JPH0912221A - 高速デュアルヘッド・オンライン巻取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 回転している巻回直径から回転していない巻
回直径へとフィラメント材料（ＦＭ）を自動的に転送し
て、停止することなくＦＭを巻回する。 【解決手段】 第一、第二スピンドルは、独立して作動
可能で水平面内に平行に設けられた軸のまわりを回転す
る。第一、第二マンドレル４４、４６は、各スピンドル
に取り外し可能に取り付けられている。トラバースガイ
ド２５は前記軸に平行な軸に沿って往復運動できる。往
復運動手段が回転手段と協働して、二つのマンドレルの
上に順次ＦＭを巻き上げる。転送手段は可撓性の材料と
係合するように、フレームに可動的に取り付けられ、ガ
イド３０から延びているＦＭを、完全に巻回されたマン
ドレルから巻回されていないマンドレルへと案内して後
者の上にＦＭを巻回する。制御手段で回転手段、往復運
動手段、及び転送手段を制御して、ＦＭを順次マンドレ
ル上に所望のユニバーサル巻回形式で巻回する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速デュアルヘッド・
オンライン巻回装置 (high speed, dual head, on-line
winding apparatus, 以下HSDHWA) において、可撓性フ
ィラメント材料（filamentary material, 以下ＦＭ）を
一つの回転する巻回マンドレルから別のマンドレルへ自
動的または半自動的に転送する方法および装置に関し、
さらに詳しくは、実質的に定速で停止することなく可撓
性のＦＭがフィード装置から供給されるのに合わせて、
可撓性のＦＭを二つのマンドレルの内の第一のマンドレ
ルに巻回することができ、この巻回を中断することなく
自動的に第二のマンドレルへと移転することができる方
法および装置に関する。

【０００２】本発明はまた、巻回されたマンドレルから
他方の巻回されていないマンドレルへＦＭを自動的に転
送して空のマンドレルにＦＭの巻回を続け、さらに、巻
回されたマンドレルと巻回されていないマンドレルとの
間でこの転送工程を自動的に繰り返す方法と装置に関す
る。

【０００３】本発明はさらに、高い巻回速度で回転する
マンドレルにＦＭを巻回するための独特なトラバース機
構に関する。本装置は純粋な回転運動を特定の円形出力
運動へ変換する手段を含み、これはさらにクランクアー
ム、連結ロッド、およびＦＭを巻回中のマンドレルへ案
内するトラバースガイドを支持する直線並進キャリエジ
の使用により、所望の線形出力運動へと変換される。

【０００４】

【関連技術】

［デュアルヘッド巻回装置］本発明は、本発明と同一の
譲受人へ譲渡された米国特許第４, ４７７, ０３３号に
開示されている方法と装置の改良である。この特許に開
示された可撓性ＦＭの連続巻回用デュアルヘッド・オン
ライン巻回装置では、ＦＭを第一および第二マンドレル
のそれぞれに交互に巻回することを可能にするために、
第一および第二の独立して作動可能なマンドレルが、そ
れぞれの間に間隔をあけて、かつ可撓性のＦＭを供給す
るためのトラバースガイドと動作関係に装着されてい
る。第一および第二マンドレルは互いに鉛直方向に積み
重ねられており、可撓性ＦＭを、この積み重ねられたマ
ンドレルの鉛直軸に直交する方向でトラバース機構へ供
給する。トラバース往復運動も同じ直交方向で行われ
る。第一のトランスファー・アームが第一および第二マ
ンドレルの軸に平行な鉛直方向に動くように取り付けら
れられて、第一および第二マンドレルに巻回するＦＭと
係合するようになっている。第二のトランスファー・ア
ームは、第一および第二マンドレルの間を水平方向に動
くよう取り付けられ、巻回されたマンドレルから空のマ
ンドレルへとＦＭを転送する前に、ＦＭと係合するよう
になっており、こうしてＦＭの連続巻回を可能にしてい
る。

【０００５】このオンライン巻回装置の動作速度は、ト
ラバース機構の速度と、巻回されたマンドレルから空の
マンドレルへとＦＭを転送する転送機構の作動により制
限される。

【０００６】［トラバース機構］既知の種類の巻回シス
テムでは、マンドレル上に制御されたパターンでＦＭを
配布するのにバレルカム・トラバース機構が使用されて
いる。このトラバース機構は、バレルカム、３つのキャ
リエジおよびスイングアームからなり、トラバース回数
が毎分２５０回 (RPM)以下では良好に作動する。しかし
ながら、毎分回転数 (RPM)がさらに高くなると、トラバ
ース機構構成要素の質量が作り出す慣性力とモーメント
が大きくなりすぎるため連続操作が不可能になり、機械
部分、すなわちカムフォロワとカム面が破壊されたり、
トラバース駆動モーターが、トラバース機構をマンドレ
ル／巻枠と適切な同期関係に維持することができなくな
る。

【０００７】米国特許第２，６５０，０３６号に、その
名称が示唆しているように、往復運動ブロックがナイロ
ンなどの合成直鎖ポリアミドから製造されている、往復
運動ブロック型のトラバースシステムが開示されてい
る。このようなシステムでは、駆動機構の回転運動を、
マンドレルへ導かれるＦＭを保持するトラバースガイド
に連結されたトラバースブロックの往復運動に変換す
る。

【０００８】米国特許第１，５２９，８１６号は、ハー
ト型の駆動輪を使用して糸ガイドに均一な運動をあたえ
るようにしたクランク・アンド・スロット型のトラバー
ス機構に関する。

【０００９】米国特許第２，３８８，５５７号は、従来
型のアップツイスタにおいて、各トラバースの終点でト
ラバース速度を加速して、ヤーンがパッケージの両反対
端でそのトラバース行程を反転する際にヤーンが鋭い屈
曲部をつくるようにした機構を開示している。

【００１０】米国特許第１，４６３，１８１号は糸案内
装置を往復運動させるための機構を用いた、巻回巻取り
装置に関するものである。

【００１１】ドイツ特許第５３２，８６１号に、ハート
型の回転カム／フォロワ機構によって駆動される往復運
動式の糸案内機構が開示されている。

【００１２】先行技術のトラバースガイド機構には、２
００−３００rpm を越えるような高速の往復運動におい
て満足できる動作を提供するものはないと言える。

【００１３】

【発明の概要】

［デュアルヘッド巻回装置］本発明は、少なくとも下記
の重要な点において前述の（０３３）特許とは異なって
いる。

【００１４】（１）転送機構は各マンドレルにただ一本
のトランスファー・アームとコレクター・アームを用い
ることで、単純化されており、鉛直および水平方向の動
きのためにそれぞれトランスファー・アームを取り付け
る必要がない。したがって、本発明の転送機構と操作は
複雑さが軽減されているばかりでなく、巻回されたマン
ドレルから巻回されていないマンドレルへのＦＭの転送
を実行する際の効率と信頼性が高い。さらに、「積み重
ねられた」マンドレルとは異なりマンドレルを横に並べ
たコンパクトな配置により、本発明のHSDHWA はその長
さ方向軸線に沿ってよりコンパクトとなる。

【００１５】（２）二つのマンドレルは巻回装置の鉛直
な軸ではなく、水平な軸に沿って間隔をあけて配置され
ており、そのため機械のオペレータが巻回の完了した巻
回物を巻回されたスピンドルから取り外す際にアクセス
が容易となり、また可撓性の材料をHSDHWAの長さ方向軸
線に垂直な方向でトラバースガイドに供給できるように
なり、このトラバースガイドは同じ垂直方向に往復運動
をするので、ＦＭをHSDHWAにその頭上を越えて供給する
ことが可能となり、そのためＦＭの供給部を含めたHSDH
WAの全長を短縮することができる。

【００１６】（３）トラバース機構は、スライダーカー
ト内でスライドするように取り付けられた独特な回転ク
ランクと連結ロッドとを使用して、ＦＭをマンドレルに
巻回するために必要な制御可能な往復運動を得る。トラ
バース機構は既知のトラバース機構であるバレルカム形
のものより高速で作動し、それによってHSDHWAの生産性
を改善する。

