JP2000308224A - ケーブル牽引機およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】牽引機相互間の牽引状態が互いに悪影響を与え
る、所謂ハンチング現象を緩和する。 【解決手段】被牽引ケーブルに加わる張力を張力センサ
２０で検出し、張力センサ２０の出力値に基づいて被牽
引ケーブルの牽引速度が予め設定された速度になるよう
に牽引機駆動モータ１３を制御して被牽引ケーブルを牽
引する中間牽引機において、張力センサ２０の出力値
が、モータ停止判定値以下になると被牽引ケーブルの牽
引速度を所定速度まで減速して保持するモータ制御部１
１ｃと、張力センサ２０の出力値がモータ停止判定値以
下になると、その後の経過時間を計測し、この計測時間
がモータ停止判定時間を経過した時にモータ制御部１１
ｃにモータ停止指令信号Ｓ６を出力するタイマ１１ｄと
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はケーブル牽引機およ
びその制御方法に係り、特にマンホールを介して地中管
路等に光ファイバケーブル等のケーブルを布設する際に
用いられるケーブル牽引機およびその制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図６の構成図に示すように、
マンホール１００、１００、・・・内に、先端に位置する
ケーブル牽引機（以下、「先端牽引機」と称す。）６及
び複数の中間ケーブル牽引機（以下、「中間牽引機」と
称す。）３０、３０、・・・を設置し、ケーブル１を布設
する予定の地中管路１０１、１０１、・・・内に予め牽引
ロープ（以下、「ロープ」と称す。）２を布設してお
き、このロープ２の後端部とケーブル１の先端部を布設
ルートの最上流側で接続部３により接続した後、先端牽
引機６でロープ２を牽引すると共に、先端牽引機６に後
続する複数の中間牽引機３０、３０、・・・でロープ２を
牽引した後にケーブル１を牽引し、ケーブル１の許容張
力を超えないように張力を分散して、ケーブル１を地中
管路１０１、１０１、・・・内に布設するケーブル布設方
法が実用化されている。

【０００３】このケーブル布設方法で使用される先端牽
引機６は、ロープ２を一定の牽引速度で牽引し、また、
中間牽引機３０は、被牽引物の張力が所定の張力になる
ように牽引速度を制御しながらロープ２を牽引した後、
同様の制御を行いながらケーブル１を牽引する。なお、
図６において、符号４はケーブル１が貯線されたケーブ
ルドラムを示し、符号５はロープ２を巻き取るロープ巻
き取りドラムを示している。

【０００４】次に、図７の構成図に基づき、従来の中間
牽引機３０の詳細について説明する。中間牽引機３０
は、ケーブル１及びロープ２を挟持して送り出す無端ベ
ルト１２と、この無端ベルト１２を駆動する牽引機駆動
モータ１３と、ケーブル１及びロープ２に加わる張力を
検出する張力センサ２０と、張力センサ２０からの出力
信号に基づいて、被牽引物の牽引速度を制御する制御装
置３１とを備えている。

【０００５】張力センサ２０は、中間牽引機３０の下流
側に配置され、例えばケーブル１及びロープ２の張力を
これらの牽引方向と直交する上向方向の垂直分力（以
下、「垂直分力」と称す。）として検出する圧力検出型
のセンサである。この張力センサ２０は、管路開口部１
０２に装着されたベルマウス２１にアーム２２を介して
取り付けられており、ケーブル１及びロープ２の垂直分
力はガイドローラ２３を介して張力センサ２０に伝達さ
れる。

【０００６】このガイドローラ２３は、ケーブル１及び
ロープ２の張力の垂直上向成分を得るために、中間牽引
機３０の無端ベルト１２及び地中管路１０１間のケーブ
ル１またはロープ２の高さ位置よりも下方に設けられて
おり、ケーブル１やロープ２の張力が大きくなると、垂
直分力も大きくなるため、ガイドローラ２３を介して張
力センサ２０に印加される押圧荷重も大きくなる。

