(57)【要約】【課題】  張力計測装置を例えばウィンチに適用した場合は、このウィンチの横幅を狭めることができると共に、線状体の寿命を延ばすことができ、しかも費用を低減できるようにすること。【解決手段】  線状体１０が整列して多層に巻回されるドラム１１と固定ローラ１３との間に計測ローラ１２が配置され、これらドラム１１、計測ローラ１２、及び固定ローラ１３に掛けられる線状体１０の張力Ｔを計測する張力計測装置８において、線状体１０から計測ローラ１２が受ける力Ｗ２と対応する力信号Ｗ１を出力する力検出器と、計測ローラ１２からドラム１１及び固定ローラ１３のそれぞれに向かって延びる両側の線状体部分１０ａ、１０ｂによって形成される合力角度Ｃと対応する計測ローラ１２の回転角度信号を出力するエンコーダと、回転角度信号と力信号Ｗ１とに基づいて、線状体１０の張力Ｔを演算する張力演算部とを備える。【選択図】      図１
2005351698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状体が整列して多層に巻回されるドラムと固定ローラとの間に計測ローラが配置され、これら前記ドラム、前記計測ローラ、及び前記固定ローラに掛けられる線状体の張力を計測する張力計測装置において、
前記線状体から前記計測ローラが受ける力と対応する力信号を出力する力検出手段と、前記計測ローラから前記ドラム及び前記固定ローラのそれぞれに向かって延びる両側の線状体部分によって形成される合力角度と対応する合力角度信号を出力する合力角度検出手段と、前記合力角度信号と前記力信号とに基づいて、前記線状体の張力を演算する張力演算手段とを備えることを特徴とする張力計測装置。
【請求項２】
前記張力演算手段は、前記力検出手段が検出する力の方向と、前記線状体が前記計測ローラに付与する力の方向とのずれを、前記合力角度信号に基づいて補正して前記線状体の張力を演算することを特徴とする請求項１記載の張力計測装置。
【請求項３】
前記合力角度検出手段は、前記計測ローラ及び前記固定ローラのうちの一方の回転角度と対応する回転角度信号を出力するものであり、前記回転角度信号を前記合力角度信号として使用することを特徴とする請求項１又は２記載の張力計測装置。
【請求項４】
前記合力角度検出手段は、前記ドラムに巻回されている前記線状体の巻き層数と対応する巻き層数信号を出力するものであり、前記巻き層数信号を前記合力角度信号として使用することを特徴とする請求項１又は２記載の張力計測装置。
【請求項５】
前記線状体は、漁船用ワイヤ、光ファイバーケーブル、及び信号線や動力線が組み込まれているケーブルのいずれかであり、前記線状体の張力を計測するための請求項１乃至４のいずれかに記載の張力計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば調査船で使用される観測用ウィンチや、トロール船で使用されるトロール用ウィンチで繰り出したり、巻き取られる線状体の張力を計測するための張力計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の張力計測装置１の一例として図7に示すものがある（例えば、特許文献１参照。）。この張力計測装置１は、ウィンチ２に適用されており、同図の左側からドラム３、第１固定ローラ４、計測ローラ５、及び第２固定ローラ６が順に配置されている。これら第１固定ローラ４、計測ローラ５、及び第２固定ローラ６には、ワイヤーロープ７が掛けられており、このロープ７の一端がドラム３に巻回されている。計測ローラ５は、この計測ローラ５が受ける力Ｗ１を計測できるようにロードセル（図示せず）が設けられている。
【０００３】
