KR20020075851A - 연질의 필라멘트를 연속적인 신장 제품에 적용하는 장치 - Google Patents

Abstract

복수개의 챔버(18A-18L)이 필라멘트 적용기(10)상에 제공되는데, 그들 각각은 기계의 축(Am)에 실질적으로 평행하고 기계 축(Am)을 중심으로 회전하도록 프레임(12)상에 장착된 챔버의 축을 한정한다. 각 챔버(18A-18L)는 실질적으로 폐쇄되며 챔버(18)내에서 필라멘트 재료(28)의 감긴 팩키지를 삽입하고 제거하는 개방 위치와 실질적으로 챔버(18)를 시일링하여 기계 축(Am)을 중심으로 하는 회전시에 챔버(18)내의 공기 난류를 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 움직일 수 있는 챔버(18)의 축방향 단부에 있는 패널(34)을 가진다. 각 패널(34)은 개구(34a)를 가지며, 그것을 통해서 필라멘트 재료가 감김 작용으로 제공된다.

Description

연질의 필라멘트를 연속적인 신장 제품에 적용하는 장치{Apparatus for applying soft filaments to continuous elongate articles}

도전체와 케이블의 제조에 있어서, 신장된 필라멘트를 하나 또는 그 이상의 연속적인 신장 요소에 적용할 필요가 종종 있다. 예를 들면, 광 케이블의 제조에 있어서, 광섬유의 다발은 종종 적용 스테이션을 통해서 움직이는데, 적용 스테이션에서 복수개의 필라멘트는 통상적으로 압출 스테이션으로 가져가기 전에 다발로 적용되거나 또는 다발 안으로 도입되며, 압출 스테이션에서는 외측 플라스틱 덮개 또는 재킷이 적용되어 광섬유를 캡슐화하거나 또는 감싸게 된다. 도입된 신장 필라멘트는 예를 들면 매우 연질이며 유연성이 있는 가닥(strand) 또는 섬유의 다발일 수 있다. 그러한 필라멘트는 매우 부드럽고 유연성이 있는 반면에, 신장에 있어서 매우 강하며 장력을 제거하거나 또는 최소화하기 위하여 부가적인 단단한 코어와 함께 또는 그러한 코어 없이 사용될 수 있으며, 따라서 광섬유의 신장 및, 그것의 광학적 특성과 전기적인 특성이 장력에 매우 민감하다. 대두되는 문제들중 하나는 그러한 케블러(Kevlar) 필라멘트를 케이블에 효과적으로 적용하거나 또는 도입하는 것이다. 그러한 광 케이블들중 하나의 특정한 예는 "빈틈없이 피복된(tight coated)" 구조를 가지는데, 여기에서는 플라스틱 버퍼가 직접적으로 피복된 섬유상으로 압출되어 버퍼화된 섬유를 형성한다. 그러한 케이블 디자인의 많은 상이한 변형들이 있지만, 단순한 구조에 있어서는, 하나 또는 두개의 가벼운 버퍼화된 섬유들이 아라미드 방적사 강성 부재와 플라스틱 재킷으로서 둘러싸인다. 그러나, 아라미드 방적사 필라멘트를 케이블 안으로 도입하는 것의 문제들중 하나는 특히 고속의 조건하에서 필라멘트를 조절하고 취급하는 것의 곤란성이었다. 그러한 필라멘트들은 통상적으로 매우 부드럽고, 유연성이 있으며, 가볍고 얇다. 일단 방추형 실다발(cop)로부터 풀려나오면, 그러한 필라멘트 재료의 원통형 또는 원추형 덩어리는 퀼(quill) 또는 튜브상에 감기며, 제거된 필라멘트는 그러한 기계에서 중력, 원심력, 그리고 공기 난류와 같은, 자체적으로 명백한 힘들을 매우 많이 받게된다. 광섬유들이 적용 스테이션에서 기계의 축을 따라서 통과되고 필라멘트 재료의 감긴 팩키지들이 기계의 축을 중심으로, 그리고 필라멘트들이 그 안으로 도입되는 케이블을 중심으로 회전될때, 상대적으로 낮은 쓰레숄드 회전 속도 이상에서는 설명된 유형의 필라멘트 재료들, 특히 보다 부드럽고 보다 얇은 형태의 그러한 필라멘트들을 제어하는 것이 불가능하지는 않더라도 매우 어렵다는 것이 밝혀졌다. 사용되는 필라멘트 재료의 특성에 따라서, 그러한 쓰레숄드 회전 속도는 100 내지 150 rpm 의 범위에 있을 수 있다. 보다 높은 속도에서는, 감긴 팩키지 또는 방추형 실다발로부터 날린 그 어떤 필라멘트 재료도 제어하는 것이 극히 어려우며 난류가 필라멘트를 제어하는 것을 매우 곤란하게 하고, 어떤 경우에 있어서는 필라멘트가 기계 부품과 맞물려서 찢어지게 하며, 꼬이게 하고 심지어는 매듭이 지어지게 할 수도 있어서 필라멘트를 사용하기가 어렵게 하고 손상을 받게 한다. 그러한 곤란성은 적용기의 정지를 필요로 하게 할 수 있으며, 시간의 지연과 작동 효율의 불필요한 손실을 초래한다.