【０００７】制御装置３１は、先端牽引機６が起動して
ロープ２を介してケーブル１の牽引が開始され、このケ
ーブル１の張力が増加して張力センサ２０から出力され
る信号の出力値がケーブル牽引閾値の上限であるケーブ
ル牽引目標値を越えると、中間牽引機３０を起動させる
制御アルゴリズムを有している。このような制御装置３
１の具体的な制御アルゴリズムについて、先端牽引機６
の下流側近傍に位置する中間牽引機（以下、「第１の中
間牽引機」という。）３０を中心に説明する。

【０００８】図８の動作タイムチャートに示すように、
第１の中間牽引機３０の張力センサ２０の出力値がケー
ブル牽引目標値を越えると、制御装置３１は牽引機駆動
モータ１３に加速開始の速度指令を出力する。牽引機駆
動モータ１３は加速を開始するが、この時点では後続の
中間牽引機（以下、「第２の中間牽引機」という。）３
０が停止しているので、この起動された第１の中間牽引
機３０は過負荷状態になる。この状態で、牽引機駆動モ
ータ１３が回転し続けると、先端牽引機６の牽引速度よ
り増速されるので、張力センサ２０から出力される出力
値はケーブル牽引閾値内に低下することになる。したが
って、制御装置３１は、張力センサ２０の出力値がケー
ブル牽引目標値になるように、第１の中間牽引機３０の
牽引速度を低下させるための速度指令を牽引機駆動モー
タ１３に出力する。

【０００９】そして、第２の中間牽引機３０が起動する
と、この第２の中間牽引機３０が速度を持つため、第１
の中間牽引機３０および第２の中間牽引機３０間の牽引
張力が低下するが、この時の張力センサ２０の出力値は
ケーブル牽引目標値を越えているので、制御装置３１は
牽引機駆動モータ１３に加速開始の速度指令を出力す
る。これにより、第１の中間牽引機３０が再び加速する
ことから、第１の中間牽引機３０の牽引速度が先端牽引
機６の牽引速度より増速されることになる。したがっ
て、張力センサ２０から出力される出力値はケーブル牽
引閾値内に低下することになるので、制御装置３１は張
力センサ２０の出力値がケーブル牽引目標値になるよう
に、第１の中間牽引機３０の牽引速度を低下させるため
の速度指令を牽引機駆動モータ１３に出力する。

【００１０】このように制御装置３１は、張力センサ２
０の出力値に基づき牽引機駆動モータ１３に加減速指令
を出力することができるので、先端牽引機６および複数
の中間牽引機３０、３０、・・・を自動制御することが
できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の第１の中間牽引機３０では、張力センサ２０
の出力値が制御装置３１のケーブル牽引閾値の下限であ
るモータ停止判定値よりも低下すると、制御装置３１は
牽引機駆動モータ１３に停止指令信号を出力して、当該
牽引機駆動モータ１３を停止させていた。これにより、
先端牽引機６が過負荷状態になるので、第１の中間牽引
機３０は再び加速することになる。したがって、第１の
中間牽引機３０は、このような状況を繰り返すことによ
り、運転・停止を繰り返すことになるので、各牽引機間
の牽引制御において位相差が生じていた（図８）。

【００１２】この位相差が各牽引機間に生じても、牽引
物が牽引ロープや、収容心数が３００心以下の低剛性の
光ケーブルの場合は、それらの伸縮により吸収すること
ができるが、１０００心以上の高剛性ケーブルの場合に
は伸縮が小さいので、牽引機相互間の牽引状態が互いに
悪影響を与える、所謂ハンチング現象が生じることがあ
った。