このウィンチ２によると、ドラム３を回動させることによってロープ７を繰り出したり、巻き取ることができる。この際に、ロープ７に張力Ｔが掛かり、この張力Ｔによって、計測ローラ５には鉛直方向の力Ｗ１が掛かる。この張力Ｔと力Ｗ１との関係は、
Ｔ＝Ｗ１／〔２COS{（θ１＋θ２）／２}〕
＝Ｗ１／{２COS（θ１）}・・・・（１）
で表すことができ、この（１）式を演算することによって張力Ｔを求めることができる。ただし、θ１＝θ２であり、θ１、θ２は既知である。
【０００４】
つまり、張力計測装置１は、計測ローラ５が受ける力Ｗ１を検出して、この力Ｗ１及び角度θ１を（１）式に代入することによって張力Ｔを出力することができる、いわゆる三点支持方式の張力計である。
【０００５】
なお、図7に示すように、ドラム３と計測ローラ５との間に第１固定ローラ４を配置してあるのは、ドラム３に巻回されているロープ７の巻き層数が変化して、ドラム３と第１固定ローラ４との間に掛けられているロープ部分７ａの位置が実線で示す位置と、一点鎖線で示す位置とに変化した場合でも、θ２が一定の角度（θ１＝θ２）を保持して、力Ｗ１が一定方向（鉛直方向）に向かうようにするためである。これによって、張力Ｔを正確に計測することができる。
【０００６】
つまり、力Ｗ１が一定方向（鉛直方向）に向かうようにする必要があるのは、計測ローラ５には、例えば軸タイプのロードセルが設けられており、この軸タイプのロードセルは、一定方向（例えば鉛直方向）の力を検出できるように形成されているからである。
【特許文献１】実開昭５８−９３８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図７に示す従来の張力計測装置１では、この張力計測装置１をウィンチ２に適用した場合は、ドラム３と計測ローラ５との間隔がＰ１（＝Ｍ１＋Ｎ１）となり、この間隔Ｐ１に応じてウィンチ２の横幅Ｑ１も大きくなる。このように、ウィンチ２の横幅Ｑ１が大きいと、例えば船舶のように確保できる設置スペースが狭い場合は、ウィンチ２を設置できないことがある。また、ウィンチ２の設置スペースをできるだけ少なくすることが望まれている。
【０００８】
そして、ロープ７は、ローラ４等によって曲げられる回数が増加するほど寿命が短くなるので、張力計測装置１で使用されるローラの数を少なくすることが望まれている。また、ローラの数が多いほど費用も嵩む。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この張力計測装置を例えばウィンチに適用した場合は、このウィンチの横幅を狭めることができると共に、線状体の寿命を延ばすことができ、しかも費用を低減できる張力計測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、線状体が整列して多層に巻回されるドラムと固定ローラとの間に計測ローラが配置され、これら前記ドラム、前記計測ローラ、及び前記固定ローラに掛けられる線状体の張力を計測する張力計測装置において、前記線状体から前記計測ローラが受ける力と対応する力信号を出力する力検出手段と、前記計測ローラから前記ドラム及び前記固定ローラのそれぞれに向かって延びる両側の線状体部分によって形成される合力角度と対応する合力角度信号を出力する合力角度検出手段と、前記合力角度信号と前記力信号とに基づいて、前記線状体の張力を演算する張力演算手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の張力計測装置によると、例えばドラムを備えるウィンチに適用して使用することができる。このウィンチを作動させて、線状体をドラムから繰り出したり、ドラムに巻き取ったりすると、計測ローラが線状体から受ける力と対応する力信号を力検出手段が出力することができる。そして、合力角度検出手段は、計測ローラからドラム及び固定ローラのそれぞれに向かって延びる両側の線状体部分によって形成される合力角度と対応する合力角度信号を出力することができる。この合力角度検出手段は、例えばドラムに巻回されている線状体の巻き層数や、ドラムから繰り出された線状体の長さを検出して、これら巻き層数や長さと対応する合力角度信号を出力できる。張力演算手段は、合力角度信号と力信号とに基づいて、線状体の張力を演算することができる。
