(57)【要約】【解決手段】  本発明の線条体の位置検出は、線条体１の高さ方向の動きを線条体感知手段２により感知し、この動きをスライドベアリング４に伝え、チェーン１０を掛け渡したスプロケットに回転方向の動きとして変換し、この回転方向の動きを光ファイバ１３を掛け渡したターンプーリに伝えることにより、光ファイバ１３に張力変化を与え、この光ファイバ１３に書き込まれたファイバグレーティング１４からの光信号の反射波長を検知することにより行う。検知した光信号を巻き取り機や引き取り機の速度にフィードバックして線条体の位置を一定に保つようにしてもよい。【効果】  本発明によれば、線条体の位置検出に光ファイバを用いているために電気的ノイズの影響を受けず、また遠隔監視にも適し、かつ経年故障も少ない線条体の位置検出装置及び線条体の位置検出方法を実現することができる。【選択図】        図１
2006071393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線条体が巻き取り若しくは引き取りのために走行する際の、前記線条体の高さ方向の位置を検出するための装置であって、
前記線条体の走行中に前記線条体に接触して前記線条体の上下動を感知する線条体感知手段と、
前記線条体感知手段に接続軸を介して接続されているスライドベアリングと、
前記スライドベアリングが収納され、内部で前記スライドベアリングが上下方向に摺動可能なスライドベアリングガイド枠と、
前記スライドベアリングに接続軸を介して接続されているスライドベアリング用スプロケットと、
前記スライドベアリングガイド枠の上部及び下部にそれぞれ固定され、前記スライドベアリング用スプロケットとともにチェーンが掛け渡されている上部スプロケット及び下部スプロケットと、
前記上部スプロケット及び下部スプロケットにそれぞれ接続軸を介して接続されている一つ若しくは複数の回転輪を有する上部ターンプーリ及び下部ターンプーリとからなり、
前記上部ターンプーリ及び下部ターンプーリには長手方向の一部にファイバグレーティングが書き込まれた光ファイバが掛け渡されていることを特徴とする線条体の位置検出装置。
【請求項２】
前記光ファイバは、一方の端末に入力側コネクタが、他方の端末に出力側コネクタが取り付けられており、前記入力側コネクタには光源からの光信号を入力する入力用光ファイバが接続されていることを特徴とする請求項１記載の線条体の位置検出装置。
【請求項３】
前記光ファイバからの光信号により前記線条体の走行状態を制御する線条体走行制御手段が付属していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の線条体の位置検出装置。
【請求項４】
線条体が巻き取り若しくは引き取りのために走行する際の、前記線条体の高さ方向の位置を検出する方法であって、
前記線条体の走行に伴う上下動を前記線条体に接触させた線条体感知手段により感知し、この線条体感知手段により感知した高さ方向の位置の変化を前記線条体感知手段に接続されたスライドベアリングを介してスライドベアリング用スプロケットに伝達し、
前記スライドベアリング用スプロケットの高さ方向の動きをこのスライドベアリング用スプロケットとともにチェーンが掛け渡された上部スプロケット及び下部スプロケットに回転方向の動きとして変換し、
これら上部スプロケット及び下部スプロケットの回転方向の動きを長手方向の一部にファイバグレーティングが書き込まれ、光信号が入力された光ファイバが掛け渡された上部ターンプーリ及び下部ターンプーリに伝達する際に、
前記線条体感知手段の動きに伴って変化する前記光ファイバにかかる張力に応じて前記光ファイバに入力された光信号が前記ファイバグレーティングから反射してくる状況を検知することで前記線条体の位置を検出することを特徴とする線条体の位置検出方法。
【請求項５】
前記光ファイバにかかる張力により変化する前記ファイバグレーティングからの反射光信号に応じて前記線条体の走行状態を制御することを特徴とする請求項４記載の線条体の位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブルや光ファイバケーブルなどに代表される線条体の走行中の高さ方向の位置を検出する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブルや光ファイバケーブルなどに代表される線条体をドラムやボビンのような巻き取り機に巻き取ったりあるいは巻き取りのために引き取り機で引き取ったりすることが行われる。この時線条体は巻き取り機の回転速度や引き取り機の引き取り速度に応じて走行するが、ある箇所に注目すれば高さ方向が上下に動きながら走行することになる。
