの領域２０１，２０２の長さをカメラ４０及び制御装置８０の長さ検出部８０ａによりモニタリングすることにより、前記繊維１０１のあらゆる区間でのコイル化の進行具合を追跡することができ、コイル化の完了時をそれぞれの領域２０１，２０２ごとに見分けることができる。
【０１０３】
この際、それぞれの領域２０１，２０２の長さの変化率を精度良く見極めるためには、前記領域２０１，２０２の長さを十分に小さくする必要がある。本発明の実施形態の効果を得るためには、後述する撮像装置の解像度又は装置自体の振動によるノイズ等にもよるが、前記領域２０１，２０２の長さは、長くても数ｃｍ程度とするのが好ましい。逆に、前記領域２０１，２０２の長さを短くしすぎると、後述する画像処理に必要な処理能力を大きくする、あるいは、一度に前記繊維に捩りを加える長さを短くする、すなわち、製造速度を落とす必要があるため、本発明の実施形態の効果が失われない程度に前記領域２０１，２０２の長さを小さくすればよい。
【０１０４】
このようにして、前記長さ検出部８０ａでの画像処理により、第１保持体３０及び第２保持体５０間のコイル化完了（すなわち、捩じり完了）を判定すると同時に、制御装置８０により、第２保持体５０と円筒体７０とガイド７２との回転を停止する。
【０１０５】
そして、図３に示すように、第２保持体５０を繊維１０１から外し、ローラー１０及び円筒体７０を回転させ、第１保持体３０が繊維１０１を挟んだ状態のまま繊維１０１を搬送し、円筒体７０に、コイル化が完了した繊維１０２を巻き取る。制御装置８０の制御の下で、第２保持体５０が繊維１０１を挟んでいた移動終了位置ＩＩまで第１保持体３０が移動すると、ローラー１０及び円筒体７０の回転を停止し、図４に示すように、第２保持体５０を図１の第１保持体３０の位置である移動開始位置Ｉまで移動させ、第２保持体５０は再び繊維１０１を挟む。このように構成することにより、常に安定した品質のコイル状繊維を搬送して巻取ることができるため、長尺の繊維であっても、全体が均一の捩り回数のコイル状繊維を得ることができる。
【０１０６】
以上の工程を繰り返すことにより、長尺繊維であっても均一な捩れ回数に自動的にコイル化することができる。
【０１０７】
（実施例）
以下、実施例を参照しながら、本発明の実施形態がより詳細に説明される。
【０１０８】
コイル状繊維の作製方法を説明する。
【０１０９】
始めに、高強度の直鎖状低密度ポリエチレン（以後、ＬＬＤＰＥと称す。）繊維を以下の手順で作製した。密度０．９１８ｇ／ｃｃのＬＬＤＰＥ（ペレット状、シグマ―アルドリッチ社から購入。）を加熱溶融押出機に入れ、２２０℃に加熱し、３０分ほど保持させた後、直径１ｍｍのノズルから押出し、糸状になった繊維をロールに巻き取った。
【０１１０】
次に、巻き取ったＬＬＤＰＥの繊維を、回転数を調整できる２個のローラー間に張り、ローラー間に８０℃に熱した加熱板を置き、ローラー間に張られた繊維が加熱板に接触するようにし、一方のローラーから繰り出した繊維を、他方のローラーで巻き取りながら延伸した。ローターの直径は５ｃｍで、繰り出すローラーの回転速度を２ｒｐｍ、巻き取るローラーの回転速度を２０ｒｐｍに設定し、１０倍に延伸して、繊維を得た。
【０１１１】
次に、延伸した繊維に、マーカーの一例として油性の黒色フェルトペン（タミヤ製ペイントマーカーＸ−１）を用いて繊維の長軸方向に３ｃｍの印を繊維の全周にわたって塗布し、これをマーカー形成領域とした。マーカー形成領域同士の間隔を３ｃｍあけ（言い換えれば、マーカー非形成領域の長さを３ｃｍとし）、複数のマーカー形成領域を塗布形成した。
【０１１２】
次に、コイル状繊維に加工した。マーカーを施した繊維に２５ｇの荷重を加えながら毎秒５０００度の回転速度で加撚してコイル状繊維を得た。加撚により、繊維が直線形を保ったまま捩れていき、繊維の太さで正規化した繊維長さあたりの撚数が０．２３回転程度まで捩れると、繊維は直線形を保てなくなり、コイル状に変形するよじれが生じた。このコイル化が始まるのに必要な捩り回数が繊維の太さ
により異なるということが、一般的に太さにある程度のばらつきを有する延伸繊維において、繊維の長さだけではコイル化完了に必要な捩り回数を規定できない原因である。繊維は、撚数が１回転増える毎にコイルが一巻き（すなわち、１巻線部）分捩れた。
【０１１３】