【００１２】
そして、この発明の張力計測装置において、前記張力演算手段は、前記力検出手段が検出する力の方向と、前記線状体が前記計測ローラに付与する力の方向とのずれを、前記合力角度信号に基づいて補正して前記線状体の張力を演算するようにするとよい。このようにすると、力検出手段が検出する力（検出力）の方向と、線状体が計測ローラに付与する力（付与力）の方向とのずれを補正できるので、線状体の張力を正確に計測することができる。このように、検出力の方向を補正できるのは、この検出力の方向が既知であり、付与力の方向を、合力角度を２分する方向として求めることができるからである。
【００１３】
また、この発明の張力計測装置において、前記合力角度検出手段は、前記計測ローラ及び前記固定ローラのうちの一方の回転角度と対応する回転角度信号を出力するものであり、前記回転角度信号を前記合力角度信号として使用するようにできる。この合力角度検出手段が出力する計測ローラ又は固定ローラの回転角度信号は、ドラムから繰り出したり、ドラムに巻き取られる線状体の長さを表すものである。このドラムから繰り出される等された線状体の長さは、ドラムに巻回されている線状体の巻き層数と対応しており、そしてこの巻き層数と合力角度とが対応している。よって、この回転角度信号と力信号とに基づいて線状体の張力を計測することができる。
【００１４】
更に、この発明の張力計測装置において、前記合力角度検出手段は、前記ドラムに巻回されている前記線状体の巻き層数と対応する巻き層数信号を出力するものであり、前記巻き層数信号を前記合力角度信号として使用するようにできる。この合力角度検出手段が出力するドラムに巻回されている線状体の巻き層数信号は、計測ローラからドラムに向かう線状体部分の延びる方向と対応しており、この線状体部分の延びる方向と合力角度とが対応している。よって、この巻き層数信号と力信号とに基づいて線状体の張力を計測することができる。
【００１５】
そして、この発明の張力計測装置は、漁船用ワイヤ、光ファイバーケーブル、及び信号線や動力線が組み込まれているケーブルのいずれかである前記線状体の張力を計測するためのものとすることができる。この張力計測装置によると、例えばこの張力計測装置をウィンチに適用すると、光ファイバーケーブル、又は信号線や動力線が組み込まれているケーブルのような、高価で重要なケーブルや漁船用ワイヤがウィンチによって巻き取られるときに、このケーブルの張力を計測することができる。これによって、張力が許容値を超える前に、例えばウィンチによるケーブルの巻取りを止めて、ケーブルを繰り出すようにすることによって、ケーブルに許容値を超える張力が掛からないようにすることができる。これによって、高価で重要なケーブルの損傷や切断を防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の張力計測装置によると、計測ローラからドラム及び固定ローラに向かって延びる両側の線状体部分によって形成される合力角度と対応する合力角度信号を合力角度検出手段が出力して、この合力角度信号と力信号とに基づいて線状体の張力を演算する構成であるので、図7に示す従来の張力計測装置のように、合力角度（θ１＋θ２）を一定に保持する必要がなく、よって第１固定ローラを省略することができる。従って、本発明の張力計測装置を例えばウィンチに適用した場合は、例えば図１に示すドラムと計測ローラとの間隔Ｐ２（＝Ｍ１）が図7に示すＰ１（＝Ｍ１＋N1）よりもＮ１だけ小さくなり、ウィンチの横幅Ｑ２を従来のＱ１よりもＮ１だけ小さくすることができる。このように、ウィンチの横幅Ｑ２が小さいと、ウィンチの設置スペースが少なくて済むし、ウィンチを狭い場所でも設置し易くなる。