【００１７】本発明の主な目的は、１つの回転する巻回
直径から他の非回転巻回直径へＦＭを自動的に転送し
て、本質的に停止することなくＦＭを巻回できるように
した高速の巻回装置を提供することにあり、それによっ
て既知のデュアルヘッド巻回装置の生産性を大きく増加
させる。例えば、もし前記の第４，４７７，０３３号特
許のオンライン巻回機械の巻回速度がｘフィート／秒で
あるとすると、本発明のHSDHWAの速度は少なくとも 1.5
x フィート／秒、すなわち巻回速度の５０％の増加とな
る。

【００１８】本発明のもう１つの主な目的は、HSDHWAに
供給されるＦＭのノンストップ巻回操作をほぼ維持しな
がら、回転している巻回されたマンドレルから静止した
巻回されていないマンドレルへのＦＭの転送を単純化
し、その信頼性を向上し、それによって巻回操作の生産
性を増加することにある。

【００１９】本発明のさらに別の主な目的は、持続可能
な高い巻回速度で信頼性のある操作を行うことのできる
トラバース機構を提供し、それによって巻回操作の生産
性を改善することにある。

【００２０】本発明のさらに別の目的は、オペレータが
払う注意が最小限でよい完全自動モードか、またはオペ
レータが巻回装置の自動操作を中断でき、例えば巻回さ
れているＦＭの種類に応じて必要となるかもしれない他
の様々な機能を実行できる、半自動モードで操作するこ
とができる、ここに特定されたタイプの巻回装置を提供
することにある。

【００２１】本発明のさらに別の目的は、あらかじめプ
ログラミング可能なマイクロプロセッサによって制御で
き、そのため巻回過程の融通性が著しく向上し、またよ
り広範な種類のＦＭを巻回する能力が高められた巻回装
置を提供することにある。上記の目的、特徴そして利点
を達成するために、HSDHWAにおいて、第一および第二ス
ピンドル軸を水平に横に並べた配置とし、これらのスピ
ンドルに第一および第二マンドレルがそれぞれ取り付け
られている。トラバースガイドを含むトラバース機構
は、巻回されたマンドレルにＦＭを巻回している状態か
ら巻回されていないマンドレルにＦＭを巻回するため
に、間隔をあけて置かれたマンドレル間を移動できるプ
ラットホーム上に取り付けられている。このトラバース
機構はまた、トラバース機構が完全に「内」の位置へ後
退し、こうして露出された巻回されていないマンドレル
側のグラバー／カッタ機構によってＦＭを捕捉すること
により、巻回されたマンドレルから巻回されていないマ
ンドレルへのＦＭの転送にも関わっている。具体的に
は、このトラバース機構がクランクアームと連結ロッド
を含んでおり、クランクアームの回転により、巻回中の
特定のマンドレルへＦＭを供給するトラバースガイドが
取り付けられた連結ロッド端の直動が生じる。

【００２２】この機構は高速のトラバース往復運動を可
能にし、それによって本発明のHSDHWAの巻回速度能力を
向上させる。

【００２３】巻回されたマンドレルから巻回されていな
いマンドレルへとＦＭを転送するのは、（１）それぞれ
各マンドレルと作動連結されている１対のトランスファ
ー・アームの協動作用と共同行動、（２）トラバースガ
イド・アセンブリおよびトラバースガイドそれ自身の制
御された動き、そして（３）ＦＭを転送する先のマンド
レルから取り外し可能な巻枠を同調的に取りはずすこ
と、によって行われる。

【００２４】この動作は、種々のマンドレルおよびトラ
バース機構の状態を検出する種々のセンサに応答してコ
ンピュータによって制御される。

【００２５】ＦＭはHSDHWAの後ろに置かれたＦＭ供給源
から、HSDHWAの上を越えて「キリンのような」アキュム
レータを経てトラバースガイドに供給される。この「キ
リンのような」アキュムレータは、空気圧で作動するリ
ンク装置を含む取り付けアセンブリによって、HSDHWAの
上に取り付けられており、空気圧作動リンク装置により
下に降ろすことができるので、オペレータはＦＭを簡単
にこのアキュムレータに供給することができる。この
「キリンのような」アキュムレータにはまた、ＦＭをト
ラバースガイドに供給する際にＦＭに適当な張力を与え
るバネ装填滑車が設けられている。

【００２６】［トラバース機構］この新規な高速トラバ
ース機構は、既知のスライダ・クランク原理を使用する
ことにより、従来のバレルカム・トラバース・システム
の制約を克服するように設計されており、連結ロッドに
極めて軽量なグラファイト複合マトリックス材を使用
し、連結ロッド端には最新の自動給油軸受を使用し、ま
たスライダー／ガイドアセンブリに露出する部分には自
動給油フラット軸受材を使用している。このスライダー
／ガイドアセンブリは、フィラメントが正しく到着する
ように、フィラメントガイドをマンドレル／巻枠上に位
置決めする、アウトリガー／レールサポート内に、はめ
られている。

【００２７】前記の連結ロッドとスライダーはカムボッ
クスの出力シャフトに連結されたクランクアームを介し
て駆動される。カムはモーターを介して駆動され、また
出力の歪みを修正して、所望の出力パターンをフィラメ
ントガイドに伝達するようにカットされている。

【００２８】本発明の高速トラバース方法および装置の
主な利点として、既知のトラバースガイド機構よりもは
るかに高いサイクル速度で作動することができ、またオ
ペレータの安全性が向上している。

【００２９】［デュアルヘッド巻回装置の詳細な説明］
本発明の上記の目的、特徴および利点は、以下に図面を
参照しながら本発明を実施するための最良の態様を示す
好ましい実施例を説明する中から、自ずと明らかになる
であろう。

【００３０】図１−３において、高速デュアルヘッド・
オンライン巻回装置（HSDHWA）２０はフィラメント材料
( ＦＭ）を、大きなＦＭ供給スプールの形態とすること
のできるＦＭ供給部（図示せず）から、またはこのよう
なＦＭを製造するラインから直接受け取る。ＦＭの供給
部には、巻回装置分野の当業者には公知であるアキュム
レータおよび／またはダンサ機構（図示せず）を設ける
のがよい。前記HSDHWAの「キリンのような」入力アキュ
ムレータ２２は上部フレーム部材２４の間に適切に取り
付けられており、以下に詳述するトラバースガイド２５
にＦＭを供給する。図１と図３に明示されているよう
に、ＦＭは１対の上部滑車26a 、26b と１つの下部滑車
２８の間に渡されているので、上部滑車の内の一つ26a
から入力アキュムレータ２２を出たＦＭはガイド30を通
ってトラバースガイド２５に達する。図１−図３に示す
ように、滑車 26a、26b および２８は、ベースサポート
３４とブラケット３６からなる装着アセンブリ３２によ
って支持されている。図１に明示されているように、下
部滑車２８はバネ装填されたブラケット３７から懸垂さ
れており、一方このブラケット３７は、図１に示されて
いるように、ブラケット３６に取り付けられたポスト３
８と３８a の間に支持されている。バネ装填されたブラ
ケット３６の機能は、後で詳しく説明するようにＦＭを
HSDHWA の２本のマンドレルのうちの一つに巻回する際
に、トラバースガイド２５へ供給されるＦＭに適切な張
力を与えることである。HSDHWAの高速運転には、１０−
２０ポンドの張力が適切である。図３に明示されている
ように、ベースサポート３４とブラケット３６は支持フ
レーム24a 、26b に回転可能に取り付けられているの
で、入力アキュムレータ２２全体を、ソレノイド・アセ
ンブリ４０によって下げることができる。こうすれば、
オペレータがアキュムレータ２２にＦＭを架け渡す際、
滑車 26a、26b および２８にアクセスしやすくなる。