コイル化の様子をビデオカメラで撮影した。図９の繊維１０３はコイル化の途中の繊維の画像である。３０６で示した箇所までコイル化が進んでおり、さらに加撚を続行すると図９の左方向へコイル化が進んだ。ここで、図９では、コイル化後のマーカー非形成領域２０２Ｂの長さ３０７と、コイル化中のマーカー形成領域２０１Ｃの長さ３０８と、コイル化前のマーカー非形成領域２０２Ｄの長さ３０９となっている。ここでは、これらの３つのマーカー非形成領域２０２Ｂとマーカー形成領域２０１Ｃとマーカー非形成領域２０２Ｄとに着目し、これらの領域を所定時間毎に撮影した。その後、撮影した映像（すなわち、画像）の画像処理を行い、それぞれの領域の長さの時間経過による変化を求めた。図１０は、前記領域２０２Ｂ，２０１Ｃ，２０２Ｄの長さ３０７，３０８，３０９と時間との関係を表すグラフである。コイル化前の領域２０２Ｂ，２０１Ｃ，２０２Ｄの長さ３０７，３０８，３０９はそれぞれ３ｃｍであったが、まず、時間４０１においてマーカー非形成領域２０２Ｂのコイル化が始まると、マーカー非形成領域２０２Ｂの長さ３０７は線形に短くなり、約２．６秒後の時間４０２でその長さ３０７は１ｃｍまで短くなり、その後は変化しなかった。従って、この長さ３０７が１ｃｍであるとき、捩じり完了長さＬｔであると考えられる。これと同時に、マーカー形成領域２０１Ｃのコイル化が開始された。したがって、時間４０２でマーカー非形成領域２０２Ｂのコイル化が完了したと判定することができた。これは、当該領域の長さが捩じり完了長さＬｔになれば、捩じれ完了であると判定できることを意味している。なお、時間４０３で撮影した画像が図９に相当する。
【０１１４】
以上のことを全区間において行うことで、全区間のコイル化の完了（言い換えれば、コイル状繊維１０２の製造完了）、及び、搬送開始を判断することができた。
【０１１５】
（実施形態の効果）
前記実施形態によれば、マーカー形成領域２０１又はマーカー非形成領域２０２に捩りを加えたのちの捩りを加えた領域の長さを検出して、検出した長さが、所定の長さＬ１又はＬ２と同じであれば、捩じり動作が終了したとして、隣接する領域の捩じりを開始することができる。この結果、コイル化の捩り回数が均一である前記コイル状繊維１０２を安定して全自動で製造することができ、歩留まりの向上及び全自動化による製造の効率化を実現することができる。
【０１１６】
（変形例等）
なお、本発明を実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１１７】
前記制御装置８０の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１１８】
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。
【０１１９】
なお、前記実施形態又は変形例における制御装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、
繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従ってマーカーが塗布された複数のマーカー形成領域及び前記マーカーが塗布されていない複数のマーカー非形成領域が交互に設けられた前記繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するようにコイル状繊維を形成する捩り装置と、
前記コイル状繊維において、前記複数のマーカー形成領域の少なくとも１つの前記コイルの中心軸方向の長さを検出する検出装置と、
前記捩り装置を制御する制御装置とを備える、コイル状繊維の製造装置に使用されるものであって、
前記制御装置として、コンピュータに、
前記検出装置によって検出された前記マーカー形成領域の前記コイルの中心軸方向の長さが所定の第１の長さと同じである場合、前記マーカー形成領域に隣接する前記マーカー非形成領域の前記繊維に捩りを加える動作を前記捩り装置に行わせるように機能させるための制御プログラムである。
【０１２０】
又は、前記プログラムは、
繊維の長軸方向に沿って一定の規則に従ってマーカーが塗布された複数のマーカー形成領域及び前記マーカーが塗布されていない複数のマーカー非形成領域が交互に設けられた前記繊維に捩りを加えて、円筒状のコイルの形状を有するようにコイル状繊維を形成する捩り装置と、
前記コイル状繊維において、前記複数のマーカー非形成領域の少なくとも１つの前記コイルの中心軸方向の長さを検出する検出装置と、
前記捩り装置を制御する制御装置を備える、コイル状繊維の製造装置に使用されるものであって、
前記制御装置として、コンピュータに、
前記検出装置によって検出された前記マーカー非形成領域の前記コイルの中心軸方向の長さが所定の第２の長さと同じである場合、前記マーカー非形成領域に隣接する前記マーカー形成領域の前記繊維に捩りを加える動作を前記捩り装置に行わせるように機能させるための制御プログラムである。
【０１２１】
また、これらのプログラムは、それぞれ、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
【０１２２】
また、これらのプログラムを実行するコンピュータは、それぞれ、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【０１２３】