【００１７】
そして、線状体は、ローラによって曲げられる回数を減少させるほど寿命が長くなるので、第１固定ローラを省略することによって、その分だけ線状体の寿命を延ばすことができる。また、第１固定ローラを省略できるので、その分の費用も低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る張力計測装置の実施形態を各図を参照して説明する。図１に示す張力計測装置８は、例えば光ファイバーケーブル、信号線や動力線が組み込まれているケーブル等を敷設するときに使用するウィンチ９、海水等を調査する調査船で使用される観測用ウィンチ、及び漁船（トロール船）で使用されるワイヤ（漁船用ワイヤ）を巻き取り等するための例えばトロール用ウィンチに適用することができ、このウィンチ９によって繰り出されたり、巻き取られる線状体１０の張力Ｔを計測できるものである。
【００１９】
線状体１０として、例えば光ファイバーケーブル、信号線や動力線が組み込まれたケーブル、及び漁船用ワイヤを使用することができる。この線状体１０は、図1に示すように、ドラム１１に巻回されており、このドラム１１の上部から引き出されて、計測ローラ１２の下部と固定ローラ１３の上部とに接触するように掛けられている。
【００２０】
この張力計測装置８は、図1に示すように、線状体１０が整列して多層に巻回されるドラム１１と、このドラム１１と間隔を隔てて配置されている固定ローラ１３とを備えている。そして、ドラム１１と固定ローラ１３との間に計測ローラ１２が配置されている。これらドラム１１、計測ローラ１２、及び固定ローラ１３は、それぞれが回動自在に支持されている。
【００２１】
計測ローラ１２は、力検出器（図６参照）１４が設けられている。力検出器１４は、例えばロードセルに歪ゲージが貼着されたものである。この力検出器１４は、図１に示す計測ローラ１２に対して力Ｗ２が掛かると、鉛直方向の分力Ｗ１を検出して、この力Ｗ１と対応する力信号Ｗ１を出力するように形成されている。また、この計測ローラ１２には、その回転軸と連結するようにエンコーダ１５が設けられている。
【００２２】
エンコーダ（合力角度検出部）１５は、例えばドラム１１に巻回されている線状体１０が繰り出されるときに、この線状体１０の繰り出しによって回転する計測ローラ１２の回転角度と対応する回転角度信号（合力角度信号）Ｓを出力するものである。
【００２３】
これら力検出器１４及びエンコーダ１５は、図6に示すように、演算制御部１６と接続している。演算制御部１６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えており、記憶部（記録媒体）１７が接続している。記憶部１７は、演算制御部１６が張力演算部の機能を実現するためのプログラムや各種データが記録されている。演算制御部１６は、これらプログラムや各種データを読み取り可能である。
【００２４】
張力演算部は、エンコーダ１５が出力する回転角度信号（合力角度信号）Ｓと、力検出器１４が出力する力信号Ｗ１とに基づいて、線状体１０の張力Ｔを演算することができるものである。つまり、
Ｔ＝Ｗ１／{２COS（Ｃ／２）×COS（Ｒ） }・・・・（２）
の演算を行うことによって、張力Ｔを求めることができる。この張力Ｔは、演算制御部１６と接続する表示部１８に表示される。ここで、Ｃ（＝θ１＋θ３）は、回転角度信号Ｓと対応する合力角度である。Ｒは、偏差角度である。偏差角度Ｒは、力検出器１４が検出する力Ｗ１の方向（鉛直方向）と、線状体１０が計測ローラ１２に付与する力Ｗ２の方向とのずれを表す角度である。この偏差角度Ｒは、合力角度Ｃと対応する角度であり、角度Ｃから求めることができる。