【００１３】また、このハンチング現象は、電源電圧低
下のために制御装置で制御エラーになっても発生するこ
とがあり、極端に電圧低下した場合には異常停止してい
た。本発明は、このような従来の難点を解決するために
なされたもので、牽引機相互間の牽引状態が互いに悪影
響を与える、所謂ハンチング現象を緩和することができ
るケーブル牽引機およびその制御方法を提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明のケーブル牽引機は、被牽引ケーブルに加わる
張力をセンサで検出し、センサの出力値に基づいて被牽
引ケーブルの牽引速度が予め設定された速度になるよう
に牽引機駆動モータを制御して被牽引ケーブルを牽引す
るケーブル牽引機において、センサの出力値がモータ停
止判定値以下になると、被牽引ケーブルの牽引速度を所
定速度まで減速して保持するモータ制御部と、センサの
出力値がモータ停止判定値以下になると、その後の経過
時間を計測し、この計測時間がモータ停止判定時間を経
過した時にモータ制御部にモータ停止指令信号を出力す
るタイマとを備えたものである。

【００１５】また、本発明のケーブル牽引機の制御方法
は、被牽引ケーブルに加わる張力をセンサで検出し、セ
ンサの出力値に基づいて被牽引ケーブルの牽引速度が予
め設定された速度になるように牽引機駆動モータを制御
して被牽引ケーブルを牽引するケーブル牽引機の制御方
法において、センサの出力値がモータ停止判定値以下に
なると、被牽引ケーブルの牽引速度を所定速度まで減速
して保持すると共に、モータ停止判定値以下になった後
の経過時間を計測し、この計測時間がモータ停止判定時
間を経過した時に牽引機駆動モータを停止させるもので
ある。

【００１６】このようなケーブル牽引機およびその制御
方法によれば、センサで検出された被牽引ケーブルに加
わる張力に応じた出力値がモータ停止判定値以下になっ
ても、モータ停止判定時間を経過するまでは、ケーブル
の牽引速度を所定の減速速度に保持させることができる
ので、運転・停止を繰返すことを防ぐことができる。し
たがって、各牽引機間の牽引制御において位相差が生じ
なくなるので、ハンチング現象を緩和することができ
る。

【００１７】また、本発明のケーブル牽引機において
は、計測時間がモータ停止判定時間を経過する前に、セ
ンサの出力値がモータ停止判定値を超えると、タイマを
リセットさせる制御機能を備えていてもよい。また、本
発明のケーブル牽引機の制御方法においては、計測時間
がモータ停止判定時間を経過する前に、センサの出力値
がモータ停止判定値を超えると、計測時間は新たに計測
されるようにしてもよい。

【００１８】このようなタイマをリセットさせる制御機
能を備えることにより、計測時間がモータ停止判定時間
を経過する前に、センサの出力値がモータ停止判定値を
超えたにも拘わらず、当該計測時間に基づき牽引機駆動
モータを停止させてしまうことを防ぐことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のケーブル牽引機お
よびその制御方法の実施の一形態について、図面を参照
して説明する。図１は本発明のケーブル牽引機の電気的
構成の実施の一形態を示すブロック図、図２は同牽引機
の動作タイムチャート図、図３は同牽引機の制御動作を
説明するためのフローチャート図である。なお、本発明
のケーブル牽引機は従来のケーブル牽引機と同一構成な
ので、図７を使用してその説明は省略する。但し、ケー
ブル牽引機および制御装置は従来のものと符号が異な
る。

【００２０】図１に示すように、本発明のケーブル牽引
機である中間牽引機１０に備えられる制御装置１１の電
気的構成について説明する。制御装置１１は、ケーブル
牽引閾値出力部１１ａ、比較部１１ｂ、モータ制御部１
１ｃおよびタイマ１１ｄを備えて構成されている。比較
部１１ｂの入力側にはケーブル牽引閾値出力部１１ａお
よび張力センサ２０が接続され、この比較部１１ｂの出
力側にはモータ制御部１１ｃおよびタイマ１１ｄが接続
されている。また、モータ制御部１１ｃの入力側にはタ
イマ１１ｄが接続され、このモータ制御部１１ｃの出力
側には牽引機駆動モータ１３が接続されている。

