JPH03503155A - 高密度フィラメント巻取りおよび改善された交差部分および内部繰出しの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高密度フィラメント巻取りおよび改善された交差部分および内部繰出しの形成方 法 本発明は一般にフィラメント巻線、特に高密度バック巻線およびその製造方法に 関する。

［従来技術］ 本発明は、米国特許出願第２７０．８８５号明細書（１９８８年１１月１４日出 願、１９８７年７月２日の第０６９，３５３号明細書の継続出願）に記載された 深い二重配置されたフィラメント巻線に関する。

非常に長い金属ワイヤまたは光ファイバがデータリンクとして使用するために繰 出されることが望ましい状況がある。

例えば、多数の近代兵器システムは、使用中にかなり高速で繰出す巻枠またはス プール上に巻取られたワイヤまたは光フアイバデータリンクを具備した発射ミサ イルを備えている。

ミサイルデータリンクとして動作できる満足する巻線を提供するためにいくつか の基準が満たされなければならない。

第１に、破損を防止するため、或は光ファイバの場合には信号伝送を減少する微 細な屈曲を防止するためにフィラメント上において最小の張力により繰出しが行 われなければならない。第２に、巻線はその巻線構造から崩れずに蓄積されるこ とができるように安定していなければならない。最後に、巻線は必要な空間が少 いように高密度でコンパクトでなければならない。

［発明の解決すべき課題］ 現在の高速フィラメントディスペンサは隣接した層の巻回の間の配置層中にフィ ラメントを有する。この状況を維持するために既知のディスペンサにおいて、各 層は下部層からいくつかの巻回数戻される。この結果、巻線の先細の端部になり 、体積効率を減少する。

円筒形の層状の巻線に特に見られる欠点は、下部層から除去される外層から生じ る繰出しの際の摩擦牽引力である。この問題を軽減する方法は、良好な体積的実 効性を与えるだけでなく、巻線が望ましくない程高レベルの張力にさらされずに 蓄積されることを可能にする内側繰出しを有する巻線を提供することである。こ の後者は特に巻線により与えられる負荷のため静疲労および光信号減衰にさらさ れる光フアイバケーブルにとって重要である。

既知の内側繰出しディスペンサは、体積効率を減少する空所を実質的に提供する “バスケット織り“巻線技術を使用する。さらに、このような巻線の比較的大き い実効的なピッチは、所定のフィラメント強度に対して実現可能な運動体速度を 減少する瞬間的な繰出し速度に関して大きい変調を対応的に引起す。

また、巻線、特に内側繰出し巻線に関して直角の端部を有していることが望まし い。しかしながら、直角の端部を具備する緊密にバックされた巻線は巻取りが難 かしく、過去において高速の自動装置により実現できなかった。

上記の問題は交差部分の問題によって悪化されている。この交差部分は一般に巻 線巻回の各交差区域においてピッチ全体を前進させ、およびまたは結果的に不規 則な（すなわち直角でない）端部を有する巻取りとなる。これに関連して、Ｈａ ｌｄｅｒ　Ｗ、　　Ｃ，Ａａｍｏｔ氏による報告書（Ｗｉｎｄｉｎｇ　　Ｌｏｎ ｇＳｌｅｎｄｅｒ　　Ｃｏ１１ｓ　　Ｂｙ　Ｔｈｅ　　０ｒｔｈｏｃｙｃｌｉｃ 　　Ｍｅｔｈｏｄ　。

５ｐｅｃｉａｌ　　Ｒｅｐｏｒｔ　１２８　、　　Ｕ、　　Ｓ、　　Ａｒ＋ｎｙ 　　ＭａｔｅｒｉａｌＣｏ＋ｎｍａｎｄ、　１９６９年２月）を参照。このよう に制御されない交差部分には、良好な巻線および繰出しを妨げ、体積効率を減少 する巻取り妨害、ふくらみおよびその他の不規則性を最小にするために頻繁なマ ニュアル“メツセージ“が必要である。