【００３１】引き続き図１−３について説明すると、ト
ラバースガイド２５はトラバースガイド・シュート４２
内に摺動係合状態に装着されており、これによりトラバ
ースガイド２５はマンドレル４４または４６それぞれに
沿って（図３ではマンドレル４４に沿って）横移動( ト
ラバース）することができ、ＦＭを一度にマンドレル４
４と４６のどちらか片方に巻くことができる。図２にト
ラバースガイド２５がマンドレル４４と動作関係にある
状態を示す。トラバースガイド２５はトラバースモータ
５１ａによるクランクアーム４１の回転と、クランクア
ーム４４をトラバースガイド２５に相互接続している連
結ロッド４８により、トラバースシュート４２内で往復
運動する。図３で、トラバースモータ５１ａ上のプーリ
５１はベルト５５によってトラバース機構５０のプーリ
５３に接続されている。エンコーダ５７は、トラバース
ガイド２５の位置に関する情報をマイクロプロセッサ
（後に図１３−１５と関連して説明する）に提供する。

【００３２】引き続き図３を参照し、さらに図４（図１
の４ー４線断面図を示す）を参照すると、トラバース機
構５０は、プラットホーム５２上に取り付けられ、プラ
ットフォームは離間したレール５４、５６上に取り付け
られているので、トラバース機構５０は、（図１および
図２おいて）左右どちらかの方向に動いて、マンドレル
４４と４６のどちらかに関する( ＦＭをマンドレルの上
に巻回する）作動位置へ移動することができる。プラッ
トホーム５２の横方向への動きは、マイクロプロセッサ
（以下に、図１３−１５と関連して説明する）の制御の
下で空気圧アクチュエータ５８によって行なわれる。

【００３３】引き続き、図１、図３および図４を参照す
ると、マンドレル４４と４６の回転は、それぞれ別のモ
ーターと駆動アセンブリによって行われる。マンドレル
４４（図３）は、ベアリング62a 、62b に支えられた回
転可能なスピンドル軸シャフト６０上に取り付けられて
いる。スピンドル軸シャフト６０は、シャフト６０とシ
ャフト／マンドレル駆動モータ６６との間に架け渡され
たベルト６４によって回転させられる。後で図１３−１
５に関連してさらに詳しく説明するように マンドレル
駆動モータ６６に取り付けられたエンコーダ６８が、マ
ンドレルの回転速度を表す信号をマイクロプロセッサに
送って、マンドレル４４へのＦＭの巻回をコントロール
する。図１と図４において、マンドレル４６はマンドレ
ル４４に関して今記載したのと全く同様に駆動される
が、違っているのは別制御のモーター７０がベルト７
２、プーリ74a 、74b およびスピンドル軸シャフト７６
を介してマンドレル４６を回転させる点である。エンコ
ーダ７８が、マンドレル４６の回転速度に関するデータ
をマイクロプロセッサに送る。

【００３４】マンドレル４４、４６はそれぞれスピンド
ル軸シャフト６０、７６に取り付けられ、各マンドレル
は当業者に公知の拡張可能なベースを持つタイプとする
のがよい。図４で、マンドレル４６は固定された巻枠７
８と取り外し可能な巻枠８０を有する。同様に、図３
で、マンドレル４４は固定された巻枠８２と取り外し可
能な巻枠８４を有する。本発明の一つの重要な特徴は、
マンドレルへの巻き取りが終わり、ＦＭを他のマンドレ
ルへ転送する際に、取り外し可能な巻枠８０、８４が、
それぞれ自動的または半自動的に取り外されるという方
法である。すなわち、それぞれの取り外し可能な巻枠は
マイクロプロセッサの制御の下で自動的に取りはずすこ
とができ、また別法として、HSDHWAの前部に取り付けら
れたコントロールステーション（図示せず）からオペレ
ータが巻枠の取り外しの開始をコントロールすることも
できる。

【００３５】マンドレルの巻枠取り外しのための機構を
図１、図３および図４に示す。図３において、巻枠アー
ム８６はマンドレル４６の巻枠８０を保持し、巻枠アー
ム８８はマンドレル４４の巻枠８４を保持する。巻枠ア
ーム８６と８８は自由に下方に回転することができる。
すなわち、巻枠アーム８６は図１で見て時計回りに回転
し、そして巻枠アーム８８は反時計回りに回転する。特
に図３において、巻枠アーム８６は、ベアリング９２、
９４で回転自在に支持された巻枠シャフト９０に取り付
けられ、これらのベアリングは、図４で両向きの矢印に
よって示されている両方向に動くことのできる巻枠プラ
ットホーム９６に取り付けられている。この巻枠プラッ
トホーム９６は空気圧シリンダー９８によって前述のマ
イクロプロセッサの制御の下で動かすことができる。た
だし、巻線分野の当業者に明らかなように、空気圧シリ
ンダーの代わりにスクリュー、ケーブルシリンダー等の
他の手段を用いてもよい。

【００３６】図１と図４に、（詳細については上述した
巻枠８４と全く同じではないが）巻枠４６を取り外すた
めの巻枠取り外しアセンブリに関する同様の配置が図示
されている。ここで巻枠アーム８８は、巻枠プラットホ
ーム１０４に取り付けられたベアリング102a、102bによ
って支えられている巻枠取り外しシャフト１００に結合
されている。巻枠プラットホーム１０４は、巻枠プラッ
トホーム９６について前述したのと同じ方法で、空気圧
シリンダー（図示せず）によって動かすことができる。

【００３７】巻枠プラットホーム９６、１０４それぞれ
をHSDHWA２０から外向きの方向へ移動することにより、
取り外し可能な巻枠８０、８４をそれぞれのマンドレル
４６、４０から取り外す。巻枠が取り外されると、各巻
枠アームを下方に（図１）かつ対応するマンドレルから
離れる方向に回転し、それによってオペレータにマンド
レルから巻回物をとりはずすのに必要な余地を提供す
る。図１で巻枠アーム８６、８８はその通常の位置にあ
る。すなわち、マンドレル４４はＦＭが巻き取られてい
るところで、マンドレル４６はマンドレル４４から転送
されるＦＭを受け取る用意ができている状態である。巻
枠シャフト９０と巻枠アーム８６の回転を起こさせる機
構は、シャフト９０に連結されたジュネーブ装置１０６
（図３）である。巻枠アーム８８と巻枠シャフト１００
も同様の方法で回転させるが、そのジュネーブ装置は図
面（図４）には示されていない。

【００３８】［トラバース機構の詳細な説明］以下の説
明は図５を参照して行う。カムボックス３００は入力シ
ャフトにおける一定の角速度を、出力シャフトで適当な
値の角変位、角速度および角加速度へと変換する。クラ
ンクアーム３０２はカムボックス出力シャフト３０４に
締結され、前述の出力値である、角変位、角速度および
角加速度で、この出力シャフトの中心のまわりを回転す
る。連結ロッド３０６はその一端がクランクアーム３０
２に連結され、他端がスライダー３０８に結合されてい
る。この連結ロッド３０６はクランクアーム３０２の円
運動をＸ−Ｘ軸に沿ったスライダー３０８の直線運動に
変換する。トラバースガイド２５はスライダー３０８に
取り付けられており、ＦＭを適切なパターンでマンドレ
ル４４へ配給する。スライダー３０８はクランクアーム
３０２の回転と共に振動するような態様で、Ｘ−Ｘ軸に
沿って動くように拘束されている。マンドレル４４が回
転するにつれて、ＦＭはトラバースガイド２５を通して
引っ張られる。Ｘ−Ｘ軸に沿ったＦＭトラバースガイド
２５の変位をマンドレル４４の回転に同期させて、本文
記載のごとくコイルを生成する。

【００３９】カムボックス３００、カムボックス駆動モ
ーター（図示せず）とスライダー／ガイドレール・サポ
ート３１０はすべて図１−４に関連して前述したよう
に、機械フレーム内部に取り付けられられている。