【００２１】ケーブル牽引閾値出力部１１ａは、予め設
定されたケーブル牽引目標値およびモータ停止判定値の
各出力信号Ｓ１、Ｓ２を比較部１１ｂへ出力するもので
ある。比較部１１ｂは、ケーブル牽引閾値出力部１１ａ
から出力される各出力信号Ｓ１、Ｓ２と、張力センサ２
０で検出されたケーブル１に加わる張力に応じた出力値
である出力信号Ｓ３との差を演算し、この差に基づいて
モータ制御部１１ｃへ速度指令信号Ｓ４を出力する。具
体的には、図２の動作タイムチャートに示すように、中
間牽引機１０が起動すると、張力センサ２０から出力さ
れる出力信号Ｓ３とケーブル牽引閾値出力部１１ａから
出力される各出力信号Ｓ１、Ｓ２とを比較し、出力信号
Ｓ３の出力値が出力信号Ｓ１のケーブル牽引目標値を越
えた場合には、モータ制御部１１ｃに加速開始の速度指
令信号Ｓ４を出力する。また、張力センサ２０から出力
される出力信号Ｓ３の出力値が出力信号Ｓ１のケーブル
牽引目標値を所定値以上下回った場合には、モータ制御
部１１ｃに減速開始の速度指令信号Ｓ４を出力する。こ
のようなケーブル牽引制御は、張力センサ２０から出力
される出力信号Ｓ３の出力値がケーブル牽引閾値内で上
下していれば、繰返して行われる。さらに、張力センサ
２０から出力される出力信号Ｓ３の出力値が出力信号Ｓ
２のモータ停止判定値を下回った場合には、モータ制御
部１１ｃに牽引機駆動モータ１３によるケーブル１の牽
引速度を所定速度まで減速させる速度指令信号Ｓ４を出
力する。

【００２２】モータ制御部１１ｃは、比較部１１ｂから
出力される速度指令信号Ｓ４に基づき牽引機駆動モータ
１３への供給電力を制御する。なお、比較部１１ｂから
牽引機駆動モータ１３によるケーブル１の牽引速度を所
定速度まで減速させる速度指令信号Ｓ４が入力した場合
には、その減速された速度を保持させる機能を有してい
る。

【００２３】タイマ１１ｄは、モータ制御部１１ｃに上
述の牽引機駆動モータ１３によるケーブル１の牽引速度
を所定速度まで減速させる速度指令信号Ｓ４が入力され
ると、比較部１１ｂから計測開始信号Ｓ５が入力するの
で、その後の経過時間の計測を開始する。この計測時間
は、牽引機駆動モータ１３を停止させるモータ停止判定
時間Ｔで、ケーブル牽引作業においてサージング等のト
ラブルが発生したか否かを判定できる時間が設定され
る。タイマ１１ｄはこのモータ停止判定時間Ｔが経過す
ると、モータ制御部１１ｃにモータ停止指令信号Ｓ６を
出力する。

【００２４】次に、図３のフローチャートに基づいて先
端牽引機６の下流側近傍に位置する第１の中間牽引機１
０の牽引動作を、収容心線が１０００心のケーブルを牽
引する場合について説明する。まず、先端牽引機６が起
動して（ステップＰ１０１）、ロープ２を介してケーブ
ル１の牽引が開始され、ケーブル１の張力が増加して張
力センサ２０から出力される出力信号Ｓ３の出力値がケ
ーブル牽引目標値を越えると（ステップＰ１０２）、制
御装置１１は牽引機駆動モータ１３に加速開始の速度指
令を出力して第１の中間牽引機１０を起動させる（ステ
ップＰ１０３）。この時点では後続の第２の中間牽引機
１０が停止しているので、この起動された第１の中間牽
引機１０は過負荷状態になる。この状態で、牽引機駆動
モータ１３が回転し続けると、先端牽引機６の牽引速度
より増速されるので、張力センサ２０から出力される出
力値はケーブル牽引閾値内に低下することになる。した
がって、制御装置１１は、張力センサ２０の出力値がケ
ーブル牽引目標値になるように、第１の中間牽引機１０
の牽引速度を低下させるための速度指令を牽引機駆動モ
ータ１３に出力する。

