JPH0651549B2 - Device that pulls filaments out at high speed - Google Patents

Device that pulls filaments out at high speed

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JPH0651549B2
JPH0651549B2 JP1510676A JP51067689A JPH0651549B2 JP H0651549 B2 JPH0651549 B2 JP H0651549B2 JP 1510676 A JP1510676 A JP 1510676A JP 51067689 A JP51067689 A JP 51067689A JP H0651549 B2 JPH0651549 B2 JP H0651549B2
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capstan
filament
shoe
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pressure
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はフィラメント即ち光ファイバーのケーブルを処
理する為の機械の分野、特にフイラメントを高速で引き
出す装置に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of machines for treating filament or optical fiber cables, and more particularly to a device for drawing filaments at high speed.

[従来の技術および課題] 種々の形態の用途のためのフィラメント、即ち、光ファ
イバーのケーブルを光学的にテストする場合、研究所或
はテストの環境において高速度でケーブルを繰り出す事
が必要である。問題は、光ファイバーケーブルに十分な
力を与えてケーブルを供給リール或は他の供給源から引
き出し、かつ高速度でテスト場所にあるいはテスト場所
を経て移動させる事である。このような力は、ケーブル
に損傷や歪が生じず、又ケーブルに対する如何なる永久
の変形、光ファイバーの光学的表面に対する摩耗、損傷
或はその光学特性に対する影響がないようにフィラメン
トに与えられる必要がある。
[Prior Art and Problems] When optically testing a filament, that is, an optical fiber cable for various types of applications, it is necessary to pay out the cable at a high speed in a laboratory or a test environment. The problem is to apply sufficient force to the fiber optic cable to withdraw it from a supply reel or other source and move it at high speed to or through the test site. Such forces must be applied to the filament so that the cable is not damaged or distorted, and there is no permanent deformation to the cable, abrasion to the optical surface of the optical fiber, damage or impact on its optical properties. .

従って、必要な事は、力がおだやかにかつ一様に十分の
大きさでフィラメントに与えられる方法と装置であっ
て、十分な引張り力が損傷、ひび割れ、よじれ、摩耗あ
るいは歪、フィラメントの品質を低下する力なしに高速
度でフィラメントを引張るようにフィラメントに与えら
れる。
Therefore, what is needed is a method and apparatus in which the force is applied to the filament in a gentle and uniform and sufficient amount, and sufficient tensile force is applied to prevent damage, cracking, kinking, abrasion or strain, and filament quality. It is applied to the filament to pull it at a high speed without any decreasing force.

[課題を解決するための手段] 本発明に係わるフイラメントを高速で引き出す装置は、
圧力ガス源と、側面と、フイラメントを受ける排気溝が
形成された周面とを有し、フイラメントと摩擦係合し
て、フイラメントを高速で引き出すキャプスタンと、前
記キャプスタンを覆うように配置され、前記圧力ガス源
と連通された圧力室を有するシューとを具備し、前記シ
ューは、前記キャプスタンの側面並びに周面と、これら
の間に、前記圧力室及び大気と連通した周方向間隙並び
に側方間隙を形成するように離間した部分を有し、前記
圧力室からフイラメントに圧力ガスを供給して、フイラ
メントを前記排気溝に摩擦係合させる。
[Means for Solving the Problems] A device for pulling out filaments at high speed according to the present invention is
A capstan having a pressure gas source, a side surface, and a peripheral surface in which an exhaust groove for receiving the filament is formed, and the capstan is frictionally engaged with the filament to draw out the filament at high speed, and the capstan is arranged to cover the capstan. A shoe having a pressure chamber that communicates with the pressure gas source, the shoe including a side surface and a peripheral surface of the capstan, and a circumferential gap that communicates with the pressure chamber and the atmosphere between them. The pressure chamber supplies pressure gas to the filament from the pressure chamber so that the filament is frictionally engaged with the exhaust groove.

その結果、一様の応力がフィラメントに与えられ、ケー
ブルとキャプスタンとの間に摩擦係合をさせ、キャプス
タンの回転によってケーブルの急速な繰り出しをさせ
る。
As a result, a uniform stress is applied to the filament, causing a frictional engagement between the cable and the capstan, and rapid rotation of the capstan causing rapid unwinding of the cable.