【０００３】
線条体を巻き取る際には一定の張力で整列巻きされることが好ましく、走行中にあまり上下動が激しいと整列巻きされることが困難になり、線条体の中でも特に光ファイバケーブルなどは特性にも悪い影響を及ぼす場合がある。従って、線条体ができるだけ整列巻きされるように走行中に張力を一定にし、その位置を検出して、走行状態がある範囲から逸脱しないようにすることは品質管理上重要なことである。
【０００４】
図２は、線条体を引き取る場合の高さ方向の位置を検出する状況を表した図である。図２において、線条体１０１はドラム架台１０２の上に載置された矢印方向に回転するドラム１０３から繰り出され、引き取り機１０４により矢印方向に引き取られている。このドラム１０３と引き取り機１０４との間に位置検出装置１０５が配置されており、線条体１０１の走行中の高さ方向の位置を常時検出するようになっている。そして、この位置検出装置１０５からの信号を波線で示したように引き取り機１０４の引き取り機架台１０６上の駆動モータ１０７にフィードバックすることにより、引き取り機１０４の引き取り速度を制御して走行中の線条体が常に同じ位置になるよう調整している。
【０００５】
一般的に線条体の走行中に張力を一定にする方法としてはアキュムレータ（貯線装置）を用いることがよく行われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。ところで、上記のようにしてある一定の張力で線条体を巻き取ったり引き取ったりする場合においても、線条体は常に上下に動きながら走行する。そのために図２のように線条体の高さ方向の位置を監視し、適正な位置になるように管理するために従来から例えば、機械的手段によるパルスジェネレータやシンクロジェネレータを用いた位置検出装置が提案されている。なお、図２においてはアキュムレータの図示を省略しているが、アキュムレータを適宜好適な箇所に配置するようにしてももちろん差し支えない。
【０００６】
しかし、上記のような機械的手段による位置検出装置は装置が大がかりなものになり、また経年故障が発生する虞があるため好ましくない。そこで、線条体の通過位置を中心に発光素子と受光素子を対向配列して非接触式に高さ方向の位置を検出する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平６−１８１０１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１４４２号公報
【特許文献３】特開平８−１５９７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
【０００８】
即ち、従来の位置検出手段では、機械的手段を用いているために装置が大がかりなものとなり、可動部の経年劣化を避けることが実質的に困難であるという問題があり、また上記したようにパルスジェネレータやシンクロジェネレータのように電気部品を用いているために電気的ノイズの影響を受けやすいという問題があった。また、特許文献３のような非接触式の位置検出方法においても多数の電気配線をしなければならず、やはり電気的ノイズの影響を受けやすいという問題があった。
【０００９】
さらに、上記従来の方法では、微弱な電気信号を検知して位置を検出するために、電気的ノイズの影響の他に遠隔からの監視には向いていないという問題もあった。
【００１０】
本発明は以上の点に着目してなされたもので、電気部品を極力用いることなく、かつ電気的ノイズの影響を受けず、さらに遠隔監視にも適した線条体の位置検出装置及び方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
【００１２】
〈構成１〉
線条体が巻き取り若しくは引き取りのために走行する際の、前記線条体の高さ方向の位置を検出するための装置であって、
前記線条体の走行中に前記線条体に接触して前記線条体の上下動を感知する線条体感知手段と、
前記線条体感知手段に接続軸を介して接続されているスライドベアリングと、
前記スライドベアリングが収納され、内部で前記スライドベアリングが上下方向に摺動可能なスライドベアリングガイド枠と、
前記スライドベアリングに接続軸を介して接続されているスライドベアリング用スプロケットと、
前記スライドベアリングガイド枠の上部及び下部にそれぞれ固定され、前記スライドベアリング用スプロケットとともにチェーンが掛け渡されている上部スプロケット及び下部スプロケットと、