［発明の概要］ 本発明によると、各層が下部層の巻回の間に入り込んで配置された複数の巻回を 有し、各巻回が少なくとも２つの区域において下部巻回を横断して交差するフィ ラメント巻線（例えばワイヤ、光ファイバ等）が提供される。各交差フィラメン ト巻回は、実質的に下部層中の交差区域と整列する交差区域においてアドバンス を有する。そのようにして形成された巻線により直角な端部および体積効率の増 加した巻線を得ることができる。

これらの巻線は、高速の自動機械技術によって構成されることができる。この記 載において内側繰出し形態に構成された巻線は、発射されたミサイルからその発 射基地へのデータリンクを提供するために使用するのに特に有効である。

本発明の巻線方法は案内層がその上に形成されるマンドレル上にベースワイヤ層 を配置することを含み、案内層巻回は間隔を隔ててワイヤ層中に入り込んで配置 される。フィラメント巻線は案内層の巻回間の空間中に入り込むように配置する ことによって形成される。

接着バインダは、巻かれるときにフィラメントに供給される。バインダの硬化後 、実際のフィラメントの前に案内層上に配置されたいくつかの犠牲フィラメント 層が除去され、巻線をマンドレルから取外すことを容易にする。このようにして 、ベース層はマンドレル上に残ることができ、再度使用されてもよい。

案内ワイヤ層は、異なる直径の２つのワイヤ（例えば、５ミルのワイヤベースに 対して６および３ミル）が隣合せで巻かれ、大きいワイヤが取除かれてフィラメ ントを受ける所望のギャップを残すバイファイラ技術によって配置されることが できる。

［図面の簡単な説明］ 第１Ａ図は従来技術の巻線の斜視図であり、第１Ｂ図は従来の巻線に現れる制御 されていない交差部分を概略的に示す。

第２Ａ図は内側繰出しフィラメント巻線の斜視図であり、第２Ｂ図および第２Ｃ 図は改善された交差部分を有する本発明の巻線および断面を概略的に示し、また 第２Ｄ図は別の巻線の幾何学形状を概略的に示す。

第３図は本発明のマンドレルおよび巻線の側面図である。

第４図は取外し可能なフランジを具備したマンドレルの側面図である。

第５Ａ図および第５Ｂ図は本発明による巻線の概略図である。

第６Ａ図および第６Ｂ図は犠牲層が取除かれた巻線を概略的に示す。

［実施例コ ここで使用されているように、′ピッチ”とは１回転に関連した巻線の軸方向の 前進を意味する。

ここで使用されているように、“フィラメントとは光ファイバを意味するが、広 義において巻かれるべきワイヤ、ファイバ、管、ホースおよびその他を含む。

第１Ａ図を参照すると、フィラメント１２が一端から取除かれる際、その上の牽 引力を減少するために先細にされた構造を有する従来技術のフィラメントディス ペンサ１０が示されている。第１の欠点は、先細にされた構造が体積効率が悪い ことである。また、交互の層が反対方向に巻かれているため、正確なフィラメン ト巻線を得るために規則的な交差幾何学形状を維持する問題がある。破線１４は 交差部分１４が典型的に巻枠上に生じる区域を限定する。

交互の巻線層は右および左らせんとして巻かれ、その結果１回転当り２回フィラ メントが下部フィラメントと交差する。

過去において正確なフィラメント巻線は、手動で交差部分を調節（メツセージ） するために巻線を中断することによってのみ達成され、そうでなければ制御され ない交差パターンの結果、危険な巻線の乱れが生じる。従来得られた典型的な交 差パターンは第１Ｂ図に示されている。不適当な交差部分（例えば、１つまたは 少数の位置に重ねられた）は巻線を妨害するだけでなく、それらはまた内側繰出 し構造に望ましい直角の端部の形成を妨げる。