【００２５】
この（２）式を演算することによって張力Ｔを演算できるのは、力検出器１４が検出する鉛直方向の力Ｗ１をCOS（Ｒ）で除算することによって、計測ローラ１２が線状体１０から受ける力Ｗ２を算出することができ、この力Ｗ２を２COS （Ｃ／２）で除算することによって、張力Ｔを算出できるからである。なお、力Ｗ１、力Ｗ２、張力Ｔ、及び角度Ｃ等の力や角度を表すそれぞれの信号は、説明を分かり易くするために、力や角度と同一の符号で示している。
【００２６】
次に、回転角度信号（合力角度信号）Ｓと、力信号Ｗ１とに基づいて、線状体１０の張力Ｔを演算することができることについて、図２及び図３等を参照して詳しく説明する。まず、回転角度信号Ｓ、ドラム１１に巻回されている線状体１０の巻き層数ｎ、合力角度Ｃ、及び偏差角度Ｒの関係を説明する。なお、ドラム１１には、図2に示すように、線状体１０が予め定めた層数（例えば１６層）ｎで整列して巻回されている。そして、合力角度Ｃ（＝θ１＋θ３）は、計測ローラ１２からドラム１１及び固定ローラ１３のそれぞれに向かって延びる両側の線状体部分１０ａ、１０ｂによって形成される角度である。この角度θ１は、既知の一定の角度である。そして、角度θ３は、ドラム１１に巻回される線状体１０の巻き層数ｎによって変わる角度である。
【００２７】
回転角度信号Ｓは、ドラム１１に巻回されている線状体１０が繰り出される等されるときに、この線状体１０の繰り出し等によって回転する計測ローラ１２の回転角度と対応するものであるので、この回転角度信号Sは、ドラム１１から繰り出し等された線状体１０の長さと対応するものである。そして、ドラム１１から繰り出されている線状体１０の長さは、ドラム１１に巻回されている線状体１０の巻き層数ｎと対応している。つまり、ドラム１１から線状体１０が繰り出されていない状態では、巻き層数ｎが１６層である。
【００２８】
また、例えば巻き層数ｎが減少すると、図２に示す線状体部分１０ａの巻付き角度Ａが小さくなり、巻付き角度Ａが小さくなると、線状体１０の計測ローラ１２に対する巻掛け角度Ｄ（Ｄ１〜Ｄ１６）が小さくなる。そして、巻掛け角度Ｄが小さくなると、合力角度Ｃが大きくなる。このように、回転角度信号Ｓは、合力角度Ｃと対応している。また、この合力角度Ｃは、偏差角度Ｒと対応している。
【００２９】
この偏差角度Ｒは、力検出器１４が検出する力Ｗ１の方向（鉛直方向）と、線状体１０が計測ローラ１２に付与する力Ｗ２の方向とのずれを表す角度であり、この力Ｗ２の方向は、合力角度Ｃを２分する方向である。図２に示すＥは、ドラム１１に巻回されている線状体１０の巻き層数ｎが１層のときの力Ｗ２の方向（基準方向）１９と、鉛直軸２０との成す角度である。Ｂは、線状体１０の巻き層数ｎが１層〜１６層のときの力Ｗ２の方向２１と、基準方向１９との成す角度である。従って、偏差角度Ｒは、角度ＥとＢとを加算した角度であり、合力角度Ｃが大きくなるほど小さくなる。よって、合力角度Ｃと偏差角度Ｒとは、互いに対応している。従って、回転角度信号（合力角度信号）Ｓが演算制御部１６に入力すると、合力角度Ｃ及び偏差角度Ｒが決定される。よって、これら合力角度Ｃ、偏差角度Ｒ及び力Ｗ１を（２）式に代入して演算することによって、線状体１０の張力Ｔを求めることができる。
【００３０】