前記上部スプロケット及び下部スプロケットにそれぞれ接続軸を介して接続されている一つ若しくは複数の回転輪を有する上部ターンプーリ及び下部ターンプーリとからなり、
前記上部ターンプーリ及び下部ターンプーリには長手方向の一部にファイバグレーティングが書き込まれた光ファイバが掛け渡されていることを特徴とする線条体の位置検出装置。
【００１３】
このような構成にすると、電気配線が少なくて済み、光ファイバを用いているために電気的ノイズの影響を受けず、装置も大型化する必要がなく、しかもファイバグレーティングからの反射光信号は微小な変化を検知できるのでわずかの位置変化でも検出することができる。
【００１４】
〈構成２〉
前記光ファイバは、一方の端末に入力側コネクタが、他方の端末に出力側コネクタが取り付けられており、前記入力側コネクタには光源からの光信号を入力する入力用光ファイバが接続されていることを特徴とする構成１記載の線条体の位置検出装置。
【００１５】
本構成では、光ファイバの端末にコネクタが取り付けられているので光信号の入力や反射光信号の検知が確実に行われるとともに、光ファイバは伝送特性が優れているので遠隔からの監視にも優れている。
【００１６】
〈構成３〉
前記光ファイバからの光信号により前記線条体の走行状態を制御する線条体走行制御手段が付属していることを特徴とする構成１または構成２記載の線条体の位置検出装置。
【００１７】
本構成のようにすると、線条体の位置の変化を巻き取り速度や引き取り速度にフィードバックできるので常に安定した位置を保つことができる。
【００１８】
〈構成４〉
線条体が巻き取り若しくは引き取りのために走行する際の、前記線条体の高さ方向の位置を検出する方法であって、
前記線条体の走行に伴う上下動を前記線条体に接触させた線条体感知手段により感知し、この線条体感知手段により感知した高さ方向の位置の変化を前記線条体感知手段に接続されたスライドベアリングを介してスライドベアリング用スプロケットに伝達し、
前記スライドベアリング用スプロケットの高さ方向の動きをこのスライドベアリング用スプロケットとともにチェーンが掛け渡された上部スプロケット及び下部スプロケットに回転方向の動きとして変換し、
これら上部スプロケット及び下部スプロケットの回転方向の動きを長手方向の一部にファイバグレーティングが書き込まれ、光信号が入力された光ファイバが掛け渡された上部ターンプーリ及び下部ターンプーリに伝達する際に、
前記線条体感知手段の動きに伴って変化する前記光ファイバにかかる張力に応じて前記光ファイバに入力された光信号が前記ファイバグレーティングから反射してくる状況を検知することで前記線条体の位置を検出することを特徴とする線条体の位置検出方法。
【００１９】
本構成では、電気的ノイズの影響を受けないために、線条体の、わずかの位置の変化も確実に検出することが可能で、かつ装置の小型化も実現できる。
【００２０】
〈構成５〉
前記光ファイバにかかる張力により変化する前記ファイバグレーティングからの反射光信号に応じて前記線条体の走行状態を制御することを特徴とする構成４記載の線条体の位置検出方法。
【００２１】
本構成のようにすると、線条体の位置の変化を巻き取り速度や引き取り速度にフィードバックできるので常に安定した位置を保つことができ、従って従来以上に整列巻きが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。
【００２３】
図１は本発明の線条体の、位置検出装置の一実施形態を表した図である。図１において本発明の線条体の位置検出装置は、線条体１に接触して用いられる線条体感知手段２、この線条体感知手段２と接続軸３を介して接続されているスライドベアリング４及びスライドベアリング４にやはり接続軸３を介して接続されているクランプ５とからなっており、スライドベアリング４はスライドベアリングガイド枠６内に収納され、このスライドベアリングガイド枠６内で矢印のように上下方向に摺動できるようになっている。
【００２４】
スライドベアリングガイド枠６には上部スプロケット７及び下部スプロケット８が接続軸９を介して接続されており、これらの上部スプロケット７、下部スプロケット８及び上記のクランプ５にはチェーン１０が掛け渡されている。
【００２５】
そして、上部スプロケット７及び下部スプロケット８は接続軸９を介してそれぞれ回転輪を有する上部ターンプーリ１１及び下部ターンプーリ１２に接続されている。これらの上部ターンプーリ１１及び下部ターンプーリ１２は一つの回転輪から構成されてもよいし、複数の回転輪から構成されていてもよい。