【００２５】このように制御装置１１が、張力センサ２
０の出力値に基づき牽引機駆動モータ１３に加減速指令
を出力することができるので、先端牽引機６および複数
の中間牽引機１０、１０、・・・は自動制御で連動運転
される（ステップＰ１０４、Ｐ１０５）。一方、張力セ
ンサ２０から出力される出力信号Ｓ３の出力値がモータ
停止判定値を下回ると（ステップＰ１０６）、制御装置
１１は牽引機駆動モータ１３によるケーブル１の牽引速
度を所定速度まで減速して保持させる（ステップＰ１０
７）。同時に、制御装置１１はタイマ１１ｄによって牽
引機駆動モータ１３を停止させるためのモータ停止判定
時間Ｔを計測し（ステップＰ１０８）、この計測値がモ
ータ停止判定時間Ｔを経過すると（ステップＰ１０
９）、牽引機駆動モータ１３を停止させる（ステップＰ
１１０）。

【００２６】また、張力センサ２０から出力される出力
信号Ｓ３の出力値が、モータ停止判定時間Ｔ内にケーブ
ル牽引目標値内に入れば、制御装置１１は通常の自動制
御で第１の中間牽引機１０を運転することになる（ステ
ップＰ１１１）。なお、駆動システムとしては、ＤＣサ
ーボシステムより整流性能がよく且つ応答性の速いＡＣ
サーボシステムを採用することが好ましい。このＡＣサ
ーボシステムを採用すれば図４の動作タイムチャートに
示すように、張力センサの出力値に対する制御装置のモ
ータ制御部に出力する速度指令信号の追従性を向上させ
ることができる。但し、応答性が高くなるために、ＡＣ
サーボシステムは瞬時に高パワーを出力させる必要があ
るので、電源電圧が低下することになる。したがって、
図１に示すように、制御装置１１のモータ制御部１１ｃ
の入力側に、電源電圧が所定電圧値以下になると、その
低下した電圧値に応じた速度指令信号Ｓ７を出力する電
源電圧制御部１４を接続させる。これにより、電源電圧
が所定電圧値以下になると、その低下した電圧値に応じ
たケーブル１の牽引速度になるように牽引機駆動モータ
１３を制御することができるので、電源電圧低下による
中間牽引機１０の異常停止を防ぐことができる。

【００２７】また、ＡＣサーボシステムを採用する場合
には、応答性能の指標である制御装置の制御パラメータ
の中で、サーボシステムの制御におけるＳ字率値を小さ
くすることにより、張力センサの出力値に対する制御装
置のモータ制御部に出力する速度指令信号の追従性を向
上させると共に、張力に急激な変化を与えなくなる。し
たがって、制御系が安定する。

【００２８】このような上述した制御システムを組合わ
せることにより、図５の動作タイムチャートに示すよう
な牽引制御を行うことができるようになる。なお、タイ
マ１１ｄをリセットさせる制御機能を、例えば比較部１
１ｂに備えてもよい。具体的には、計測時間がモータ停
止判定時間Ｔを経過する前に、張力センサ２０の出力値
がモータ停止判定値を超えると、タイマー１１ｄをリセ
ットさせる制御機能である。これにより、計測時間は新
たに計測が開始されるので、計測時間がモータ停止判定
時間Ｔを経過する前に、センサの出力値がモータ停止判
定値を超えたにも拘わらず、当該計測時間に基づき牽引
機駆動モータ１３を停止させてしまうことを防ぐことが
できる。