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の前記態様にかかるコイル状繊維の製造装置及び方法は、コイル化の捩り回数が均一である前記コイル状繊維を安定して全自動で製造することができ、歩留まりの向上及び全自動化による製造の効率化を実現することができるため、前記コイル状繊維の電気伸縮性、あるいは熱伸縮性を利用した人工筋肉等のアクチュエータ又はモーションセンサー等のセンサーの製造装置及び方法として有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  繊維
１０  繊維が巻き取られたローラー
１０ｍ  ローラーの駆動装置
１１  繊維が巻き取られたローラーの回転方向
１２  搬送装置
１４  捩り装置
１４ｍ  回転装置
１５  検出装置
２０  マーカー塗布台
２１  マーカー塗布部を保持する支持体
２２  マーカー塗布部
２３  支持体及びマーカーの駆動方向
２９  マーカー塗布装置
２９ｍ  マーカー塗布装置の駆動装置
３０  上流側の繊維を挟んで固定する繊維の第１保持体
３０ｇ  移動装置
３０ｍ  駆動装置
３１  第１保持体の移動方向
４０  カメラ
５０  下流側の繊維を挟んで固定する繊維の第２保持体
５０ｍ  駆動装置
５１  第２保持体の回転方向
６０  繊維のガイド
７０  コイル化を施した繊維を巻き取る円筒体
７１  円筒体の回転方向
７２  円筒体で繊維を巻き取るための繊維のガイド
７３  ガイドの回転方向
８０  制御装置
８０ａ  長さ検出部
８１  信号線
９１  捩りを加える繊維１の捩り区間
１０１  コイル化を施していない繊維
１０２  コイル化途中の繊維
１０２ａ  巻線部
１０３  実施例１におけるコイル化途中の繊維
２０１，２０１Ａ，２０１Ｃ  コイル化前のマーカー形成領域
２０２，２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｄ  コイル化前のマーカー非形成領域
２０３  コイル化後のマーカー形成領域
２０４  コイル化後のマーカー非形成領域
３０１  コイル化を施していない繊維においてマーカー形成領域の長軸方向の長さ
３０２  コイル化を施していない繊維においてマーカー非形成領域の長軸方向の長さ
３０３  コイル化の先頭箇所
３０４  マーカーにより区切られた区間のうち、コイル化の先頭箇所を含むマーカー非形成領域２０２Ａの長さ
３０５  マーカー非形成領域２０２Ａの次にコイル化が施されるマーカーにより区切られたマーカー形成領域２０１Ａ
３０６  実施例１におけるコイル化の先頭箇所
３０７  実施例１におけるマーカー非形成領域２０２Ｂの長さ
３０８  実施例１におけるコイル化中のマーカー形成領域２０１Ｃの長さ
３０９  実施例１におけるマーカー非形成領域２０２Ｄの長さ
３１１  コイル化後のマーカー形成領域２０１の長さ
３１２  コイル化後のマーカー非形成領域２０２の長さ
３３１  欠陥部
４０１  実施例１におけるマーカー非形成領域２０２Ｄのコイル化が開始された時間
４０２  実施例１におけるマーカー非形成領域２０２Ｄのコイル化が終了した時間
４０３  実施例１におけるマーカー形成領域２０１Ｃのコイル化途中の時間
Ｌｔ  捩じり完了長さ
Ｉ  第１保持体の移動開始位置
ＩＩ  第１保持体の移動終了位置
【図１】
2019017070.tif 000003
【図２】
2019017070.tif 000004
【図３】
2019017070.tif 000005
【図４】
2019017070.tif 000006
【図５Ａ】
2019017070.tif 000007
【図５Ｂ】
2019017070.tif 000008
【図６Ａ】
2019017070.tif 000009
【図６Ｂ】
2019017070.tif 000010
【図７Ａ】
2019017070.tif 000011
【図７Ｂ】
2019017070.tif 000012
【図７Ｃ】
2019017070.tif 000013
【図８Ａ】
2019017070.tif 000014
【図８Ｂ】
2019017070.tif 000015
【図８Ｃ】
2019017070.tif 000016
【図８Ｄ】
2019017070.tif 000017
【図８Ｅ】
2019017070.tif 000018
【図８Ｆ】
2019017070.tif 000019
【図８Ｇ】
2019017070.tif 000020
【図８Ｈ】
2019017070.tif 000021
【図８Ｉ】
2019017070.tif 000022
【図８Ｊ】
2019017070.tif 000023
【図８Ｋ】
2019017070.tif 000024
【図８Ｌ】
2019017070.tif 000025
【図９】
2019017070.tif 000026
【図１０】
2019017070.tif 000027
【国際調査報告】
2019017070.tif 000028
2019017070.tif 000029
2019017070.tif 000030
2019017070.tif 000031