また、本発明に係る別の態様のフイラメントを高速で引
き出す装置は、長軸を中心として回転可能に設けられ、
外周面に沿って延び、互いに離間して傾斜した1対の側
面を備えた溝を有するキャプスタンと、前記キャプスタ
ンの外周面近くに設けられ、キャプスタンが回転して通
る所定の領域に大気圧よりも高圧のガスを排出して、キ
ャプスタンの外周面が前記所定の領域にあるときに、光
学フイラメントを前記溝に一時的に摩擦接触させるガス
排出手段を有するシュー集合体と、キャプスタンの内部
に位置し、前記所定の領域の内側と外側とに位置する溝
の両部分間に直接の流体連通を果たさせるように、キャ
プスタン内に設けられた間隙とを有し、前記排出手段
は、前記間隙が設けられ光学フイラメントの一側側がほ
ぼ大気圧に維持されている間に、前記シュー集合体に面
した光学フイラメントの他側側を大気圧よりも高い圧力
を与えかつ維持させて、光学フイラメントの高速で引き
出しの間に光学フイラメントに不必要な応力を与えない
で、前記溝の傾斜した側面への光学フイラメントの摩擦
接触を維持する。
Further, a device for drawing out filament of another aspect according to the present invention at high speed is provided rotatably about a long axis,
A capstan having a groove having a pair of side surfaces that extend along the outer peripheral surface and are spaced apart from each other, and a capstan that is provided near the outer peripheral surface of the capstan and that extends in a predetermined region through which the capstan rotates. A shoe assembly having a gas discharge means for discharging a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure to temporarily frictionally contact the optical filament with the groove when the outer peripheral surface of the capstan is in the predetermined region; And a gap provided in the capstan for direct fluid communication between both portions of the groove located inside and outside the predetermined area. Means for applying and maintaining a pressure higher than atmospheric pressure on the other side of the optical filament facing the shoe assembly while the gap is provided and one side of the optical filament is maintained at approximately atmospheric pressure. , Without giving unnecessary stress to the optical filament between the drawer fast optical filament to maintain frictional contact of the optical filament to inclined side surface of the groove.

[実施例] フィラメント上の如何なる点においても集中する応力な
しに、キャプスタンにフィラメントを摩擦係合させるよ
うに、フィラメント、即ち光ファイバーケーブルに対し
て圧縮力を一様に供給する為の装置と方法は、キャプス
タンに形成された周面の中心に沿ったV溝内にフィラメ
ントを空気圧で押しつける事によってなされる。空気圧
は内部にシュー圧力室を有する空気圧シューによってキ
ャプスタンの所定の部分に供給される。圧力ガス、例え
ば圧縮空気は、シュー内の室から円板状のキャプスタン
の周面中心にV形状の溝の付近に向って所定の部分に供
給される。V形状の溝は大気に向って開口しており、従
ってケーブルはV形状の溝におしつけられ或は吹きつけ
られる。回転するキャプスタンとシューとの間の側部及
び端部の相互間隙は、圧力ガスの粘性を考慮して、この
ガスがV形状の溝からすぐに大気に逃げられるのを防止
するような寸法を有し、圧力ガスがキャプスタンの所定
の部分からすぐに逃げるのをさまたげるように操作す
る。また、環状のバッフルがキャプスタンの周面の中心
表面とシューの対応する表面とに、夫々設けられ、圧力
ガスとキャプスタンの所定の部分との間に摩擦係合を与
えている。かかる装置を用いる事により、略10km以上
のフィラメントが、略32秒以下でくり出され得る。
EXAMPLE A device and method for uniformly applying a compressive force to a filament, i.e., a fiber optic cable, so as to frictionally engage the filament with a capstan, without stress concentrating at any point on the filament. Is done by pressing the filament with air pressure into the V groove along the center of the peripheral surface formed on the capstan. Pneumatic pressure is supplied to a predetermined portion of the capstan by a pneumatic shoe having a shoe pressure chamber inside. The pressurized gas, for example, compressed air, is supplied from a chamber inside the shoe toward a predetermined portion in the vicinity of the V-shaped groove at the center of the peripheral surface of the disk-shaped capstan. The V-shaped groove is open towards the atmosphere, so that the cable is laid or blown into the V-shaped groove. The side and end mutual clearances between the rotating capstan and the shoe are dimensioned to take into account the viscosity of the pressure gas and prevent this gas from escaping immediately into the atmosphere from the V-shaped groove. And operating to prevent the pressurized gas from escaping immediately from a predetermined portion of the capstan. Also, annular baffles are provided on the central surface of the capstan's peripheral surface and the corresponding surface of the shoe, respectively, to provide frictional engagement between the pressurized gas and a predetermined portion of the capstan. By using such a device, a filament of about 10 km or more can be fed out in about 32 seconds or less.