【００２６】
そして、これらの上部ターンプーリ１１及び下部ターンプーリ１２には光ファイバ１３が掛け渡されており、この光ファイバ１３には長手方向の一部にファイバグレーティング１４が書き込まれている。
【００２７】
上記の各ターンプーリに掛け渡された光ファイバ１３の一方の端末には光信号の入力側コネクタ１５が取り付けられており、この入力側コネクタ１５に入力用光ファイバ１６を通して光源１７からの光信号を入力するようになっている。さらに光ファイバ１３のもう一方の端末には出力側コネクタ１８が取り付けられており、この出力側コネクタ１８の光ファイバ１３の端面は開放端となっている。
【００２８】
ここで、ファイバグレーティング１４は光信号を反射する機能を有するものであり、光源１７から入力用光ファイバ１６に入射した光信号は入力側コネクタ１５を通って光ファイバ１３に入射するが、途中のファイバグレーティング１４の部分で一部の光信号が反射して入力側コネクタ１５に戻ってくる。この戻り光は例えば光カプラ１９により分波されて光信号検知器２０により検知されるようになっている。なお、光ファイバ１３内でファイバグレーティング１４により反射されずに通過した光信号は出力側コネクタ１８の開放端から外部に放射してゆく。そして、上記の各部品は架台２１上に載置されている。
【００２９】
また、光信号検知器２０により検知された光信号を線条体走行制御手段２２に入力し、巻き取り機の速度や引き取り機の速度にフィードバックして線条体の走行状態を制御し、線条体１の高さ方向の位置を常に一定に保つようにしてもよい。
【００３０】
［具体的な構成］
図３は、装置各部の構成が理解しやすいように、その一部を斜視図で現したものである。
図３から図５を用いて、本発明の装置のさらに具体的な構成を説明する。図に示すように、上部スプロケット７と上部ターンプーリ１１とが一体に回転するように同軸連結されている。また、下部スプロケット８と下部ターンプーリ１２とが一体に回転するように同軸連結されている。上部スプロケット７と下部スプロケット８には、チェーン１０より回転力が与えられる。光ファイバ１３は、出力側コネクタ１８に一端を接続し、上部ターンプーリ１１で折り返し、下部ターンプーリ１２で再び折り返して、上部ターンプーリ１１に導かれる。さらに、上部ターンプーリ１１を折り返した部分にファイバグレーティング１４が配置されている。その後、光ファイバ１３は、下部ターンプーリ１２で折り返して、後で説明する光源１７や光信号検知器２０に接続される。
【００３１】
図４は、線条体感知手段とチェーン１０との関係を示す斜視図である。
図に示すように、線条体感知手段２は、線条体１の上で、軸３０に対して自由に回転するよう支持されている。線条体１が、矢印Ａ方向に上下動すると、線条体感知手段２も同様に上下動する。線条体感知手段２とスライドベアリング４とクランプ５とは、回転すること無く一体に矢印方向に上下動する。クランプ５は、チェーン１０の一箇所に固定されている。従って、線条体感知手段２が矢印Ａ方向に上下動すると、チェーン１０に上方向、あるいは下方向のテンションが加わる。この力は、図３に示した上部スプロケット７や下部スプロケット８に回転力を与える。その回転力は、上部ターンプーリ１１や下部ターンプーリ１２を通じて光ファイバ１３に伝達される。
【００３２】
図５は、線条体感知手段２の上下動、すなわち、矢印Ａ方向の移動によって光ファイバ１３にテンションが加わった場合の動作を示す説明図である。
図の（ａ）に示すように、線条体１が矢印Ａ方向に上下動した時、線条体感知手段２と一体に動くクランプ５がチェーン１０に上方向、あるいは下方向にテンションを与える。これにより光ファイバ１３にテンションが加わる。このテンションがファイバグレーティング１４に伝達される。
【００３３】
図の（ｂ）は、光ファイバ１３と上部ターンプーリ１１や下部ターンプーリ１２の関係を分解して示したものである。クランプ５がチェーン１０に上方向、あるいは下方向にテンションを与えると、上部ターンプーリ１１や下部ターンプーリ１２を通じて、光ファイバ１３に図の矢印Ａ方向のテンションが加わる。このテンション変化により、ファイバグレーティング１４の反射波長が変化する。光源１７から光ファイバ１３に送り込まれた光信号は、ファイバグレーティング１４で反射して光ファイバ１３中を戻る。その信号が、光信号検知器２０で検出される。
【００３４】
［動作］