【００４０】図５について考案すれば明らかなように、
トラバースガイド２５の位置はインデクサ（割り出し）
入力シャフト３０４の角度位置の関数である。この位置
はトラバースガイド２５の中心位置からの正または負の
変位として測定される。トラバースガイド２５の軌跡上
に占める位置は、連結ロッド３０６の角度アルファとク
ランクアーム３０２の角度ベータ（これは割り出し出力
シャフト３１２の角変位である）を決定する。さらに、
連結ロッド３０６とクランクアーム３０２とは角度シグ
マを形成する。ここで、連結ロッド１４の長さはクラン
クアーム１２の半径と同様、一定である。

【００４１】割り出し入力シャフト３０４の各回転度に
対する、トラバースガイドの変位、基礎リンク距離Ａ、
角度アルファ、角度ベータおよび角度シグマのそれぞれ
の値は簡単に計算することができる。角度ベータの値を
使って、それぞれの入力シャフト角に対して適切な割り
出し出力シャフト角の値を生じるように割り出し装置用
のカムを作製することができる。こうすれば、このカム
は前記の割り出しシャフト角度の関数として適切なトラ
バースガイド位置出力を与えることができる。上記の計
算によって作り出された出力データを表Ｉに示す。表Ｉ
から、ワイヤガイド変位が、定数「ｂ」と「ｃ」の関数
としての変数「ａ」と、入力シャフト位置（度で表示）
の関数としての可変角度アルファ、ベータおよびシグマ
とによって決定されることがわかる。角度ベータはＸ軸
から反時計回りに正の値として測定され、角度アルファ
は連結ロッド３０６がＸ軸より上にある時に正の値であ
り、連結ロッド３０６がＸ軸より下にある時に負の値と
なる。

【００４２】［HSDHWAの詳細な説明の続き］本発明の非
常に重要な特徴、すなわち、ＦＭの送りを止めずに入力
ＦＭを巻回済みマンドレルから未巻回マンドレルへ転送
することに関する機械的構造の説明がまだ残っている。
この転送は、（１）それぞれ対応する各マンドレルと作
動連結されている１対のトランスファー・アームの協動
作用と共同行動、（２）トラバースガイド・アセンブリ
およびトラバースガイドそれ自身の制御された動き、そ
して（３）ＦＭを転送する先のマンドレルから取り外し
可能な巻枠を同調的に取り外すこと、によって行われ
る。ＦＭの転送は図６−１１に図示されているが、ここ
で図６−９と１０は図１で示された正面図に対応するマ
ンドレル４４と４６の正面図であり、図９と１１は図２
の上面図に相当する同じマンドレルの上面図である。以
下の説明においては、マンドレル４４（図６−１１で右
のマンドレル）への巻回が完了し、ＦＭを同マンドレル
から空のマンドレル４６（図６−１１で左のマンドレ
ル）へ転送したいという状況を想定している。図６で、
ＦＭトランスファー・アーム１１０は、枢軸点１１２の
まわりを回動することができ、転送操作の際に前記マン
ドレル上にＦＭを案内するための、図９と１１に示され
ている形状のレシーバ１１４を持つ。トランスファー・
アーム１１０とレシーバ１１４は枢軸点１１２のまわり
を回動可能なトランスファー・アセンブリ１１６を構成
する。トランスファー・アーム１２０とレシーバ１２２
からなる同様のトランスファー・アセンブリ１１８が、
マンドレル４４（取り外し可能な巻枠８４が図６に示さ
れている）についても存在するが、このトランスファー
・アセンブリ１１８は枢軸点１２４のまわりを回動可能
である。ＦＭの転送に先立ち、図６に示すように、取り
外し可能な巻枠８０をマンドレル４６から取り外してＦ
Ｍが通る通路をあけることが必要である。トランスファ
ー・アセンブリ１１８はホームポジションすなわち休止
位置に示されており、転送プロセスの間中トランスファ
ー・アセンブリ118 はここに留まる。

【００４３】図７にトラバースガイド２５からマンドレ
ル４４に巻回されているＦＭとマンドレル４４上に実質
的に完了したＦＭの巻回物１２６が図示されている。ト
ランスファー・アセンブリ１１６は、図７に示されてい
る半直立位置に回転されている。転送プロセスにおける
次の一連のステップでは、図８に示すように、トラバー
スガイド２５を含むトラバースガイド・アセンブリを、
マンドレル４４との動作位置から左へ、マンドレル４６
との動作位置へ移動する。転送プロセスにおける次のス
テップでは、図９に示すように、トラバースガイド２５
を、すでに図６に関連して説明したように取り外し可能
な巻枠８０が取り外された、マンドレル４６の固定巻枠
７８に隣接する最も内側の位置へと移動させる。このト
ラバースガイド２５の内向きの移動によってＦＭは点線
で示す位置から実線で示す位置まで移動し、それによっ
てＦＭがレシーバ１１４の下側にくる。マンドレル４４
上に巻かれたＦＭの巻回コイルを図９の右側に示す。

【００４４】図１０に示すこのＦＭ転送プロセスの次の
ステップにおいて、トランスファー・アセンブリ１１６
を、図８、９に示されている位置から時計回りに回転
し、それによってＦＭをレシーバ１１４と係合させ、つ
いでさらに、固定巻枠７８とマンドレル表面とが接する
部分で、ＦＭをマンドレル４６の表面と係合させる。こ
のプロセスは図１１に示す転送プロセスの最後の段階を
もって完了するが、ここでトランスファー・アセンブリ
１１６はその時計回りの回転を完了し、マンドレルおよ
び固定された巻枠構造によくある、巻回技術の当業者に
公知のグラバー／カッタ機構（図示せず）の部分でＦＭ
はマンドレル４６の下側表面とぴったり係合する。マイ
クロプロセッサ制御によりマンドレル４６をあらかじめ
適切に配置しているので、グラバー／カッタ機構も適切
な位置にきてＦＭをつかんで切断し、これによってプロ
セスが完了し、こうしてマンドレル４６への巻回が開始
される。

【００４５】トランスファー・アセンブリ１１６、１２
０が図１に示され、トランスファー・アセンブリ１１６
とレシーバ１１４は図４にも示され、そしてトランスフ
ァー・アセンブリ１１６とレシーバ１１４は図２にも示
されている。トランスファー・アセンブリ１１８とレシ
ーバ１２２が、図３に示されているが、これはトランス
ファー・アセンブリ１１６を示す図４と同様の図であ
る。

【００４６】図１２に、本発明のHSDHWAをコントロール
するのに用いたステップを表すフローチャートを示す。
フローチャートで用いた符号の表を以下に示す。

【００４７】符号説明表 （ ）ＥＩ−巻枠が巻回位置内 （ ）ＥＯ−巻枠が巻回位置外 （ ）ＡＴ−トランスファー・アームがトラバース中 （ ）ＡＣ−トランスファー・アームがカット位置 （ ）ＥＵ−巻枠 上 （ ）ＥＤ−巻枠 下 （ ）ＣＩ−カッタがカット位置内 （ ）ＣＯ−カッタがカット位置外 Ｔ（ ）− トラバース 注（１）括弧内には左側Ｌか右側Ｒかを示す符号を入れ
る。 （２）符号の後の疑問符（？）は限定スイッチまたはセ
ンサを示す。