第1図は、空気圧ピンチシュー18がフィラメント12
を駆動即ち繰り出す為に示された装置の概略側面図であ
る。第1図において、装置の種々の要素の寸法は一定の
比例には従っておらず、詳細な本発明の根本的要点とは
無関係であるから、ある要素の種々な詳細は除外した。
例えば、キャプスタン16は軸14によって駆動され、
この軸14は、モーター13として示した従来のモータ
ー、代表的には電動式のエアタービンモーター、によっ
て駆動される。このモーター13は、本発明にとって重
大でない従来の種々の形の電子回路によって、駆動並び
に制御される。前記ピンチシュー18は、軸14によっ
て駆動され、V形状の溝が外周に形成された薄い円板状
のキャプスタン16の一部を囲んでいる。シュー18は
第1図の側面図に示すようにキャプスタン16の周辺の
一部に沿って配置され、第2図の端面図に最も良く示す
ように、互いに隣接するようにしてキャプスタン16を
包囲する。シュー18とキャプスタン16とは、離間し
ており、如何なる点においても接触しない。シュー18
は、第1図に点線で輪郭を示した内部のシュー圧力室2
0を有する。この圧力室20はダクト22、パイプ24
を経て減圧弁26に連通している。一方、減圧弁26は
パイプ28を経て圧縮空気タンク30に連結している。
また、この空気タンク30は、供給パイプ32を経てタ
ンク30内で圧縮される空気から水蒸気及び他の汚染物
を除去するドライヤー34に連結される。圧縮空気はパ
イプ36を経て従来の空気圧縮機38からドライヤー3
4に分配される。水蒸気の除去は、圧力室20からのガ
スの出口温度が凍結或は凝縮を生じさせるのに十分低い
から、必要である。
FIG. 1 shows that the pneumatic pinch shoe 18 has a filament 12
Figure 3 is a schematic side view of the device shown for driving or paying out. In FIG. 1, the dimensions of the various elements of the device are not to scale and are unrelated to the essential details of the invention, so that various details of certain elements have been omitted.
For example, the capstan 16 is driven by the shaft 14,
The shaft 14 is driven by a conventional motor shown as the motor 13, typically an electric air turbine motor. The motor 13 is driven and controlled by various conventional electronic circuits that are not critical to the invention. The pinch shoe 18 is driven by the shaft 14 and surrounds a part of a thin disk-shaped capstan 16 having a V-shaped groove formed on the outer periphery thereof. The shoes 18 are arranged along a part of the periphery of the capstan 16 as shown in the side view of FIG. 1, and are adjacent to each other, as best seen in the end view of FIG. Siege. The shoe 18 and the capstan 16 are separated from each other and do not come into contact with each other at any point. Shoe 18
Is the internal shoe pressure chamber 2 whose outline is shown by the dotted line in FIG.
Has 0. The pressure chamber 20 includes a duct 22 and a pipe 24.
Through the pressure reducing valve 26. On the other hand, the pressure reducing valve 26 is connected to a compressed air tank 30 via a pipe 28.
The air tank 30 is also connected to a dryer 34 that removes water vapor and other contaminants from the air compressed in the tank 30 via a supply pipe 32. Compressed air is passed through a pipe 36 from a conventional air compressor 38 to a dryer 3
It is divided into four. Removal of water vapor is necessary because the outlet temperature of the gas from pressure chamber 20 is low enough to cause freezing or condensation.

第3図により、フィラメント12に関連する空気圧のピ
ンチシュー内の操作がより良く示され了解される。第3
図は第1図の3−3線に沿って切断して拡大して示した
概略の断面図である。第3図に示すように、キャプスタ
ン16は中心面に沿って、この中心面に対して対称に配
設された1対の薄い円板部16a,16bにより構成さ
れている。これらの円板部16a,16bは軸方向に配
列されたディスク状のスペーサ(分離手段)40により
互いに一体に接着される。このスペーサ40は、円板部
(第1並びに第2の円板)16a、16bの間で、径方
向の所定点42迄中心から外方に向かって延びているの
みである。この結果、スペーサ40が介在していない、
円形部16a、16b間の周面近くには環状のギャップ
44が形成されている。ギャップ44のシュー18の外
側の部分、即ち、シュー18が被さっていない部分は大
気と連通する。これら円板部16a、16bは、これら
が組合わされたとき、キャプスタン16の外周面の中心
部に沿って延びるV形状の溝(排気溝)46を形成する
ように、面取りされている。V形状の溝46は外周方向
に広がっており、前記ギャップ44のオリフィスとなっ
ており、キャプスタン16の全周に渡って延びている。
FIG. 3 better illustrates and understands the operation within the pneumatic pinch shoe associated with the filament 12. Third
The figure is a schematic cross-sectional view taken along the line 3-3 of FIG. 1 and enlarged. As shown in FIG. 3, the capstan 16 is composed of a pair of thin disk portions 16a and 16b arranged along the center plane and symmetrically with respect to the center plane. The disk portions 16a and 16b are integrally bonded to each other by a disk-shaped spacer (separating means) 40 arranged in the axial direction. The spacer 40 only extends outward from the center to a predetermined point 42 in the radial direction between the disc portions (first and second discs) 16a and 16b. As a result, the spacer 40 is not present,
An annular gap 44 is formed near the peripheral surface between the circular portions 16a and 16b. A portion of the gap 44 outside the shoe 18, that is, a portion not covered by the shoe 18 communicates with the atmosphere. The disk portions 16a and 16b are chamfered so that when they are combined, a V-shaped groove (exhaust groove) 46 extending along the center of the outer peripheral surface of the capstan 16 is formed. The V-shaped groove 46 extends in the outer peripheral direction, serves as an orifice of the gap 44, and extends over the entire circumference of the capstan 16.

ピンチシュー18の作用は、キャプスタン16とフィラ
メント12との間に十分な摩擦係合力を与え、フィラメ
ント12上に所定の引張りを生じるようにフィラメント
12をV形状の溝46内に押しつける事である。
The action of the pinch shoe 18 is to provide a sufficient frictional engagement force between the capstan 16 and the filament 12 to press the filament 12 into the V-shaped groove 46 so as to produce a predetermined tension on the filament 12. .