본 발명은 전체적으로 케이블과 다른 도전체를 제조하는 기계류에 관한 것이며, 보다 상세하게는 연질의 필라멘트를 연속적인 신장 제품에 적용하는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 상기 목적 및, 다른 목적들과 특성은 첨부된 여러 도면을 참고하여 상세한 설명을 읽음으로써 보다 완전하게 명백해지며 이해될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 필라멘트 적용기의 정면도이며, 기계의 축을 중심으로 회전하도록 배치된 필라멘트 재료의 감긴 팩키지를 수용하는 12 개의 챔버를 나타내며, 상기 기계의 축을 따라서 케이블 또는 도전체가 필라멘트의 적용을 위해서 움직이게 된다.

도 2 는 도 1 에 도시된 것과 유사한 적용기의 측면도이다.

도 3 은 도 4 의 선 3-3 을 따라서 취한 것으로서, 적용기의 챔버들중 하나를 부분적인 단면도로서 도시한 확대 측면도이며, 필라멘트 재료의 감긴 팩키지를 챔버내에 고정시키기 위한 상세 및, 기계 축의 회전 동안에 챔버내에 공기의 난류를 방지하기 위한 폐쇄 패널의 상세를 나타낸다.

도 4 는 챔버의 진입용 개구를 덮는데 사용되는 폐쇄 패널들중 하나에 대한 확대된 정면도이며, 상기 진입용 개구를 통해서 필라멘트 재료의 감긴 팩키지가 삽입되고 제거될 수 있다.

도 5 는 도 3 에서 부분 5 에 대한 확대 상세도이다.

도 6 은 도 3 에서 부분 6 에 대한 확대 상세도이다.

도 7 은 도 3 에서 부분 7 에 대한 확대 상세도이다.

도 8 은 도 2 의 부분 8 에서 도 1 에 도시된 챔버들중 하나로부터 나오는 각 필라멘트와 관련되어 사용된 장력 콘트롤러와 장력 센서에 대한 확대 상세도이다.

도 9 는 도 2 에서 부분 9 에 대한 확대 상세도이다.

도 10 은 도 2 의 부분 8 에서 장력 장치의 확대 상세도를 도시하는 정면도이다.

본 발명의 목적은, 선행 기술 적용기에 고유한 문제점을 극복하기 위하여, 선행 기술 적용기의 고유한 문제점을 가지지 않는 필라멘트 적용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고 제조가 경제적인 필라멘트 적용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 바람의 난류 효과를 과도하게 받지 않으면서, 극히 부드럽고 유연성이 있으며 중량이 가벼운 필라멘트와 함께 사용되기에 적절한 선행 목적에서와 같은 필라멘트 적용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현존하는 필라멘트 적용기로써 달성될 수 있는 매우 높은 속도에서 부드럽고, 유연성이 있으며, 중량이 가벼운 필라멘트를 적용하도록 사용될 수 있는, 설명된 바와 같은 유형의 필라멘트 적용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 매우 부드럽고 유연성이 있는 필라멘트로부터 적당하게 부드럽고 유연성이 있는 필라멘트에 이르는 광범위한 필라멘트를 도입하는데 사용될 수 있는 선행의 목적에서와 같은 필라멘트 적용기를 제공하는 것이다.