なお、図３は、ドラム１１に巻回されている線状体１０の巻き層数ｎ、巻付き角度Ａ、偏差角度Ｂ、偏差角度Ｒ、合力角度Ｃ、巻き直径Ｌ、及び巻掛け角度Ｄの関係を示している。巻付き角度Ａは、ドラム１１から計測ローラ１２に向かって延びる線状体部分１０ａと水平軸２２との成す角度である。巻き直径Ｌ（Ｌ１〜Ｌ１６）は、ドラム１１に巻回されている線状体１０の各巻き層数ｎ（ｎ１〜ｎ１６）における線状体１０のそれぞれの直径（ｍｍ）である。巻掛け角度Ｄ（Ｄ１〜Ｄ１６）は、ドラム１１に巻回されている線状体１０の各巻き層数ｎ（ｎ１〜ｎ１６）において、線状体１０が計測ローラ１２に巻き掛けられているそれぞれの角度である。また、Ｊは、計測ローラ１２及びドラム１１のそれぞれの中心位置の間隔（約１４０ｍｍ）である。Ｆは、計測ローラ１２から固定ローラ１３に向かって延びる線状体部分１０ｂの水平軸２２に対する傾斜角度（約１６．７°）である。Ｇは、巻き層数ｎが１層であり、巻掛け角度がＤ１（４７．４２３°）のときに、この巻掛け角度Ｄ１を２分する角度（約２３．７１１５°）である。
【００３１】
この図３に示す線状体１０の偏差角度Ｒ（Ｒ１〜Ｒ１６）、及び合力角度Ｃ（Ｃ１〜Ｃ１６）は、回転角度信号Ｓの信号値（層数ｎ（ｎ１〜ｎ１６））に対応させて記憶部１７に記憶されている。よって、回転角度信号Ｓが演算制御部１６に入力すると、合力角度Ｃ（Ｃ１〜Ｃ１６）及び偏差角度Ｒ（Ｒ１〜Ｒ１６）が自動的に決定される。そして、これら合力角度Ｃ（Ｃ１〜Ｃ１６）、偏差角度Ｒ（Ｒ１〜Ｒ１６）及び力Ｗ１を（２）式に代入して演算することによって、線状体１０の張力Ｔを求めることができる。
【００３２】
次に、図４及び図５を参照して、ドラム１１、計測ローラ１２、及びシフタ２３を備えるウィンチ９を説明する。ドラム１１は、ほぼ円筒形であり水平に配置されており、両端部から突出する各ドラム軸が回動自在に軸受け部によって支持されている。この軸受け部は、側板２４、２４に取り付けられている。そして、このドラム軸は、歯車等を介してドラム駆動部２５と連結している。このドラム１１の表面には、螺旋状の案内溝（図示せず）が形成されている。この案内溝３０ａは、線状体１０を所定のピッチでこのドラム１１に巻き取ることができるようにするものである。
【００３３】
また、同各図に示すように、ドラム１１の前方にはシフタ２３が設けられている。このシフタ２３には計測ローラ１２が回動自在に側板２６、２６に設けられている。シフタ２３は、ドラム１１と接続する線状体１０を、捩れないようにしてドラム１１から引き出したり、所定のピッチでドラム１１に巻回するように案内するためのものである。このシフタ２３は、シフタ軸２７を有している。シフタ軸２７は、両端部が回動自在に軸受け部によって支持されており、各軸受け部は側板２８、２８に取り付けられている。そして、このシフタ軸２７は、チェーンや歯車等を介してシフタ駆動部（この実施形態では例えばドラム駆動部２５）と連結している。シフタ軸２７の表面には、螺旋状の送り溝（図示せず）が形成されている。この送り溝には送り台２９が係合している。
【００３４】
このシフタ２３によれば、ドラム駆動部２５が駆動してシフタ軸２７が所定の方向に回転すると、送り台２９が送り溝に沿って移動する。これによって、送り台２９は、シフタ軸２７の一端と他端との間を往復移動する。このように、送り台２９がシフタ軸２７に沿って往復移動するので、線状体１０を捩れないようにしてドラム１１から引き出したり、所定ピッチでドラム１１に整列させて、多層に巻回することができる。なお、送り台２９が水平状態でシフタ軸２７に沿って往復移動できるようにすると共に、ドラム駆動部２５の動力をシフタ軸２７に伝達するように、案内軸３０を側板２８、２８に設けてある。送り台２９は、この案内軸３０に沿って摺動することによって移動可能である。なお、図４及び図５に示す３１は、ガイドローラである。
【００３５】