フィラメント12は空気圧力によってV形状の溝46内
に押しつけられる。圧縮された乾燥空気が、第1図の圧
縮機、ドライヤー、タンク及び減圧弁26を経てシュー
圧力室に供給される。狭い一様な幅の間隙50(間隔幅
は符号48で示す)がキャプスタン16の外周面と、と
シュー18との間に規定されている。間隙50は最小の
或は狭い領域を形成し、空気圧シュー18の内部から高
圧の空気が中に注入される。高圧の空気は複数のダクト
52によってシュー圧力室20から間隙50内に導かれ
る。ダクト52の1つを第3図の断面図において概略的
に示す。
The filament 12 is pressed into the V-shaped groove 46 by air pressure. The compressed dry air is supplied to the shoe pressure chamber through the compressor, dryer, tank and pressure reducing valve 26 shown in FIG. A narrow uniform width gap 50 (the width of which is indicated by reference numeral 48) is defined between the outer peripheral surface of the capstan 16 and the shoe 18. The gap 50 forms a minimum or narrow region into which high pressure air is injected from inside the pneumatic shoe 18. The high-pressure air is guided from the shoe pressure chamber 20 into the gap 50 by the plurality of ducts 52. One of the ducts 52 is shown schematically in the sectional view of FIG.

間隙50内の空気の流れは等エントロピーとして均似値
され、音波的状態となって間隙50と、シュー18の内
側面とキャプスタン16の外側面との間の間隙54とに
生ずる。全圧力と温度の状態を考えて、シュー18に導
入するのに必要な量の空気の流れが推定される。
The air flow in the gap 50 is equalized as an isentropy, becomes a sonic state, and is generated in the gap 50 and the gap 54 between the inner surface of the shoe 18 and the outer surface of the capstan 16. Given the total pressure and temperature conditions, the amount of air flow required to be introduced into the shoe 18 is estimated.

空気は高圧タンク30から減圧弁26を経て空気圧シュ
ー18に供給され、従って空気圧シュー18内の全圧力
は所望の一定値に維持される。図示した実施例において
は、全圧力は150psiaである。必要な操作時間は、繰
り出されるフィラメント12の長さと、繰り出し速度か
ら概算される。タンク30の寸法は、概算速度でタンク
30から供給される空気の量を考慮して決められる。
Air is supplied to the pneumatic shoe 18 from the high pressure tank 30 via the pressure reducing valve 26, so that the total pressure in the pneumatic shoe 18 is maintained at a desired constant value. In the illustrated embodiment, the total pressure is 150 psia. The required operation time is roughly estimated from the length of the filament 12 to be fed and the feeding speed. The dimensions of the tank 30 are determined by considering the amount of air supplied from the tank 30 at the estimated speed.

しかし、これ等の概算は、実際には空気の流れの粘性作
用が重要であるから、単に上限を決めるのみである。更
に現実的な算定を得る為に、間隙50と54内の空気の
流れを考える必要がある。本発明の分析においては、間
隙内の空気の流れは、例えば摩擦をともなう断熱流内の
一定の断面積によって特徴づけられたファノの流れとし
て論じられた。粘性負荷のためのキャプスタン16の回
転影響は非常に小さく、ほぼ無視し得る。粘性のため、
間隙50を通る流れの減少の結果は与えられた走行時間
に対する必要なタンクの容積を減少する見地から重要で
ある。
However, these estimates only determine the upper limit, since the viscous effect of the air flow is important in practice. In order to obtain a more realistic calculation, it is necessary to consider the air flow in the gaps 50 and 54. In the analysis of the present invention, the air flow in the gap was discussed as a Fano flow characterized by a constant cross-sectional area in an adiabatic flow with friction, for example. The rotational effect of the capstan 16 due to viscous loading is very small and almost negligible. Because of its viscosity
The consequence of the reduced flow through the gap 50 is significant from the standpoint of reducing the required tank volume for a given transit time.

次に第1図乃至第3図に示した特別な実施例を検討す
る。図示した実施例においては、キャプスタン16は、
6インチの半径と0.5インチの幅を有する。キャプス
タン16の側面と隣接するシュー18の側部の内面との
間の間隙54の幅は0.002インチである。シューと
キャプスタンとの側部での重なりの距離(符号56で示
す)は1インチである。最後に、キャプスタン16に隣
接するシュー18の扇形面(第1図で符号58で示す)
の角度は2/3パイラジアンである。1秒当り1.00
0フィートの所望のケーブル速度、19.099rpmの
キャプスタンの回転速度を有する32.808フィート
(10キロメーター)のケーブルの長さ、200psiaの
初期のタンク圧、288゜Kの温度における150psia
のシュー機構の全圧を仮定すると、ファノの流れの状態
のもとでは、流れの割合は1秒当り0.003819ス
ラグで、出口面の圧力は48.83psiaであり、32.
8秒の操作時間に対して18.1立方フィートのタンク
容積を必要とする。これは空気の粘性が無視さた時に計
算された概算であるタンク容積である29.23立方フ
ィートの容積よりも少ない。
Consider now the particular embodiment shown in FIGS. In the illustrated embodiment, the capstan 16 is
It has a radius of 6 inches and a width of 0.5 inches. The width of the gap 54 between the side surface of the capstan 16 and the inner surface of the adjacent side of the shoe 18 is 0.002 inches. The lateral overlap between the shoe and capstan (indicated by 56) is 1 inch. Finally, the fan-shaped surface of the shoe 18 adjacent to the capstan 16 (shown at 58 in FIG. 1).
The angle is 2/3 pyradians. 1.00 per second
Cable length of 32.808 feet (10 kilometers) with desired cable speed of 0 feet, capstan rotation speed of 19.099 rpm, initial tank pressure of 200 psia, 150 psia at 288 ° K temperature.
Assuming the total pressure of the shoe mechanism of No. 2, under Fano flow conditions, the flow rate is 0.003819 slugs per second, the exit face pressure is 48.83 psia, and 32.
It requires a tank volume of 18.1 cubic feet for an operating time of 8 seconds. This is less than the approximate tank volume of 29.23 cubic feet calculated when air viscosity was ignored.