【００４８】図１２において、プログラムは初期化プロ
セスから始まり、この過程においてHSDHWAの種々の構成
要素の状態または位置を判定し、必要な位置または状態
に設定する。したがって、プログラムは左と右のカッタ
がカット位置にない状態から始まり、ステップ１３０で
左のカッタがカット位置にあるかどうかを判定する。も
しこの判定がＹＥＳであるなら、プログラムはステップ
１３６に飛ぶ。もしステップ１３０の判定の結果がＮＯ
であれば、プログラムはステップ１３２へと進み、左の
巻枠が巻回位置外かどうかを判定する。もし左の巻枠が
巻回位置外にあれば、プログラムは左の巻枠が巻回位置
にあるという決定がされるまで、ステップ１３２の判定
を繰り返し、この判定がなされると、プログラムはステ
ップ１３４に進み左の巻枠の位置を判定する。もし左の
巻枠が「位置外」であれば、プログラムはステップ１３
６に進み、左の巻枠が「位置外」でなければ、プログラ
ムは、左の巻枠が「上」位置にあるという表示があるま
で判定を繰り返す。左の巻枠が「上」であると、プログ
ラムはステップ１３６に進み左の巻枠が巻回位置内にあ
るかどうか判定する。ステップ１３６で肯定的な表示が
あるとプログラムはステップ１３８に進み、右の巻枠が
巻回位置内にあるかどうかを判定する。ステップ１３６
は左の巻枠が巻回位置内にあるという判定がなされるま
で、繰り返される。ステップ１３８で右の巻枠が巻回位
置内にあれば、プログラムはステップ１４４へ飛ぶ。ス
テップ１４０は、右の巻枠が巻回位置内にないときに右
の巻枠が巻回位置外にあるかどうかを判定するために必
要である。もしそうであれば、プログラムは逆戻りし、
右の巻枠が巻回位置内にあるという判定がなされるま
で、ステップ１４０を繰り返し、そのような判定がされ
ると、プログラムはステップに１４２に進み、右の巻枠
の位置を判定する。ステップ１４２での判定が右の巻枠
が「上」位置にあるというものでないと、プログラム
は、右の巻枠が「上」位置にあるという判定がコンピュ
ータによってなされるまで、ステップ１４０を繰り返
し、その判定がされると、プログラムはステップ１４４
へと進み、右の巻枠が巻回位置内にあるかどうかを判定
し、肯定的な表示があればプログラムはステップ１４６
に進む。この判定が否定的なものであれば、プログラム
は、右の巻枠が適切な巻回位置にあるという肯定的な表
示があるまでステップ１４４を繰り返す。HSDHWAのため
の初期化過程での最終ステップは、ステップ１４６にお
いて左のトラバースが、左のマンドレルにＦＭを巻回す
るのに適切な位置にあるかどうかを判定する工程であ
る。

【００４９】巻回が上述したように左のマンドレルから
始まるのではなく、右のマンドレルから始まるようにプ
ログラムを修正できることは明白である。また巻回技術
の当業者には、上述した種々のプログラムステップによ
ってなされた決定が、種々の構成要素にそのそれぞれの
状態をチェックするために配置されたセンサと関連して
なされることもまた明白である。本発明の目的にとっ
て、マイクロスイッチなどのセンサの選択と配置は、こ
のようなマイクロスイッチや他の形式のセンサの機能を
定義している本記述に基づいて、巻回技術分野の当業者
が通常実施しうる技量の範囲内にあるから、本発明の一
部を構成するものではない。さらに、実際のプログラム
ステップは適切にプログラムされたマイクロプロセッサ
によって実行でき、これについては以下にさらに詳しく
説明する。しかしながら、さらに言えば、前記のマイク
ロプロセッサが実行するコンピュータ・プログラムはコ
ンピュータ・プログラム技術の通常の技量の知識内のも
のであるから、かかるコンピュータ・プログラムを提供
することは本発明の目的のために必要ではない。

【００５０】以下に、片方のマンドレルから他方のマン
ドレルにＦＭを転送する際に行なわれるプログラムステ
ップを、図６−１１についての先の説明と関連させて説
明する。

【００５１】図１２のプログラム・フローチャートに関
する説明を続ける。ステップ１４８でHSDHWAが作動して
おり、ＦＭが巻回中であるとの判定がなされ、そして次
のプログラムステップではHSDHWAが片方のマンドレルか
ら他方のマンドレルにＦＭを転送する準備ができている
かどうかを判定することになっている。このようにHSDH
WAが順調に作動しているという表示により、プログラム
はステップ１５０へ進み、そこでHSDHWAが片方のマンド
レルから他方のマンドレルにＦＭを転送する準備ができ
ているかどうかの判定がなされ、そしてもし肯定的な表
示が得られれば、プログラムはステップ１５２へと進
み、実際にＦＭの転送を開始する。この転送の準備がで
きていないか、またはＦＭが実際に転送されなかった場
合、プログラムはステップ１４８に戻る。

【００５２】ステップ１５４から始まるプログラムコン
トロールは、右のマンドレル（巻回済みマンドレル）か
ら巻回されていない左のマンドレルへのＦＭの転送の開
始となり、ステップ１５４で、トラバースガイド２５が
巻回しているかどうかに関する判定がなされる。下記の
プログラムステップは、図６−１１、これに伴う転送プ
ロセスについての記載、そして図１−４を参照するマン
ドレル４４、４６とそれらに付属する構成部品について
の記載を参照するものである。トラバースガイド２５が
巻回をしていないと、プログラムはステップ１５６に進
み、トラバースガイド２５は右のマンドレル４４の内側
巻枠８２の近くにある。ステップ１５４での判定でトラ
バースガイド２５が巻回しているなら、プログラムはＮ
Ｏの判定が出るまで繰り返される。ステップ１５６にお
いては、トランスファー・アーム１１０が、巻回されて
いない左のマンドレル４６の上にＦＭを把持し、切断す
るための、「カット」位置にあるかどうかの判定がなさ
れる。ステップ１５６と１５８の間では、巻回されてい
ない左のマンドレル４６上のカッタは「カット」位置に
あり、カット操作を行うために５秒の時間が割かれる。
その後プログラムはステップ１５８へ進み、そこでカッ
タ機構が「カット」位置外にあり、それによってＦＭの
左のマンドレル４６への巻回が可能であれば、ＦＭの左
のマンドレル４６への巻回が進行することになる。もし
カッタ機構が「カット」位置外にないと、プログラムは
「カット」位置外という検知がなされるまでステップ１
５８を繰り返す。カッタが「カット」位置外であれば、
プログラムはステップ１６０へ進み、そこで巻枠が巻回
位置外にあるかどうかの判定をする。そしてもし巻枠が
巻回位置外なら、プログラムは、巻回位置内の表示を得
るまで、ステップ１６０を繰り返す。そしてオペレータ
がステップ１６２で、ワークステーションの「巻枠アー
ムボタン」を押し、コイルがマンドレルから取り外され
たことを表示する。プログラムステップ１６４では巻枠
の状態に関しての判定、つまり巻枠が巻回位置外にある
かどうかという判定がなされる。もし巻回位置外なら、
プログラムは、そうでないという決定がされるまでステ
ップ１６４を繰り返し、そうでないことが検出される
と、プログラムはステップ１６６に進み、（１）トラン
スファー・アームがトラバース位置にあるかどうか、ま
た（２）巻枠が「上」であるかどうか、判定する。もし
これらの条件が両方とも肯定的であるなら、プログラム
はステップ１６８に進み、巻回が左のマンドレル４６上
で始まってもよいように、巻枠が巻回位置内にあるかど
うかを判定する。

【００５３】次に図１３−１５の制御ブロックダイアグ
ラムについて説明する。説明に入る前に、２つのスピン
ドルモータおよびトラバースモータ（図１−４に示す）
には、それぞれ相対的なスピンドルシャフト位置とトラ
バースガイドの位置に関するデータを提供するセンサが
それぞれ設けられていることに留意されたい。これらの
構成要素は図１３に図示されている。各電力増幅ドライ
バ１７０、１７２、１７４は、モータ速度データを加算
器１７１、１７３、１７５を通してそれぞれの加算増幅
器１７６、１７８、１８０へフィードバックして、巻回
しているマンドレルに対するトラバース機構の速度（そ
して最終的には相対位置）を調節し、たとえば本発明と
同じ譲受人が所有する米国特許第４, ４０６, ４１９号
に記載されているラジアル・ペイアウト・ホールを持つ
「８の字」コイルを作り出す。