上記のように構成された張力計測装置８によると、例えばドラム１１に巻回されている線状体１０が繰り出されたり、線状体１０がドラム１１に巻回されると、計測ローラ１２が回転する。この計測ローラ１２が回転すると、エンコーダ１５は、計測ローラ１２の回転角度と対応する回転角度信号Ｓを出力することができる。そして、線状体１０の張力Ｔによって計測ローラ１２に力Ｗ２が付与されると、力検出器１４は、力Ｗ２における鉛直方向の分力Ｗ１を表す信号を出力することができる。演算制御部１６は、回転角度信号Ｓに基づいて、図３に示す合力角度Ｃ及び偏差角度Ｒを決定して、この合力角度Ｃ及び偏差角度Ｒ、並びに力Ｗ１を（２）式に代入して演算を行って、線状体１０の張力Ｔを出力することができる。この張力Ｔは、表示部１８に表示される。
【００３６】
また、このウィンチ９によって線状体１０を巻き取っているときに、張力Ｔが所定の上限値となった場合には、張力Ｔが線状体１０の許容値（許容値は、上限値よりも大きい値。）を超える前に、例えばウィンチ９による線状体１０の巻取りを止めて、線状体１０を繰り出すようにすることによって、線状体１０に許容値を超える張力Ｔが掛からないようにすることができる。これによって、高価で重要な線状体の損傷や切断を防止できる。このような高価で重要な線状体１０として、光ファイバーケーブル、又は信号線や動力線が組み込まれているケーブルのようなものがある。
【００３７】
そして、この張力計測装置８によると、図１及び図６等に示すように、計測ローラ１２からドラム１１及び固定ローラ１３に向かって延びる両側の線状体部分１０ａ、１０ｂによって形成される合力角度Ｃと対応する回転角度信号（合力角度信号）Ｓをエンコーダ１５が出力して、この回転角度信号Ｓと力信号Ｗ１とに基づいて線状体１０の張力Ｔを演算する構成である。従って、図7に示す従来の張力計測装置１のように、合力角度（θ１＋θ２）を一定に保持する必要がなく、よって第１固定ローラ４を省略することができる。よって、この実施形態の張力計測装置８をウィンチ９に適用した場合は、図１に示すように、ドラム１１と計測ローラ１２との間隔Ｐ２（＝Ｍ１）が図7に示すＰ１（＝Ｍ１＋Ｎ１）よりもＮ１だけ小さくなり、ウィンチ９の横幅Ｑ２を従来のＱ１よりもＮ１だけ小さくすることができる。このように、ウィンチ９の横幅Ｑ２が小さいと、ウィンチ９の設置スペースが少なくて済むし、ウィンチ９を狭い場所でも設置し易くなる。
【００３８】
そして、線状体１０は、ローラによって曲げられる回数を減少させるほど寿命が長くなるので、第１固定ローラ４を省略することによって、その分だけ線状体１０の寿命を延ばすことができる。また、第１固定ローラ４を省略できるので、その分の費用も低減する。
【００３９】
また、（２）式で表されるように、力検出器１４が検出する力（検出力）Ｗ１の方向（鉛直方向）と、線状体１０が計測ローラ１２に付与する力（付与力）Ｗ２の方向とのずれ（偏差角度Ｒ）をCOS（Ｒ）の演算で補正できるので、線状体１０の張力Ｔを正確に計測することができる。このように、検出力Ｗ１を補正できるのは、この検出力Ｗ１の方向（鉛直方向）が既知であり、付与力Ｗ２の方向を、合力角度Ｃを２分する方向（Ｃ／２）として求めることができるからである。そしてこのように、検出力Ｗ１を補正できるので、計測ローラ１２に設けられるロードセルとして軸タイプのものを使用できる。軸タイプのロードセルは、引っ張りタイプのロードセルよりも設置が容易である。
【００４０】
ただし、上記実施形態では、エンコーダ１５を計測ローラ１２に設けて、計測ローラ１２の回転角度と対応する回転角度信号Ｓを出力するようにしたが、これに代えて、エンコーダ１５を固定ローラ１３に設けて、固定ローラ１３の回転角度と対応する回転角度信号を出力するようにしもよい。
【００４１】