第２Ａ図乃至第２Ｃ図を参照すると、本発明によるフィラメント巻線が示されて いる。第２Ａ図は、２つの交差部分１８および２０を具備し、直角の端部２２お よび２４を有する内側繰出し巻線１６を示す。巻線はほぼ円筒形であり、繰出し に関してフィラメント２６はコイル内部から剥離する。交差区域は、交差区域に おいて可能な交差部分成長を分配する巻線に関して回転または首振り運動をする ことが見られる。

第２Ｂ図および第２Ｃ図は、特に高密度パックおよび深装置巻線の形式の場合の 改善された交差配列をそれぞれ詳細に示す。

第４図は、軸方向の位置および傾斜がマンドレル上のパターンに関して要求され た位置に正確に調節されることを許すようにマンドレルの２つの端部上に取付け られた２つの取外し可能なフランジ３２および３４を具備したほぼ円筒形のマン ドレル３０を含む本発明を実現する場合に特に有効な巻線装置２８を示す。各フ ランジはマンドレル周囲面から放射状に延在する平坦な面３６を有する。周囲の マンドレル面および２つのフランジ面３６によって限定された巻取り空間３８は 、マンドレルに沿ったフランジの軸方向の空間にしたがって長方形または方形断 面のいずれかである。空間３８中で成長され、面３６から直角なフィラメント巻 線は最適な体積効率を有し、その他のものは全て等しい。

以下、第３図を参照して本発明の第１の実施例を詳細に示す。マンドレル３０は 第１の直径の第１または主体の周囲面４０と、第１の直径より大きい第２の直径 の第２の周囲面４２とを含み、後者の面はマンドレルの端部に隣接して設けられ 比較的短い軸方向距離だけに延在する。円錐壁４４は面４０および４２を結合し 、面４２との接合の角度は９０度を越える。巻線は光ファイバ４６から構成され ている。光ファイバの巻付けを始める前、並びにマンドレル上にフランジ３２お よび３４を位置する前に、ベースワイヤ４８の１つの層はマンドレル面４０上で らせん状に巻かれ、ベースワイヤ層をくさび止めでしっかりとその位置に固定す る円錐壁またはリップ４４上に少し滓出した最後の巻回５０で面を実質的に被覆 する。このくさび止めの固定は常に次に巻取られた案内層の下または下方にあり 、したがってフランジを妨害しない。巻回５０が完了すると、ベースワイヤは、 隣接した巻回が１ワイヤ幅隔てられるようにベース層に入り込んだ位置にする案 内層５２を形成するようにベース層上に連続的に巻戻される。ベースワイヤの端 部は、マンドレルにベースおよび案内層を固定的に位置する例えば通常のアンカ ー（示されていない）によって固定される。フランジは各端部においてベースお よび案内層の最初の少数の巻回上に延在するが、これは最後の巻取りにおいて端 部で不規則性を生成する。小さい空間５４はフランジ内面と案内層の最外部との 間に延在し、案内層やベース層を乱すことなくフランジの容易な取付けおよび取 外しを許す。

マンドレルの反対側において、層５２の案内ワイヤはピッチの半分の前進段階に より１つのベースワイヤ直径だけ移動される。これは、結果的に２つの層５６に おけるフランジ面３６と光フアイバフィラメント４６との間の半分の巻取りピッ チギャップとなる。この幾何学形状によって光ファイバ層はフランジ面３６に隣 接する半分の回転で終端し、続く半分の回転によってフランジに接触し、これは 次の層まで上昇される。

第５Ａ図は説明された方法で構成された巻線の平面およびフィラメント端部の両 図を示す。理解し易くするために、ベースワイヤ層４８の一部分５８は被覆層な しで示され、同様にしていくつかの案内ワイヤは６０のように露出されて１つづ つ示されている。

マンドレル上での光フィラメント巻線６４の形成中、接着剤バインダは巻線を一 体に維持させるようにフィラメントに施される。巻線が終了すると、フランジは 除去され、最内部の光フィラメント層６Ｂは引出されて破壊され、これによりマ ンドレルから取外されるのに適切な巻線を与える（第６Ａ図および第６Ｂ図）。