이후에 명백하게 될 다른 목적들 뿐만 아니라, 상기 목적을 달성하기 위하여, 적용 스테이션에서 복수개의 필라멘트를 연속적인 신장 요소의 둘레에 적용하는 본 발명에 따른 필라멘트 적용기는 상기 적용 스테이션에서 기계의 축을 한정하는 프레임을 구비한다. 제 1 의 가이드 수단은 상기 적용 스테이션에서 상기 기계 축을 따라서 신장 요소를 안내하도록 제공된다. 복수개의 챔버들이 제공되는데, 각각은 상기 기계의 축에 실질적으로 평행한 챔버 축을 한정하고 상기 기계 축을 중심으로 회전하도록 상기 프레임상에 장착된다. 각 챔버들은 실질적으로 폐쇄되고, 상기 챔버의 축방향 단부에 패널을 가지는데, 이것은 챔버안으로부터 필라멘트 재료의 감긴 팩키지를 삽입하거나 또는 제거하는 개방 위치와, 상기 챔버를 실질적으로 시일링며 상기 기계 축의 회전시에 상기 챔버내의 공기 난류를 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 움직일 수 있다. 상기 각 패널은 그 안에 개구를 가지며, 개구를 통해서 관련된 챔버내의 필라멘트 팩키지가 상기 챔버로부터 제거될 수 있다. 제 2 의 안내 수단은 각 필라멘트를 관련된 개구로부터, 신장 요소의 둘레에 감거나 또는 그 안으로 도입하기 위한 상기 기계 축으로 안내하도록 제공되며, 그에 의해서 챔버내의 관련된 감긴 팩키지로부터의 필라멘트의 제거는, 상기 필라멘트의 감긴 팩키지를 포함하는 상기 챔버가 기계 축을 중심으로 회전하므로, 공기 난류에 의해서 영향을 받지 아니한다.

이제 도면을 참조하면, 동일하거나 유사한 부품들은 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호로 표시되어 있으며, 도 1 에 도시된 바와 같은 전체적으로 연질의 필라멘트를 연속적인 신장 제품에 적용하기 위한 장치는 전체적으로 참조 번호 10 으로 표시되어 있다.

장치(10)는 케이블 제조 라인의 적용 스테이션에 위치하는 지지 프레임(12)을 구비한다. 당업자들에게 명백한 바로서, 본 발명의 필라멘트 적용기는 광섬유 케이블이나 또는 다른 케이블들과 같은 다양한 유형의 케이블 제조에 사용되기에 적당한데, 상기 다른 케이블들은 산업 기술 분야에서 일반화된 용도를 위한 합성 섬유와 같이, 하나 또는 그 이상의 부드럽고 유연성 있는 그리고/또는 얇은 섬유 필라멘트의 도입을 필요로 하는 것이며, 종종 KEVLAR 라는 상표하에 마케팅되고 있는 것이다. 비록, 제시된 바와 같이, 적용기가 그 어떤 연속적인 신장 요소 또는 제품의 제조에 사용될 수 있을지라도, 이후의 설명은 빈틈없이 피복된 광섬유 케이블(FC)(도 2)의 제조와 관련되어 있는 본 발명의 특정한 적용에 관한 것이다.

프레임(12)은 장치(10)가 위치하거나 또는 배치된 적용 스테이션에서 기계 축(Am)(도 2)을 한정한다. 장치(10)는 기계 축(Am)과 전체적으로 동축선상에 있는 축방향 관통 개구 또는 채널(14)을 구비하며, 케이블 또는 도전체가 적용 스테이션을 통해서 공급되는 동안에 그것을 통해서 신장된 요소(FC)가 기계 축을 따라서 안내될 수 있다.

기본적으로 도 1 및, 도 2 를 참조하면, 기계 축(Am)을 중심으로 회전하도록 장착 플레이트(12a)(도 2)상에 장착된 원통형 드럼 또는 하우징(16)이 제공된다. 장착 플레이트(12a)는 선택적으로 기어(12b)에 결합되며, 이것은 벨트(12c)에 의해서 구동 모터(12d)에 결합된다. 따라서, 모터(12d)를 작동시킴으로써, 상술된 구동 트레인이 원통형 드럼(16)을 기계 축(Am)을 중심으로 회전시킬 수 있다. (도시되지 아니한) 적절한 제어들이 원통형 드럼(16)의 회전을 선택적으로 제어하도록 그리고 브레이크(12e)(도 1)로 드럼을 제동하도록 제공되는데, 상기 브레이크들은 회전 조립체와 함께 회전되도록 장착된 브레이크 디스크와 맞물릴 수 있다. 적용기의 회전 작용을 조절하기 위한 제어 요소뿐만 아니라, 회전 조립체, 구동부 및, 브레이크 메카니즘들의 상세는 본 발명의 목적에 대하여 중요한 것이 아니며, 당해 기술 분야에 공지된 그 어떤 종래의 수단들도 이러한 용도를 위해서 사용될 수 있기 때문에 상세하게 설명되지 아니한다.