タンク内に貯えられた空気は、流れがタンク30からピ
ンチシュー圧力室20へ生ずる時多方過程(Polytropic
process)で膨脹する。若し、シュー18内の全圧力
が、適当な減圧弁を用いる事によって、一定の値に維持
されると、走行中の全温度の減少は通常考えられるタン
ク圧力の範囲から相当に小さい。一定の停滞状態を有す
るチョーク機構が一定の流れの割合を与える。これによ
って、必要なタンクの寸法と圧力とを予め与える概算を
簡単にし得る。根本的に、以下に与えられた近似式が必
要なタンク容積の概算を提供する。
The air stored in the tank is a polytropic process when a flow occurs from the tank 30 to the pinch shoe pressure chamber 20.
process) to expand. If the total pressure in the shoe 18 is maintained at a constant value by using a suitable pressure reducing valve, the reduction in total temperature during travel will be significantly less than the normally considered range of tank pressures. A choke mechanism with constant stagnation provides a constant flow rate. This may simplify the approximation given the required tank dimensions and pressures in advance. Fundamentally, the approximation given below provides an approximation of the required tank volume.

ここでVはタンク30に対して要求されたタンク容積に
等しく; Tはタンク内の初期の圧力P1の最終の圧力P0との間
の圧力低下に対して要求された時間であり; m′は流速であり; nは1.2であり;そして cは1.767×10である。
Where V is equal to the required tank volume for tank 30; T is the time required for the pressure drop between the initial pressure P1 and the final pressure P0 in the tank; m ' Flow rate; n is 1.2; and c is 1.767 × 10 6 .

流れにおける粘性の影響はファノの流れを仮定する事に
よって概算される。即ち、ファノの流れは、長さLと、
出口間隙のぬれぶちによって分割された出口間隙の全領
域の4倍に等しい水力的直径Dとを有する実際の間隙に
等しいパイプ内で摩擦を有する一定の領域の断熱の流れ
である。
The effect of viscosity on flow is estimated by assuming Fano flow. That is, the flow of Fano is the length L,
An adiabatic flow of a certain region of friction in the pipe equal to the actual gap with a hydraulic diameter D equal to 4 times the total region of the outlet gap divided by the wetting of the outlet gap.

圧力室20の使用は、間隙の出口面内で音波的な流れの
状態を確実にする。摩擦係数fは適当に仮定される。間
隙入口のマッハ数は流れの表を用いて決められる。入口
における残りの流量は計算され流れが決まる。入口の状
態は次いでレイノズル値を発見し、又摩擦係数fに対す
る新しい値を得る為に用いられる。若し、摩擦係数fに
対する計算された大きさが最初に仮定された値に合致し
ないと、仮定され、計算された値が所望の誤差率内にな
るまで、くり返しの方法で処置がくり返される。前述し
たようにタンクの必要条件と出口圧が最終のくり返しに
よって引き出される。
The use of the pressure chamber 20 ensures sonic flow conditions in the exit face of the gap. The coefficient of friction f is properly assumed. The Mach number at the gap entrance is determined using the flow table. The remaining flow rate at the inlet is calculated and the flow is determined. The inlet condition is then used to find the Reynolds value and to obtain a new value for the coefficient of friction f. If the calculated magnitude for the coefficient of friction f does not match the initially assumed value, then the procedure is repeated in an iterative manner until the assumed and calculated value is within the desired error rate. . As mentioned above, the tank requirements and outlet pressure are drawn through the final iteration.

前述した空気圧シュー18の物理的寸法を用いる事によ
り、0.05589平方インチの出口間隙の全領域と5
1.89インチのぬれぶちの領域が計算される。水力的
直径は0.0043インチであり、1秒間当り0.00
6171の等エントロピーの流速となる。走行時間は1
秒間当り1.000フィートで略10キロメーターのフ
ィラメントを繰り出すのに相当する32.8秒として与
えられる。流体粘性の影響なしでは、出口面の圧力は7
9.2psiaと予期され、200psiaの初期の圧力に対し
て要求されたタンク容積は29.32立方フィートと予
期される。これは直径が2.5フィートで長さが6フィ
ートの円筒状のタンクに相当する。
Using the physical dimensions of the pneumatic shoe 18 described above, a total area of 0.05589 square inches of exit clearance and 5
A 1.89 inch wet area is calculated. Hydrodynamic diameter is 0.0043 inches, 0.00 per second
This is an isentropic flow velocity of 6171. Running time is 1
It is given as 32.8 seconds, which corresponds to paying out approximately 10 kilometers of filament at 1.000 feet per second. Without the influence of fluid viscosity, the pressure on the outlet surface is 7
Expected to be 9.2 psia and for an initial pressure of 200 psia the required tank volume is expected to be 29.32 cubic feet. This corresponds to a cylindrical tank with a diameter of 2.5 feet and a length of 6 feet.