ベースワイヤおよび案内層はマンドレル上に残すことができ、再使用されてもよ い。犠牲層６６を除去することはマンドレルからの巻取りの取外しを容易にする だけでなく、巻線中に生成されたフィラメントの張力を減少する。

符号６８で示された結果的または最終的な巻線は、体積効率のすぐれた実質的に 長方形の断面を与え、外面が直角である（第２Ａ図）。また交差部分は対称的に 配列されているため、フィラメントを不適切に加圧したり、或は光信号伝送を減 少することが知られている微細な屈曲を生成することなく巻線の内側からフィラ メントを繰出すことができる。

以下第５Ｂ図を参照して本発明の第２の実施例を説明する。

最初に説明された実施例との主な違いは、大きい直径のフィラメント巻線を位置 するために必要な間隔を得るために案内ワイヤがベース層上に配置されることで ある。第１のまたはベース層６２は、ワイヤ端部がマンドレルに固定されなけれ ばならないことを除いて、左から右にまたは右から左に巻取ることによって形成 されてもよい。第２のまたは案内層は、２つのワイヤ、大きい直径のワイヤ７０ および小さい直径のワイヤ７２が層全体を形成するために隣合って巻かれる“バ イファイラ″技術によって形成される。その後、大きい直径のワイヤ７０はベー ス層中に入り込んで位置された小さい直径のワイヤ７２を残して取除かれ、案内 ワイヤ間の空間中に光ファイバ４６を受けるために間隔を隔てられる。その後、 小さいワイヤはその端部を固定させ（図示せず）、その地金て同様である。

他のディメンションのフィラメントおよびベースワイヤも有効であると認められ るが、良好な結果はほぼｏ、ｏｏｉｏインチの直径を有する光ファイバ４６．０ ．００５インチのベースワイヤ４８、ｏ、ｏｏｅインチの大きい直径のワイヤ７ ０および０．００３インチの小さい直径の案内ワイヤ７２により得られた。

いくつかの好ましい実施例がここに記載され詳細に説明されてきたが、本発明は それに限定されるものではなく、発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲 の各請求項によって定められることを理解すべきである。