【００５４】HSDHWAを、ワイヤまたはワイヤケーブルを
製造する押出機ラインと組み合わせて使用する場合、フ
ォロア回路１８２がHSDHWAにマスター速度基準値を与え
る。押出機（図示せず）は一定の速度（フィート／分）
でＦＭを提供するので、巻回スピンドルの回転数 (RPM)
は、コイルの直径が増えるにつれて減少しなくてはな
らない。加速／減速回路１８４は、適切な「スピード傾
斜」信号を提供するため、HSDHWAは、ＦＭが断線するほ
ど急速に加速をしたり、または逆に減速が急過ぎるため
ＦＭにたるみが生じて、図１−４の入力フィードアセン
ブリ２２における滑車からのＦＭのはずれなどといった
問題が生じたりすることがない。デジタル／アナログ
（Ｄ／Ａ）変換器１８６、１８８は、例えば各マンドレ
ルのグラバー／カッタ機構の位置決めのような 他の機
能に関する、データバス１９２からのアナログデータを
変換し、対応するリレーＹ１、Ｙ２に与え、Ｄ／Ａ変換
器１９０の出力は加算器１７５に直接入力される。リレ
ーＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５およびＹ６はデータバ
ス１９２からの変換信号がどのようなルートを取るかを
決定する。たとえば、もしマンドレル４４（図１−４）
およびマンドレル４６がＦＭの転送を待っているとする
と、リレーの状態は次のようになる :リレーＹ１開；リ
レーＹ２閉；リレーＹ３閉；リレーＹ４開；リレーＹ５
開；そしてリレーＹ６閉。これらのリレーはコンピュー
ターの直接管理下にある。

【００５５】電力増幅器１７４および加算増幅器１８０
はモーターフィードバック１９４とともに、トラバース
装置の速度を調整する。Ｄ／Ａ変換器１９０はトラバー
ス装置の速度を最終的に調節し、これによりマンドレル
に巻回されたコイルを作り出すためのトラバース装置の
位置を最終的に決定する。このシステムは主／従型であ
るので、リレーY5 とY6はトラバース機構に対する速度
基準をどちらのマンドレルが提供するのかを決定する。

【００５６】図１４について説明する。アップ／ダウン
カウンター１９６、１９８および２００は、マイクロプ
ロセッサ２０４（図１５）の中央処理装置ＣＰＵ２０２
にマンドレルとトラバース機構の位置に関する情報を提
供する。場合によっては、アップ／ダウンカウンタ１９
６、１９８および２００は、それぞれのスピンドルシャ
フト／モータの相対的な位置を定める情報を提供する。
正確にカッタを位置決めするためにわかっていなくては
ならないこれらの構成要素の絶対位置は、図１−４の所
で前述したとおり、各スピンドルシャフトやトラバース
機構に設けたセンサを用いて、求める。スピンドルシャ
フトとトラバース機構のセンサを用いて、ＣＰＵ２０２
に割り込みをかける。これらの割り込みのいずれかが生
じると、ＣＰＵのサブルーチンが実行され、カウンタ１
９６、１９８および２００の中の対応するカウンタの値
を読みとる。この数値は保存され、巻回アルゴリズム
（例えば、本明細書中で言及した米国特許第４, ４０
６, ４１９号参照）とカッタ位置決めルーチンにおいて
オフセットとして使用される。例えば、割り込みが生じ
た時に、カウンタ１９６、１９８および２００の中のあ
るカウンタが「７７」を読み取ったとすると、この数は
その特定のカウンタの他のすべての読取り値から差し引
かれる。ＣＰＵ２０２が（例えば、巻回アルゴリズム
のために）同じカウンタから次回に読み取ったカウント
が「７８」だったとすると、「７８−７７」＝１とな
る。これは例えば、読みだしている特定のカウンタと関
連するシャフトの絶対位置を表わす。換言すれば、前記
センサと割り込みシステム（ここに記載したもの）は、
各シャフト／トラバース機構のゼロ位置を定める。これ
らの割り込みは優先順位が高く、割り込みブロック２０
４（図１５）のトップにある優先スキームに位置してお
り、割り込みＩ２３（トラバース機構）、割り込みＩ２
２（左のスピンドル）そして割り込みＩ２１（右のスピ
ンドル）として識別されている。

【００５７】ハードウエア優先順位付け割り込みスキー
ムを用いてHSDHWAの運転をコントロールする。各割り込
みには、割り込みが生じると実行される関連サブルーチ
ンがある。これらの割り込みにはシャフトセンサ、巻回
アルゴリズム、マシンストップ、スタート、手動転送、
長さカウンタ、長さリセットなどがある。また、割り込
みスキームには、カッタをＦＭの転送に適切な位置に配
置するときに１０Hzの周期で呼び出されるルーチンや、
ＣＰＵ２０２が機能しており、誤動作を検出するために
Ｉ／Ｏポートを「スキャン」していることを示す「ハー
トビート」ルーチンが含まれる。特定のユーザの要求に
答えるために、他の種々の割り込みをプログラムするこ
とができる。

【００５８】図１−４のところで先に説明を行ったトラ
バース機構プラットフォームを動かすためなどに使用す
る、種々の空気圧シリンダへの空気のバルブ調節は、ポ
ート２０８、２１０および２１２によって制御される。
なお、ＣＰＵ２０２は一般に図１２に関して先に記載し
たプログラムに従う。図１−４の所で先に説明した種々
のスイッチとセンサおよび他のユーザ入力は、入力ポー
トＩ２１a 、Ｉ２２aおよびＩ２３a を除いて、入力ポ
ート２１４、２１６および２１８で感知される。

【００５９】上部比率 (Upper Ratio)、下部比率 (Lowe
r Ratio)、ホールサイズ (Hole Size)、ホールバイアス
(Hole Bias)、コイル長 (Coil Length) などの変数を
マイクロプロセッサ２０４のＲＡＭ２２２と NVRAM ２
２４へ入力し記憶させるために、キーパッド２２０を用
いる。

【００６０】キーパッド２２０から入力したコイル長そ
の他の入力データを表示するのに４桁ディスプレイ２２
６を使用する。

【００６１】オペレータのためにコントロールパネルを
設けてもよい。コントロールパネルは、HSDHWAのフレー
ムの、マンドレル４４および４６に近いHSDHWAの前部付
近の、オペレータにとって都合が良い位置に取り付けら
れる。このコントロールパネルには、少なくとも５つの
コントロールスイッチがあるが、それぞれ、たとえば停
止、緊急時停止、巻枠上／下、入力アキュムレータの上
／下および不良ワイヤの転送などの機能をコントロール
するものである。これらのスイッチは、制御条件により
決まるが、センターＯＮ／ＯＦＦまたはプッシュボタン
式のスイッチである。これらのコントロールスイッチの
それぞれが行う機能は、HSDHWAの構造と操作についての
本文の記載を参照すれば、それらの名前から明らかであ
ると考える。

【００６２】本発明が属する巻回およびコンピュータ分
野における当業者は、電気モータ、空気弁、センサなど
の作用に関し、またこのような部品を利用することに関
して十分な知識を持っていると考えられるので、ここに
記載されたHSDHWAの種々の構成要素の間の電気配線、空
気圧配管および電気的相互接続については詳細な図を提
供せずとも、本発明を実施することができると考えられ
る。

【００６３】なお、いずれの図にも巻枠トランスファー
・アームを回転させる構成要素が図示されていない。か
かる部品は図面が煩雑になるのを避けるために図示しな
かった。しかしながら巻回技術分野の当業者にとって
は、このような回転を、たとえば、巻枠シャフトに歯車
やベルトで連結した適当なモータまたはケーブル方式に
よって行うことが可能であり、ここに記載のマイクロプ
ロセッサからの適切な信号によって制御可能であること
は明白である。

【００６４】さらにまた本発明が属する巻回技術分野の
当業者にはここに記載した様々なキャリエジおよびプラ
ットフォームを動かすための動力を供給する空気圧駆動
ソレノイド、電気駆動ソレノイド、ケーブルシステムそ
の他の装置の間の等価性が認識できるであろう。そのた
めここでの記載においては、たとえば空気圧アクチュエ
ータについて述べていても、空気圧アクチュエータをそ
れと同等の働きをする他の部品と置換しても、ここに記
載したHSDHWAの運転に影響を与えることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデュアルヘッド巻回装置の必須構成要
素を示す正面図である。