도 1 에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 원통형 드럼(16)의 주위를 따라서 복수개의 챔버(18A-18L)가 제공되며, 12 개의 그러한 챔버들이 도시되어 있다. 그러나, 그 어떤 소기의 챔버 갯수가 장치에 제공될 수 있으며, 제공된 챔버들중 그 어떤 소기의 갯수의 챔버들이 그 어떤 주어진 적용을 위해서 사용될 수 있다는 점은 명확할 것이다.

도 3 을 참조하면, 상부 챔버(18a)는 기계 축(Am)에 평행한 전체적으로 수평인 축(Ac)을 한정하는 전체적으로 원통형인 벽(20)을 구비하는 것으로 도시되어 있다. 챔버(18)가 기계 축(Am)을 중심으로 회전하는 동안, 챔버 축(Ac)이 기계 축에평행하게 유지될 것이라는 점은 명백하다. 챔버(18)의 상세가 설명될 것이지만, 동일한 설명이 모든 챔버(18A-18L)에 동등하게 적용된다는 점은 명백할 것이다.

원통형 벽(20)은 장착 플레이트(12) 및/또는 외측 원통형 드럼 또는 하우징(16)에 적절하게 고정된다. 도 3 에 있어서, 챔버(18)에는 후방의, 상류측 벽(22)이 제공된 것으로 도시되어 있는데, 상기 벽은 라인의 상류측 단부(15a)를 면하는 챔버(18)의 축방향 단부를 폐쇄하며, 따라서 챔버(18)의 상류측 단부는 실질적인 목적을 위해서 영구적으로 폐쇄된다. 챔버(18)의 상류측 단부를 통한 진입을 필요로 하지 않기 때문에, 그러한 단부는 볼트(24)와 같은 것에 의해서 장착 플레이트(12a)에 대한 부착을 위해서 사용될 수 있다.

볼트(24)는 또한 전체적으로 수평한 중공형 샤프트(26)를 축(Ac)을 따라서 축방향 길이(L₁)을 가진 챔버(18)내에 고정하는데 사용될 수 있으며, 상기 길이는 원통형 벽(20)의 축방향 치수(L₂)보다 작다. 샤프트(26)는 방추형 실 다발 또는 감긴 필라멘트 팩키지(28)를 미끄러지게 지지하도록 선택된 외측 직경을 가지며, 상기 감긴 필라멘트 팩키지는 중공형의 항상 판지 튜브(28B)상에 감겨 있는 감긴 필라멘트 팩키지(28a)를 구비한다. 도 3 에 있어서, 튜브(28b)는 적용기의 작동 동안에 정상적으로 취하는 위치에서 점선인 윤곽으로 도시되어 있다.

후방 벽(22)에는 챔버(18)의 내측을 면하는 표면상에서 부드러운, 일치하는 재료가 제공되는 것이 바람직스러운데, 이것은 사용에 있어서 방추형 실 다발의 상류측 축 단부에서 방추형 실다발 형상인 불규칙 부분에 일치하기 위하여 방추형 실다발(28)의 상류 표면(28c)에 대하여 맞닿게 되어 그 어떤 불규칙 공간을 채움으로써, 설명될 다수의 힘들중 그 어떤 하나의 것에 의해서 필라멘트가 우발적으로 그리고 바람직스럽지 않게 그러한 공간으로 운반되는 것을 방지한다. 적용기의 일 목적은, 필라멘트가 그 어떤 기계 부품에 대하여 맞물리거나 그리고/또는 걸려서 뒤얽히거나 또는 그 자체로 매듭이 지어지는 것을 방지하면서, 규칙적으로 감긴 필라멘트 팩키지(28)를 풀어내고 필라멘트(F)를 챔버(18)로부터 회수하거나 또는 추출하는 것이며, 필라멘트(F)가 그 자체에 손상을 입지 않으면서 실질적으로 매우 낮은 장력으로 회수되는 것을 보장하는 것이다. 현재의 바람직한 구현예에서, 일치하는 층 또는 시일(30)은 상대적으로 부드러운 포말 재료로 만들어진 고리형 디스크의 특성을 가지며, 이것은 종래의 방식으로 또는 그 어떤 적절한 방식으로 후방 벽(22)에 부착된다. 따라서, 방추형 실 다발(28)이 챔버(18a)로부터 제거되었을때 조차도, 일치하는 층(30)은 다음에 차후로 사용되는 방추형 실 다발에 대하여 맞닿도록 정위치에 유지된다.