状来枝術 特表千３−５０３１５５　（６） メラミン、６Ａ ＪＣ″１３．６１３ 国際調査報告　　　心〜！！　８９１０３Ｂ７５

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. （１）各層が下部層の巻線の間に入り込んで配置されたフィラメントの複数の巻 回を有し、フィラメントの各巻回が少なくとも２つの交差区域で下部フィラメン ト上で交差する巻回されたフィラメントの複数の層を含み、前記各交差フィラメ ントが前記交差区域でアドバンスを有し、前記各アドバンスが下部層における交 差区域と実質的に整列されているフィラメント巻線。
2. （２）アドバンスは巻線の１／２ピッチである請求項１記載のフィラメント巻線 。
3. （３）交差区域は実質的に層から層に整列されているが、少し回転され、それに よって交差区域におけるフィラメントのビルドアップが分配されている請求項１ 記載のフィラメント巻線。
4. （４）前記巻線は各層において同数の巻回を有し、それによって前記巻線は実質 的に方形の断面を有している請求項１記載のフィラメント巻線。
5. （５）前記巻線は深く入り込んだ配置の巻線である請求項１記載のフィラメント 巻線。
6. （６）前記巻線は内側繰出し巻線である請求項１記載のフィラメント巻線。
7. （７）基地と通信するための請求項１記載のフィラメント巻線を有するタイプの ミサイル。
8. （８）マンドレルおよび少なくとも１つの放射状に延在するフランジを設け、 マンドレル上に第１の層を形成するために予め定められた直径より小さい直径を 有するベースワイヤを巻付け、間隔を隔てられた入り込んで配置された巻回を有 する第２の案内層を形成するために第１の層上のマンドレル上にベースワイヤを 巻付け、 最外部の巻回がフィラメント層を形成するためにフランジと接触し、案内層の巻 回の間の空間に入り込んでいる第２のベースワイヤ層上にフィラメントを巻き、 フランジと接触する最外部の巻回をそれぞれ有する付加的な層を形成するために このようなフィラメントラッピングを反転し、それによってフィラメント巻線が 形成されるステップを含む所定の直径のフィラメントからフィラメント巻線を形 成する方法。
9. （９）フィラメントに接着剤を供給し、マンドレルからユニットとして巻線フィ ラメント層を取り外すステップを含む請求項８記載の方法。
10. （１０）少なくとも最外部のフィラメント層は残りのフィラメント層から分離し て巻かれ、マンドレルから残りのフィラメント層を除去する前に別に取除かれる 請求項８記載の方法。
11. （１１）第１および第２の案内層は単一の連続したベースワイヤから形成され、 第１の層は第１の方向に巻かれ、案内層を形成するために巻付けを反転し、マン ドレルに前記ベースワイヤの端部を固定する請求項８記載の方法。
12. （１２）ベースワイヤの直径は巻線ピッチの１／２である請求項８記載の方法。
13. （１３）１対のフランジは間隔を隔てられてマンドレル上に設けられ、フィラメ ント層が巻付けられ、最外部の回転がフランジに接触する請求項８記載の方法。
14. （１４）案内層の巻回は全巻線ピッチから間隔を隔てられている請求項８記載の 方法。
15. （１５）放射状に延在するフランジをマンドレルに設け、第１の層を形成するた めにマンドレル上でベースワイヤを巻付け、 隣合った関係で第１および第２の案内ワイヤを使用して第１の層上に第２の層を 巻付け、 第１の案内ワイヤの隣接した巻回の間に空間を残す第２の案内ワイヤを除去し、 第１の案内ワイヤの巻回の空間に入り込むフィラメントの第１の層を巻付け、下 部層に対して巻付け方向を反転することによって次の層が形成され、各層の量外 部の巻回がフランジに接触するステップを含む所定の直径のフィラメントから高 密度にパックされた巻線を形成する方法。
16. （１６）巻付け中にフィラメントに接着剤を供給し、少なくとも第１のフィラメ ント層を除去し、マンドレルからユニットとして残りのフィラメント層を取外す ステップを含む請求項１５記載の方法。
17. （１７）第１の案内ワイヤの直径はベースワイヤより小さく、第２の案内ワイヤ はそれより大きい請求項１５記載の方法。
18. （１８）マンドレル手段と、 隣接した巻回と連続的に横方向に接触している巻回を有するマンドレル手段上に 巻かれたベースワイヤの層と、案内層の各巻回が隣接した巻回から間隔を隔てら れ、フィラメントの第１の層を受けて入り込んで配置する案内ワイヤの間の空間 があるようにベースワイヤ層に重なった案内ワイヤ層と、 マンドレルに案内ワイヤおよびベースワイヤを固定する手段とを備えた高密度に パックされたフィラメント巻線の形成に使用されるマンドレル装置。
19. （１９）ベースおよび案内ワイヤは単一の連続したワイヤの部分である請求項１ ８記載のマンドレル装置。
20. （２０）案内ワイヤはベースワイヤよりも小さい直径を有している請求項１８記 載のマンドレル装置。
21. （２１）各層は下部層の方向と巻線の方向を反転することによって形成され、第 １および第２のほぼ平坦で実質的に平行な末端面を集合的に形成している層に巻 かれた単一のフィラメント巻線を具備し、フィラメント巻線の巻回が対称的に配 置された隣接した層の巻回と複数の交差部分を形成しているコイルの内側からの フィラメント繰出しを可能にするフィラメント巻線。
22. （２２）基地と通信するための請求項２１記載の本発明を構成するフィラメント 巻線を有するタイプのミサイル。