そして、上記実施形態では、エンコーダ（合力角度検出部）１５を計測ローラ１２に設けて、計測ローラ１２の回転角度信号Ｓを出力するようにして、この回転角度信号Ｓに基づいて合力角度Ｃ及び偏差角度Ｒを求めるようにしたが、これに代えて、図には示さないが、ドラム１１に巻回されている線状体１０の巻き層数ｎを検出する巻き層数検知器（合力角度検出部）を設けて、この巻き層数検知器が出力する巻き層数信号に基づいて合力角度Ｃ及び偏差角度Ｒを求めるようにしてもよい。つまり、巻き層数検知器が出力する巻き層数信号は、計測ローラ１２からドラム１１に向かう線状体部分１０ａの延びる方向（巻付き角度Ａ）と対応しており、この巻付き角度Ａと合力角度Ｃ及び偏差角度Ｒとが対応している。よって、この巻き層数信号、及び力信号Ｗ１に基づいて線状体１０の張力Ｔを計測することができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、計測ローラ１２に設けられるロードセルとして軸タイプのものを使用したが、これに代えて、引っ張りタイプのロードセルを使用することができる。引っ張りタイプのロードセルを使用するときは、図１に示す計測ローラ１２に付与される力Ｗ２を、この引っ張りタイプのロードセルによって検出するように設けることができる。このようにすると、図１に示す力Ｗ１の方向（鉛直方向）と、力Ｗ２の方向とのずれ（偏差角度Ｒ）をCOS（Ｒ）の演算で補正する必要がない。従って、張力演算部は、エンコーダ１５が出力する回転角度信号Ｓと、力検出器１４が出力する力信号Ｗ２とに基づいて、線状体１０の張力Ｔを演算することができる。つまり、
Ｔ＝Ｗ２／{２COS（Ｃ／２） }・・・・（３）
の演算を行うことによって、張力Ｔを求めることができる。
【００４３】
更に、上記実施形態では、本発明の張力計測装置を光ファイバーケーブル等の線状体１０を巻き取るウィンチ９に適用したが、これに代えて、ワイヤーロープを巻き取る観測用ウィンチやトロール用ウィンチに適用してもよい。観測用ウィンチは、例えば海水や海底の泥を採取するときに使用するものである。トロール用ウィンチは、トロール網を曳網するときに使用するものである。トロール網を曳網するときに使用する場合は、例えば、曳網中に船の方向を変更するときに、トロール網の開口部の形状を所定形状に保持できるように、網の両側のロープの張力Ｔを計測して、ロープの長さを調整するために使用する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る張力計測装置は、この張力計測装置を例えばウィンチに適用した場合は、このウィンチの横幅を狭めることができると共に、線状体の寿命を延ばすことができ、しかも、費用を低減できるという優れた効果を有し、このような張力計測装置等に適用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施形態に係る張力計測装置の原理等を説明するための正面図である。
【図２】同実施形態のウィンチに掛けられた線状体の巻き層数及び合力角度等を説明するための正面図である。
【図３】同実施形態のウィンチに掛けられた線状体の巻き層数及び合力角度等の関係を示す図である。
【図４】同実施形態に係る張力計測装置が適用されたウィンチの正面図である。
【図５】同実施形態に係る張力計測装置が適用されたウィンチの平面図である。
【図６】同実施形態に係る張力計測装置のブロック図である。
【図７】従来の張力計測装置が適用されたウィンチの原理を説明するための正面図である。
【符号の説明】
【００４６】
８  張力計測装置
９  ウィンチ
１０  線状体
１０ａ  線状体部分
１０ｂ  線状体部分
１１  ドラム
１２  計測ローラ
１３  固定ローラ
１４  力検出器
１５  エンコーダ
１６  演算制御部
１７  記憶部
１８  表示部
２３  シフタ
２４、２６、２８  側板
２５  ドラム駆動部
２７  シフタ軸
２９  送り台
３０  案内軸
３１  ガイドローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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