しかし、粘性が考えられ、f=103.2/Re、即
ち、f=0.01によって与えられたフェノの流れに対
する摩擦係数を仮定すると、1秒間当り0.03819
スラグの流速と49.83psiaの出口面の圧力が生ず
る。これ等の条件のもとでは、直径が2.5フィートで
長さが6フィートのタンクは要求を遥かにこえた52.
8秒の走行時間をさせる事になる。その代わり、考慮中
の走行時間に対しては、18.1立方フィートのみのタ
ンク容積が要求され、このタンクは空気の粘性を考えな
い等エントロピーの流れと比較してタンクの容積を38
%減少せしめる。
However, viscous is considered and, assuming f = 103.2 / Re, ie the coefficient of friction for the flow of pheno given by f = 0.01, 0.03819 per second
A slag flow rate and outlet face pressure of 49.83 psia is produced. Under these conditions, a tank with a diameter of 2.5 feet and a length of 6 feet far exceeded the requirements52.
It will be a running time of 8 seconds. Instead, for the transit time under consideration, only a tank volume of 18.1 cubic feet is required, which has a tank volume of 38% compared to an isentropic flow that does not consider air viscosity.
% Decrease.

本発明の他の実施例を示す第4図において、各内方の対
向面が環状で交互に位置したバッフルが設けられて複雑
なラビリンスダクトを形成する事を除いてはシュー11
8はシュー18と同様であり、又キャプスタン116は
キャプスタン16と同様である。特に、第4図において
シュー118は複数の環状の径方向に延びるバッフル1
20を有する。各バッフルはキャプスタン116の外周
面に形成された対応するくぼみ122内に延びている。
くぼみ120は環状で径方向に延びるバッフル124間
に形成される。バッフル120と124との非接触の互
いにかみ合う配置は曲りくねった空気のダクトを形成
し、空気の粘性の影響を強め、所定のフィラメントの繰
り出し走行を完成するのに必要な高圧の空気の量を減少
する。全体のダクトの“パイプ長”が第4図に示したよ
うなラビリンスの全通路長に等しいことを仮定し、又共
通のリザーバ、即ち、シュー圧力室20から供給される
互いに平行な2つのパイプの機構のフェノの流れを仮定
すると、上述したような粘性を考慮した同様の計算が第
4図の実施例に関連してなされる。かくして、機構に対
する全体の流れは1秒間あたりの0.003292スラ
グとなり、32.8秒の走行時間に対するタンクの値は
15.59立方フィートであり、第1図乃至第3図の実
施例と比較すると13.8%の減少となる。
Referring to FIG. 4 showing another embodiment of the present invention, the shoe 11 is different from that shown in FIG. 4 except that baffles having annular inner surfaces facing each other are alternately provided to form a complicated labyrinth duct.
8 is similar to shoe 18, and capstan 116 is similar to capstan 16. In particular, in FIG. 4, the shoe 118 comprises a plurality of annular baffles 1 extending in the radial direction.
Have twenty. Each baffle extends into a corresponding recess 122 formed in the outer surface of the capstan 116.
The recesses 120 are formed between baffles 124 that are annular and extend radially. The non-contacting interlocking arrangement of the baffles 120 and 124 forms a tortuous air duct that enhances the effect of air viscosity and reduces the amount of high pressure air required to complete a given filament payout run. Decrease. Assuming that the "pipe length" of the entire duct is equal to the total path length of the labyrinth as shown in FIG. 4, and also a common reservoir, ie two pipes parallel to each other, fed from the shoe pressure chamber 20. Assuming the Feno flow of the mechanism of (1), a similar calculation considering viscosity as described above is performed in connection with the embodiment of FIG. Thus, the overall flow for the mechanism is 0.003292 slugs per second and the tank value for a running time of 32.8 seconds is 15.59 cubic feet, which is comparable to the embodiment of FIGS. 1-3. That would be a reduction of 13.8%.

又、ラビリンスバッフルを削除して弾性シールを代用し
ても良い。
Alternatively, the labyrinth baffle may be deleted and an elastic seal may be used instead.

従って、実験室の状態のもので非常に高速でフィラメン
トを展開する手段としてV形状の溝を有するキャプスタ
ンホイールに関連する空気圧シューの使用は本発明によ
って達成され得る。考えられた総ての場合において、機
構内の圧力はケーブル上における遠心力の作用の為リム
からフィラメントが分離する事を防止するのに必要な最
小値以上に適切に保たれる。更に、ケーブルの大部分の
長さ上に全体の停滞圧が作用する。空気圧シューによっ
てキャプスタンに与えられた圧力は、どのような圧迫
点、即ち応力が大きく集中する点なしに極めて均一に供
給され、供給リールから素早くケーブルを引張る為に要
求された引張り力が、何等衰弱する事なく或は従来技術
で生じた損傷なしに得られる。
Therefore, the use of a pneumatic shoe in connection with a capstan wheel having a V-shaped groove as a means for deploying filaments in the laboratory condition at very high speeds can be achieved by the present invention. In all cases considered, the pressure in the mechanism is kept adequately above the minimum required to prevent the filament from separating from the rim due to the action of centrifugal forces on the cable. In addition, the total stagnant pressure acts on most of the length of the cable. The pressure exerted by the pneumatic shoe on the capstan is very evenly supplied without any pressure points, i.e. points where stress is highly concentrated, and what is the required pulling force to pull the cable from the supply reel quickly. It can be obtained without debilitation or without the damage caused by the prior art.

