JPH0671989B2 - 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

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

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JPH0671989B2
JPH0671989B2 JP2501172A JP50117289A JPH0671989B2 JP H0671989 B2 JPH0671989 B2 JP H0671989B2 JP 2501172 A JP2501172 A JP 2501172A JP 50117289 A JP50117289 A JP 50117289A JP H0671989 B2 JPH0671989 B2 JP H0671989B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にフィラメント巻線、特に高密度パック巻
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
イヤまたは光ファ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ァ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
を具備する緊密にパ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、Halder W.C.Aamot氏による報告書（Win
ding Long Slender Colis By The Orthocyclic
Method,Special Report 128,U.S.Army Material Co
mmand,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“メッセージ”
が必要である。
［発明の概要］ 本発明によるフィラメント巻線は、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、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ことを特徴とする。
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］ 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（メッセージ）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配置
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との係合の角度は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上に少し浮出した最後の巻回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と光ファイバフィラメント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66は引出されて破壊さ
れ、これによりマンドレルから取出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）。または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、大きい直性
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）、その他全て同様
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0.0010
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、0.006インチの大きい直径のワイヤ70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。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、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
    ことを特徴とするフィラメント巻線。
  2. 【請求項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. 【請求項３】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。
  4. 【請求項４】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。
  5. 【請求項５】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き付
    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。
  6. 【請求項６】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５記載の方法。
  7. 【請求項７】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５記載の方法。
  8. 【請求項８】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５記載
    の方法。
  9. 【請求項９】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。
  10. 【請求項１０】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９記載のマンドレル装置。
  11. 【請求項１１】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９記載のマンドレル装置。
JP2501172A 1988-10-28 1989-09-11 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 Expired - Lifetime JPH0671989B2 (ja)

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US263804 1994-06-22

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