【図２】本発明のデュアルヘッド巻回装置の必須構成要
素を示す上面図である。

【図３】本発明のデュアルヘッド巻回装置の必須構成要
素を示す側面図である。

【図４】本発明の高速デュアルヘッド巻回装置を、図１
の４−４線に沿って見た断面図である。

【図５】本発明のデュアルヘッド巻回装置のトラバース
の運動を作り出すためのクランクアーム機構とトラバー
スガイドの構造を示す図である。

【図６】完全に巻回されたマンドレルから巻回されてい
ないマンドレルに、フィラメント材料を転送するため
の、本発明のフィラメント材料の転送機構における、ト
ランスファー・アームの動きと作用をそれぞれ示す図で
ある。

【図７】完全に巻回されたマンドレルから巻回されてい
ないマンドレルに、フィラメント材料を転送するため
の、本発明のフィラメント材料の転送機構における、ト
ランスファー・アームの動きと作用をそれぞれ示す図で
ある。

【図８】完全に巻回されたマンドレルから巻回されてい
ないマンドレルに、フィラメント材料を転送するため
の、本発明のフィラメント材料の転送機構における、ト
ランスファー・アームの動きと作用をそれぞれ示す図で
ある。

【図９】完全に巻回されたマンドレルから巻回されてい
ないマンドレルに、フィラメント材料を転送するため
の、本発明のフィラメント材料の転送機構における、ト
ランスファー・アームの動きと作用をそれぞれ示す図で
ある。

【図１０】完全に巻回されたマンドレルから巻回されて
いないマンドレルに、フィラメント材料を転送するため
の、本発明のフィラメント材料の転送機構における、ト
ランスファー・アームの動きと作用をそれぞれ示す図で
ある。

【図１１】完全に巻回されたマンドレルから巻回されて
いないマンドレルに、フィラメント材料を転送するため
の、本発明のフィラメント材料の転送機構における、ト
ランスファー・アームの動きと作用をそれぞれ示す図で
ある。

【図１２】本発明の高速デュアルヘッド巻回装置の自動
／手動コントロールを示すプログラム・フローチャート
である。

【図１３】ＨＳＤＨＷＡ用のマイクロプロセッサに基づ
く制御回路のブロックダイアグラムである。

【図１４】ＨＳＤＨＷＡ用のマイクロプロセッサに基づ
く制御回路のブロックダイアグラムである。

【図１５】ＨＳＤＨＷＡ用のマイクロプロセッサに基づ
く制御回路のブロックダイアグラムである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド イー ウッドブリッジ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 12501 アメニア デポット ロード アールア ール １ (72)発明者 トーマス ローゼンクランツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 12522 ドーバー プレインズ ボックス 325 アールアール ３ (72)発明者 デイビッド ビー フランクリン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10512 カーメル ニンハムロード 88 (72)発明者 ジョージ テイラー リッチィ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 12533 ホープウエル ジャンクション ホート ンタウン ロード ボックス 701 アー ルディー７