多くの変形が本発明の精神と範囲を逸脱する事なしに技
術において通常の熟練を有する者によってなされる。従
って、図示した実施例と図面の為にのみ述べられたもの
であり、次の請求の範囲に述べられている本発明を限定
するものではない。
Many variations may be made by one of ordinary skill in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it is described solely for the purpose of the drawings and drawings, and not for the purpose of limiting the invention as set forth in the following claims.

図面の簡単な説明 第1図はフィラメントを引き出すための本発明による空
気圧的ピンチシューとピンチシューを操作する為の機構
の概略の側面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic side view of a pneumatic pinch shoe and a mechanism for operating the pinch shoe according to the present invention for withdrawing a filament.

第2図は第1図のピンチシューの端面図である。FIG. 2 is an end view of the pinch shoe of FIG.

第3図は第1図の3−3線に沿う第1図と第2図のピン
チシューの部分の概略の拡大部分断面図である。
FIG. 3 is a schematic enlarged partial sectional view of a portion of the pinch shoe of FIGS. 1 and 2 taken along the line 3-3 of FIG.

第4図は本発明の第2の実施例であって、第1図の3−
3線に沿うピンチシューの別の実施例の概略の部分断面
図である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, which is shown in FIG.
FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of another embodiment of a pinch shoe along line 3.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コツクソン,モラン アメリカ合衆国 アリゾナ州 85715 ツ クソン,イースト・ナスムプテ・ドライブ 6822 (56)参考文献 実開 昭55−82254(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kotxson, Moran, USA 85715 Tucson, East Nasumpute Drive 6822 (56) Bibliography SHO 55-82254 (JP, U)