次に上記したような線条体の位置検出装置を用いて、走行中の線条体の高さ方向の位置を検出する方法について述べる。
【００３５】
線条体１が巻き取り若しくは引き取りのために走行している状態において、線条体１は高さ方向の位置が常に変化している。そこで、線条体感知手段２を線条体１に接触させて線条体１の上下方向の動きを追随させるようにする。線条体感知手段２はスライドベアリング４に接続され、スライドベアリング４はスライドベアリングガイド枠６内に摺動可能に収納されているので、この線条体１の上下動、即ち線条体感知手段２の上下動はスライドベアリングガイド枠６内におけるスライドベアリング４の上下動として伝達される。なお、線状体感知手段２は線状体１の走行に伴って接続軸３を中心に回転するように構成されている。
【００３６】
そして、スライドベアリング４はクランプ５に接続されているために、スライドベアリング４の上下動はクランプ５に伝達され、クランプ５とチェーン１０により連結されている上部スプロケット７及び下部スプロケット８に回転方向の動きとして変換される。
【００３７】
この上部スプロケット７及び下部スプロケット８の回転方向の動きは上部ターンプーリ１１及び下部ターンプーリ１２に伝達されるが、これらのターンプーリには光ファイバ１３が掛け渡されているために、ターンプーリの回転は光ファイバ１３の張力の変化となって伝達されることになる。
【００３８】
光ファイバ１３に張力変化が加わると光ファイバ１３の長手方向の一部に書き込まれたファイバグレーティング１４にその変化が伝わるために、光ファイバ１３に入力された光信号のファイバグレーティング１４における反射状況が変化してくる。具体的には光ファイバ１３に加わる張力変化によりファイバグレーティング１４における光信号の反射波長が変化する。
【００３９】
従って、ファイバグレーティング１４における光信号の反射波長の変化を光信号検知器２０により監視していれば、線条体１の、高さ方向の位置の変化を常時検出することができる。
【００４０】
なお、線条体１の、位置検出の際には、基準の位置にある時のファイバグレーティング１４からの反射波長、その基準の位置から変化したときの反射波長を求めておき、例えば位置と反射波長との関係を予め定めておいて、光信号のファイバグレーティング１４からの反射波長を解析することにより線条体１の高さ方向の位置を検出するとよい。
【００４１】
また、光信号検知器２０により検知された反射波長の変化を線条体走行制御手段２２に入力し、この信号を例えば巻き取り機や引き取り機の駆動モータにフィードバックすることにより線条体の走行状態を制御し、線条体１の高さ方向の位置を常に一定に保つようにすれば、安定した状態で巻き取りや引き取りができ、電力ケーブルや光ファイバケーブルなどの線条体の品質管理上も好ましいものとなる。
【００４２】
なお、本発明は線条体として電力ケーブルや光ファイバケーブルの例を挙げて説明しているが、特に上記のようなケーブルに限定解釈されるものではない。例えば、フィルム、パイプ、ロープ、ワイヤ等線条体として実質的に同等のもので本発明の目的を達成するために適しているものならば本発明の範囲に入るものとして差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の線条体の位置検出装置の一実施の形態を説明する図である。
【図２】線条体の位置検出の状況を説明する図である。
【図３】装置各部の構成の一部を斜視図で現したものである。
【図４】線条体感知手段とチェーンとの関係を示す斜視図である。
【図５】線条体感知手段の上下動によって光ファイバにテンションが加わる構成の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    線条体
２    線条体感知手段
３    接続軸
４    スライドベアリング
５    クランプ
６    スライドベアリングガイド枠
７    上部スプロケット
８    下部スプロケット
９    接続軸
１０  チェーン
１１  上部ターンプーリ
１２  下部ターンプーリ
１３  光ファイバ
１４  ファイバグレーティング
１５  入力側コネクタ
１６  入力用光ファイバ
１７  光源
１８  出力側コネクタ
１９  光カプラ
２０  光信号検知器
２１  架台
２２  線条体走行制御手段
【図１】
2006071393.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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