【００２９】また、本発明の実施の一形態によれば、上
述した制御装置１１を用いていたが、これに限らず、張
力センサで検出されたケーブルに加わる張力に応じた出
力値が、予め設定された牽引機駆動モータを停止するた
めのモータ停止判定値以下になると、牽引機駆動モータ
によるケーブルの牽引速度を所定速度に減速してケーブ
ルを牽引し、この所定速度に減速した時間が予め定めら
れたモータ停止判定時間を経過すると牽引機駆動モータ
を停止させることができれば、どのような構成の制御装
置でもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のケーブ
ル牽引機およびその制御方法によれば、剛性の大きいケ
ーブルを牽引する場合でも、牽引機相互間の牽引状態に
それぞれ干渉しなくなるので、ハンチング現象を緩和す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のケーブル牽引機に備えられる制御装置
の電気的構成の実施の一形態を示すブロック図。

【図２】図１のケーブル牽引機の張力センサ、制御装置
および牽引モータの動作タイムチャート図。

【図３】図１のケーブル牽引機の動作を説明のためのフ
ローチャート図。

【図４】本発明のケーブル牽引機の他の実施の一形態を
示す張力センサ、制御装置および牽引モータの動作タイ
ムチャート図。

【図５】本発明のケーブル牽引機の他の実施の一形態を
示す張力センサ、制御装置および牽引モータの動作タイ
ムチャート図。

【図６】複数のケーブル牽引機による布設状態を示す全
体構成図。

【図７】ケーブル牽引機を示す構成図。

【図８】従来のケーブル牽引機の張力センサ、制御装置
および牽引モータの動作タイムチャート図。

【符号の説明】

１・・・・・ケーブル（被牽引ケーブル） ２・・・・・牽引ロープ １３・・・・・牽引機駆動モータ ２０・・・・・張力センサ １０・・・・・中間牽引機（ケーブル牽引機） １１ｃ・・・・・モータ制御部 １１ｄ・・・・・タイマ Ｓ６・・・・・モータ停止指令信号 Ｔ・・・・・モータ停止判定時間

フロントページの続き (72)発明者 江成 勉 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 真崎 一馬 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 杉 一成 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 花塚 嘉明 東京都品川区小山６丁目25番18号 花塚デ ン気工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被牽引ケーブルに加わる張力をセンサで検
   出し、前記センサの出力値に基づいて前記被牽引ケーブ
   ルの牽引速度が予め設定された速度になるように牽引機
   駆動モータを制御して前記被牽引ケーブルを牽引するケ
   ーブル牽引機において、 前記センサの出力値がモータ停止判定値以下になると、
   前記被牽引ケーブルの牽引速度を所定速度まで減速して
   保持するモータ制御部と、前記センサの出力値が前記モ
   ータ停止判定値以下になると、その後の経過時間を計測
   し、この計測時間がモータ停止判定時間を経過した時に
   前記モータ制御部にモータ停止指令信号を出力するタイ
   マとを備えたことを特徴とするケーブル牽引機。
2. 【請求項２】被牽引ケーブルに加わる張力をセンサで検
   出し、前記センサの出力値に基づいて前記被牽引ケーブ
   ルの牽引速度が予め設定された速度になるように牽引機
   駆動モータを制御して前記被牽引ケーブルを牽引するケ
   ーブル牽引機の制御方法において、 前記センサの出力値がモータ停止判定値以下になると、
   前記被牽引ケーブルの牽引速度を所定速度まで減速して
   保持すると共に、前記モータ停止判定値以下になった後
   の経過時間を計測し、この計測時間がモータ停止判定時
   間を経過した時に前記牽引機駆動モータを停止させるこ
   とを特徴とするケーブル牽引機の制御方法。
3. 【請求項３】前記計測時間が前記モータ停止判定時間を
   経過する前に、前記センサの出力値が前記モータ停止判
   定値を超えると、前記タイマをリセットさせる制御機能
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のケーブル牽引
   機。
4. 【請求項４】前記計測時間が前記モータ停止判定時間を
   経過する前に、前記センサの出力値が前記モータ停止判
   定値を超えると、前記計測時間は新たに計測されること
   を特徴とする請求項２記載のケーブル牽引機の制御方
   法。