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】圧力ガス源と、 側面と、フイラメントを受ける排気溝が形成された周壁
とを有し、フイラメントと摩擦係合して、フイラメント
を高速で引き出すキャプスタンと、 前記キャプスタンを覆うように配置され、前記圧力ガス
源と連通された圧力室を有するシューとを具備し、 前記シューは、前記キャプスタンの側面並びに周面と、
これらの間に、前記圧力室及び大気と連通した周方向間
隙並びに側方間隙を形成するように離間した部分を有
し、前記圧力室はからフイラメントに圧力ガスを供給し
て、フイラメントを前記排気溝に摩擦係合させる、フイ
ラメントを高速で引き出す装置。
1. A capstan having a pressure gas source, a side surface, and a peripheral wall formed with an exhaust groove for receiving a filament, and a capstan that frictionally engages with the filament and draws out the filament at a high speed, and covers the capstan. And a shoe having a pressure chamber in communication with the pressure gas source, the shoe including a side surface and a peripheral surface of the capstan,
Between these, there is a part that is separated so as to form a circumferential gap and a lateral gap that communicate with the pressure chamber and the atmosphere, and the pressure chamber supplies pressure gas from the filament to the exhaust of the filament. A device that draws filaments at high speed to frictionally engage grooves.
【請求項2】前記キャプスタンは第1の円板と、第2の
円板と、これら円板間に前記排気溝を形成するように、
これら円板を離間させる分離手段とを有する特許請求の
範囲の第1項に記載のフイラメントを高速で引き出す装
置。
2. The capstan forms a first disc, a second disc, and the exhaust groove between the discs.
An apparatus for pulling out filaments at high speed according to claim 1 having a separating means for separating these disks.
【請求項3】前記フイラメントとキャプスタンとの摩擦
係合を増すための手段を有する特許請求の範囲の第1項
に記載のフイラメントを高速で引き出す装置。
3. An apparatus for withdrawing a filament at high speed as claimed in claim 1 having means for increasing the frictional engagement of said filament with a capstan.
【請求項4】前記摩擦係合を増す手段は、複数の環状バ
ッフルを有する特許請求の範囲の第3項に記載のフイラ
メントを高速で引き出す装置。
4. An apparatus for rapidly drawing filaments as set forth in claim 3 wherein said means for increasing frictional engagement comprises a plurality of annular baffles.
【請求項5】前記複数の環状バッフルは前記シュー並び
にキャプスタンから交互に延びた複数のバッフルを有す
る特許請求の範囲の第4項に記載のフイラメントを高速
で引き出す装置。
5. An apparatus for drawing filaments at high speed according to claim 4, wherein the plurality of annular baffles have a plurality of baffles extending alternately from the shoe and the capstan.
【請求項6】前記摩擦係合を増す手段は、前記シューか
らキャプスタンに向かって径方向に延びた円環バッフル
を有する特許請求の範囲の第3項に記載のフイラメント
を高速で引き出す装置。
6. The apparatus of claim 3, wherein the means for increasing frictional engagement comprises an annular baffle extending radially from the shoe toward the capstan to rapidly withdraw filaments.
【請求項7】前記摩擦係合を増す手段は、前記キャプス
タンからシューに向かって径方向に延びた円環バッフル
を有する特許請求の範囲の第3項に記載のフイラメント
を高速で引き出す装置。
7. The apparatus of claim 3, wherein the means for increasing frictional engagement comprises an annular baffle extending radially from the capstan toward the shoe to rapidly withdraw filaments.
【請求項8】前記圧力ガス源からシュー内の圧力室に流
れる圧力ガスを選択的に絞る減圧弁を有する特許請求の
範囲の第1項に記載のフイラメントを高速で引き出す装
置。
8. An apparatus for drawing out filament at high speed according to claim 1, further comprising a pressure reducing valve for selectively throttling the pressure gas flowing from the pressure gas source to the pressure chamber in the shoe.
【請求項9】前記圧力ガス源は乾燥した圧力ガスを供給
する特許請求の範囲の第1項に記載のフイラメントを高
速で引き出す装置。
9. An apparatus for drawing filaments at high speed according to claim 1, wherein said pressure gas source supplies dry pressure gas.
【請求項10】長軸を中心として回転可能に設けられ、
外周面に沿って延び、互いに離間して傾斜した1対の側
面を備えた溝を有するキャプスタンと、 前記キャプスタンの外周面近くに設けられ、キャプスタ
ンが回転して通る所定の領域に大気圧よりも高圧のガス
を排出して、キャプスタンの外周面が前記所定の領域に
あるときに、光学フイラメントを前記溝に一時的に摩擦
接触させるガス排出手段を有するシュー集合体と、 キャプスタンの内部に位置し、前記所定の領域の内側と
外側とに位置する溝の両部分間に直接の流体連通を果た
せるように、キャプスタン内に設けられた間隙とを有
し、 前記排出手段は、前記間隙が設けられ光学フイラメント
の一側側がほぼ大気圧に維持されている間に、前記シュ
ー集合体に面した光学フイラメントの他側側を大気圧よ
りも高い圧力を与えかつ維持させて、光学フイラメント
の高速の引き出しの間に光学フイラメントに不必要な応
力を与えないで、前記溝の傾斜した側面への光学フイラ
メントの摩擦接触を維持するフイラメントを高速で引き
出す装置。
10. A rotatably provided centering on a long axis,
A capstan having a groove having a pair of side surfaces that extend along the outer peripheral surface and are spaced apart from each other, and a capstan that is provided near the outer peripheral surface of the capstan and that extends in a predetermined region through which the capstan rotates. A shoe assembly having a gas discharge means for discharging a gas having a pressure higher than atmospheric pressure so that the optical filament is temporarily brought into frictional contact with the groove when the outer peripheral surface of the capstan is in the predetermined region; And a gap provided in the capstan so that direct fluid communication can be achieved between both portions of the groove located inside and outside the predetermined region. While the gap is provided and one side of the optical filament is maintained at about atmospheric pressure, the other side of the optical filament facing the shoe assembly is given and maintained at a pressure higher than atmospheric pressure. , Without giving unnecessary stress to the optical filaments during fast drawer optical filament draws filaments to maintain frictional contact of the optical filament to inclined side surface of the groove at a high speed device.
【請求項11】前記キャプスタンは、互いに平行で所定
のギャップを有し、これらの間に円形のスペーサを介し
て配設された1対の円形部材を有する特許請求の範囲の
第10項に記載のフイラメントを高速で引き出す装置。
11. The capstan according to claim 10, wherein the capstan has a pair of circular members which are parallel to each other and have a predetermined gap, and between which a circular spacer is disposed. A device that pulls out the described filaments at high speed.
【請求項12】前記スペーサは、前記記間隙の内壁を形
成し、また、前記溝は前記間隙の最外側部を形成する特
許請求の範囲の第11項に記載のフイラメントを高速で
引き出す装置。
12. An apparatus for drawing filaments at high speed according to claim 11, wherein the spacer forms an inner wall of the gap, and the groove forms an outermost portion of the gap.
【請求項13】前記傾斜した側面はV形状の溝を規定す
る特許請求の範囲の第10項に記載のフイラメントを高
速で引き出す装置。
13. An apparatus for drawing filaments at high speed according to claim 10, wherein said inclined side surface defines a V-shaped groove.
JP1510676A 1988-11-08 1989-09-28 Device that pulls filaments out at high speed Expired - Fee Related JPH0651549B2 (en)

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US26842188A 1988-11-08 1988-11-08
US268421 1988-11-08
PCT/US1989/004187 WO1990005105A1 (en) 1988-11-08 1989-09-28 Pneumatic shoe for high speed filamentary capstan

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EP0396680B1 (en) 1993-08-11
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AU4344489A (en) 1990-05-28
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KR930009952B1 (en) 1993-10-13
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IL91885A (en) 1992-08-18
WO1990005105A1 (en) 1990-05-17
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KR900701639A (en) 1990-12-03

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