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィラメント材料を巻回する巻回装置に
   おいて、 巻回装置フレームの水平面内で互いに平行かつ離間した
   軸のまわりをそれぞれ回転できるように取り付けられ
   た、独立して作動可能な第一および第二スピンドルと、 前記第一および第二スピンドルにそれぞれ取り外し可能
   に取り付けられた第一および第二マンドレルと、 前記平行な離間した軸に平行でそれから間隔を開けて設
   けられている一本の軸に沿って往復運動をすることがで
   きるように、前記巻回装置フレームに取り付けられたト
   ラバースガイドと、 前記第一および第二スピンドルのそれぞれを独立に回転
   させる独立回転手段と、 フィラメント材料を前記第一および第二マンドレルに順
   次巻回するために、前記独立回転手段と協働して前記ト
   ラバースガイドを往復運動させる往復手段と、 前記可撓性材料と係合できるように前記巻回装置フレー
   ムに可動的に取り付けられ、フィラメント材料を他方の
   マンドレルに巻回するために、前記トラバースガイドか
   ら延びている前記フィラメント材料を完全に巻回された
   第一または第二マンドレルから他方の巻回されていない
   マンドレルへ案内する転送手段と、 フィラメント材料を順次前記第一または第二マンドレル
   上へ所望のユニバーサル巻回形式で巻回するように前記
   独立回転手段、往復手段および転送手段を制御する制御
   手段とを備える巻回装置。
2. 【請求項２】 フィラメント材料を回転するマンドレル
   に巻回する高速トラバースガイド装置において、 クランクアームの枢軸点を通る水平軸に対して角度ベー
   タをなす回転可能なクランクアームを含む割り出し手段
   と、 第二の枢軸点で前記クランクアームに連結され、前記ク
   ランクアームに対して角度シグマをなす連結ロッドと、 前記第二の枢軸点の反対側にある第三の枢軸点で前記連
   結ロッドに連結されたフィラメント材料トラバースガイ
   ドとを備え、 前記連結ロッドは前記水平軸と角度アルファを形成し、 前記割り出し手段は、前記回転可能なクランクアームを
   回転させて、前記水平軸に沿って前記トラバースガイド
   を往復運動させ、さらに前記フィラメント材料を前記マ
   ンドレルに巻回するように前記割り出し手段を制御する
   制御手段を備える高速トラバースガイド装置。
3. 【請求項３】 前記転送手段が前記第一および第二マン
   ドレルのそれぞれについて、各マンドレルに隣接した枢
   軸点のまわりを回動可能なトランスファー・アームを含
   み、このトランスファー・アームが、巻回されたマンド
   レルから巻回されていないマンドレルへ前記フィラメン
   ト材料を転送する際に、各マンドレルの表面にフィラメ
   ント材料を案内するレシーバを含む、請求項１に記載の
   巻回装置。
4. 【請求項４】 前記第一および第二マンドレルがそれぞ
   れ取り外し可能な巻枠と、カッタ／グラバー機構を持つ
   固定された巻枠とを含み、 前記巻回装置がさらに、取り外し可能な巻枠のそれぞれ
   を独立に取り外す手段を含み、 前記制御手段が、独立取り外し手段を起動して、巻回さ
   れていないマンドレルから取り外し可能な巻枠を取り外
   し、しかる後巻回されていないマンドレルと関連したト
   ランスファー・アームを回転させ、トランスファー・ア
   ームをフィラメント材料と係合させフィラメント材料を
   同マンドレルの表面と接触させ、 前記制御手段はそれと同時に、前記トラバースガイドを
   前記フィラメント材料が前記カッタ／グラバー機構と係
   合する位置に移動し、それによって前記フィラメント材
   料を切断し、巻回されていないマンドレルへのフィラメ
   ント材料の巻き取りを可能にする、請求項３に記載の巻
   回装置。
5. 【請求項５】 さらに、フィラメント材料を前記第一お
   よび第二マンドレルにそれぞれ巻回する、第一および第
   二位置間で動くことができるように、前記トラバース機
   構を装着するプラットフォームを含み、このプラットフ
   ォームの動きを前記制御手段によって制御する、請求項
   １に記載の巻回装置。
6. 【請求項６】 前記トラバース機構が、クランクアーム
   の枢軸点を通る水平軸に対して角度ベータをなす回転可
   能なクランクアームを含む割り出し手段と、 前記クランクアームに第二の枢軸点で連結され、前記ク
   ランクアームに対して角度シグマをなす連結ロッドと、 前記第二の枢軸点の反対側にある第三の枢軸点で前記連
   結ロッドに連結されたトラバースガイドとを含み、 前記連結ロッドは前記水平軸と角度アルファを形成し、 前記の割り出し手段は、前記の回転可能なクランクアー
   ムを回転させて、前記水平軸に沿って前記トラバースガ
   イドを往復運動させ、 前記制御手段が前記割り出し手段を制御して前記第一ま
   たは第二マンドレル上にフィラメント材料を巻回する、
   請求項５に記載の巻回装置。
7. 【請求項７】 前記第一および第二スピンドルを独立し
   て回転させる手段および前記トラバースガイドを往復運
   動させる手段のそれぞれが、前記スピンドルのそれぞれ
   の位置を判定するためのエンコーダおよび前記トラバー
   スガイドの位置を判定するためのエンコーダを含み、さ
   らに駆動増幅器と、リレー手段とを含み、 駆動増幅器が加算増幅器に応答し、加算増幅器が加算器
   に応答し、前記駆動増幅器のそれぞれは前記加算器へと
   フィードバックを行い、前記第一および第二スピンドル
   の加算器は前記第一および第二スピンドルの所望の位置
   を定めるための前記制御手段からのデータと、前記第一
   および第二スピンドルのマスター基準位置を定めるデー
   タを受け取り、 リレー手段は、前記のマスター基準位置を前記第一また
   は第二スピンドルコントロールの加算器へ送り、第二の
   リレー手段は、第一または第二スピンドルの駆動増幅器
   からのフィードバックを指示し、 前記制御手段は、前記エンコーダのそれぞれからの位置
   データを保存するためのアップ／ダウンカウンタを含む
   デジタルコンピュータを備え、 前記第一または第二スピンドルと前記トラバースガイド
   を前記制御手段によって制御して、フィラメント材料を
   前記第一または第二マンドレル上に巻回する、請求項１
   に記載の巻回装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段が、割り込みが発生すると
   起動する複数のサブルーチンよって、巻回操作を制御す
   るための優先順位付け割り込み処理モードを含む、デジ
   タルコンピュータを備える、請求項７に記載の巻回装
   置。
9. 【請求項９】 さらに、前記のトラバース機構とフィラ
   メント材料を巻回すべき前記第一および第二マンドレル
   とを前記フレームの前面に取り付けるためのフレームサ
   ポートと、フィラメント材料をその供給源から前記トラ
   バース機構へ実質的に連続して供給する入力フィード手
   段とを備え、前記入力フィード手段は、前記フレームサ
   ポートの上部に取り付けられ、前記フレームサポートの
   後ろに置かれた前記供給源からフィラメント材料を受け
   取るバネ装填入力アキュムレータを含む、請求項１に記
   載の巻回装置。
10. 【請求項１０】 前記の入力フィード手段が、さらに、
    前記入力アキュムレータを作動位置から、オペレータが
    フィラメント材料を装置に架け渡すためにアキュムレー
    ターにアクセスできるような位置へ下降する手段を含
    む、請求項９に記載の巻回装置。
11. 【請求項１１】 フィラメント材料を巻回するにあた
    り、 第一および第二スピンドルの片方を巻回装置フレームの
    水平面内にある互いに平行に間隔を開けて設けられた軸
    のまわりに回転させる工程と、 それぞれ固定された巻枠と取り外し可能な巻枠とを有す
    る第一および第二マンドレルを前記第一および第二スピ
    ンドルにそれぞれ取り外しできるように装着する工程
    と、 前記第一および第二マンドレルの一方から他方へとフィ
    ラメント材料を順次巻回するために、前記第一および第
    二スピンドルの回転と協働して、前記平行離間軸に平行
    で、そこから間隔を開けて設けられた一本の軸に沿って
    トラバーズガイドを往復運動式にトラバースする工程
    と、 フィラメント材料を巻回されたマンドレルから巻回され
    ていないマンドレルへ転送する工程と、 第一および第二マンドレル上にフィラメント材料を順次
    巻回するように、前記の第一および第二スピンドルの片
    方を回転させる工程、トラバース工程および転送工程を
    制御する工程とを備えるフィラメント材料の巻回方法。
12. 【請求項１２】 前記の転送工程が、トランスファー・
    アームを各マンドレルに隣接する枢軸点のまわりに回動
    させる工程と、前記トランスファー・アームに取り付け
    られたレシーバによって、フィラメント材料を各マンド
    レルの表面へ案内する工程とを含む、請求項１１に記載
    のフィラメント材料の巻回方法。
13. 【請求項１３】 前記のフィラメント材料を転送する工
    程が、さらに、前記のフィラメント材料を転送する工程
    に先立ち、取り外し可能な巻枠を巻回されていないマン
    ドレルから取り外す工程を含み、 前記のフィラメント材料を案内する工程が、フィラメン
    ト材料を巻回されていないマンドレルのカッタ／グラバ
    ー機構に係合させる工程を含み、 前記の制御工程が、前記フィラメント材料が前記カッタ
    ／グラバー機構と係合する位置に前記トラバースガイド
    を移動し、フィラメント材料を切断して巻回されていな
    いマンドレルへのフィラメント材料の巻回を可能にする
    移動ー切断工程を含む、請求項１２に記載のフィラメン
    ト材料の巻回方法。
14. 【請求項１４】 前記の制御工程がさらに、前記トラバ
    ース機構をフィラメント材料を第一および第二マンドレ
    ルにそれぞれ巻回する、第一および第二位置の間で移動
    させる工程を含み、 前記トラバース機構は、クランクアームの枢軸点を通る
    水平軸に対して角度ベータをなす回転可能なクランクア
    ームを含む割り出し手段と、前記クランクアームに第二
    の枢軸点で連結され、前記クランクアームに対して角度
    シグマをなす連結ロッドと、前記第二枢軸点の反対側に
    ある第三の枢軸点で前記連結ロッドに連結されたトラバ
    ースガイドとを備え、前記連結ロッドは前記水平軸と角
    度アルファを形成し、 前記のトラバース工程が前記の割り出し手段を回転さ
    せ、それによって前記回転可能なクランクアームを回転
    させて、前記トラバースガイドを前記水平軸に沿って往
    復運動させる工程を含み、そして前記制御工程が、前記
    の割り出し手段を回転させて、フィラメント材料を前記
    第一または第二マンドレルに巻回する工程を含む、請求
    項１１に記載のフィラメント材料の巻回方法。
15. 【請求項１５】 前記制御工程はさらに、 前記第一および第二スピンドルのそれぞれの位置と前記
    トラバースガイドの位置をエンコードする工程と、 前記第一および第二スピンドルを回転させ、前記トラバ
    ースガイドを往復運動させる工程とを含み、 前記の回転と往復運動の工程では、前記第一および第二
    スピンドルの所望の位置を定めるための前記制御手段か
    らのデータと、前記第一および第二スピンドルのマスタ
    ー基準位置を定めるデータとを受け取り、さらに前記マ
    スター基準位置を前記の第一および第二スピンドルを回
    転させる工程へ送る工程と、 前記第一または第二スピンドルの位置に関する情報を前
    記のトラバースガイドを往復運動させる工程へ送る工程
    と、 各エンコーダからの位置データを保存する工程とを含
    む、請求項１１に記載のフィラメント材料の巻回方法。
16. 【請求項１６】 前記制御工程が、割り込みの発生によ
    り起動される複数のサブルーチンによって巻回操作を制
    御するための優先順位付け割り込み処理モードにてデジ
    タルコンピュータを動作させる工程を含む、請求項１５
    に記載のフィラメント材料の巻回方法。
17. 【請求項１７】 さらに、前記トラバース機構とフィラ
    メント材料を巻回すべき前記第一および第二マンドレル
    とをサポートフレームの前面に取り付ける工程と、 フィラメント材料をその供給源から前記トラバース機構
    へ実質的に連続して供給する工程と、 前記フレームサポートの後部に位置する前記供給源から
    のフィラメント材料を、 前記フレームの上部に取り付けられたバネ装填アキュム
    レータによって受け取る工程とを含む、請求項１１に記
    載のフィラメント材料の巻回方法。
18. 【請求項１８】 前記のフィラメント材料を連続供給す
    る工程が、前記入力アキュムレータを作動位置から、オ
    ペレータがフィラメント材料を装置に架け渡すためにア
    キュムレータにアクセスできるような位置へ下降する工
    程を含む、請求項１７に記載のフィラメント材料の巻回
    方法。