적용기가 작동하는 동안에 튜브(28b)와 감긴 필라멘트(28a)를 샤프트(26)상에서 정위치에 고정하기 위하여, 바람직스럽게는 팩키지(28)를 샤프트(26)상에 장착하거나 또는 비어있는 튜브(28b)를 샤프트(26)로부터 제거하는 것을 용이하고 편리하게 하고, 그 반면에 작동중에는 팩키지가 정위치에 고정되어 유지되는 것을 보장하는 록킹 메카니즘(32)이 제공된다. 록킹부(32)의 상세는 도 9 와 관련하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

본 발명의 중요한 특징은, 감긴 팩키지(28)의 삽입 및, 제거를 위해서챔버(18)로의 진입을 제공하도록 선택적으로 개방될 수 있고, 실질적으로 챔버를 시일하도록 폐쇄될 수 있는, 챔버의 축방향 하류측 단부에 도어, 덮개 또는 패널(34)이 제공된 것인데, 예외적으로 상대적으로 작은 개구(34a)가 도어 또는 패널(34)내에 형성되어서 작동하는 동안에 그것을 통해서 필라멘트(F)가 챔버로부터 제거될 수 있다. 도 3 에 있어서, 개구는 챔버 축(Ac)을 따라서 실질적으로 장착된 작은 구멍(34a)으로서 도시된다. 도어 또는 패널(34)은 이후에 설명되는 이유 때문에 기계의 축에 보다 가까운 부가적인 작은 구멍 또는 개구(34b)가 제공될 수 있다. 도어 패널(34)은 또한 적절한 수단에 의해 기계에 부착되어 패널의 그러한 선택적인 개방 및, 폐쇄를 허용한다. 도시된 구현예에서, 그러한 수단은 볼트(37)와 같은 적절한 고정구에 의해서 회전 구성부에 부착된 힌지(36)의 형태이다. 힌지(36)의 부가적인 상세는 도 5 와 관련하여 보다 완전하게 설명될 것이다.

도 3 에 가장 잘 도시된 바와 같이, 일단 필라멘트가 방추형 실 다발 또는 감긴 팩키지(28)로부터 제거되면, 이것은 패널 또는 도어(34)내의 작은 구멍(34)으로 배향되고, 차후에 적용 지점으로 안내된다. 이러한 목적을 위해서 사용되는 특정의 안내 요소는 중요하지 않다. 그러나, 도시된 구현예에서 그러한 안내부는 원통형 드럼(16)과 관련된 회전 구성부상에 장착된 피그테일(pigtail) 유지 요소(40)를 구비한다. 필요한 바에 따라서 복수개의 그러한 안내 요소가 제공될 수 있는데, 도 3 은 제 1 의 피그테일 유지 요소(40)와 기계 축(Am) 사이에 이격된 다른 피그테일 유지 요소(42)를 도시한다. 이러한 안내부는 필라멘트(F)를 각각의 관련 챔버(18A-18L)로부터 기계 축의 영역으로 전진시키도록 의도되며, 여기에서 섬유케이블(FC)은 필라멘트(F)가 케이블내로 적용되거나 또는 도입될 수 있도록 통과된다. 또한, 섬유(F)의 경로를 따라서, 기계의 축에 도달하기 이전에, 케이블 안으로 적용되거나 또는 도입되는 모든 섬유들의 장력이 실질적으로 동일한 장력으로 유지되기 위하여 섬유(F)의 장력이 모니터되고 필요에 따라 조절될 수 있도록 적절한 장력 조절 메카니즘(44) 및, 장력 센서(46)가 제공되는 것이 바람직스럽다. 일단 섬유(F)가 적절한 장력으로 조절되었다면, 섬유들이 전진하는 케이블내로 집합적으로 적용되거나 또는 도입되는 폐쇄 스테이션으로 섬유가 전진되었다.

도 1 및, 도 4 를 참조하면, 도어 또는 패널(34)의 하나의 기계적으로 효과적인 구성은 이것을 전체적으로 부등변 사각형으로 형상화하는 것이 명백하며, 이것은 모든 도어 또는 패널들이 폐쇄되었을때 드럼(16)의 고속 회전중에 불필요한 난류를 도입할 수도 있는 도어 패널 사이의 공간이 없는 상태로써 실질적으로 연속적인 표면을 만들면서 도어 또는 패널(34)을 각 챔버(18A-18L)에 대하여 배치하는 것을 가능하게 한다. 이러한 형상으로써, 도어 또는 패널(34)은 도어 또는 패널(34)은 대향하는 직선의 가장자리(34c,34d)를 가지며, 이들은 기계의 축(Am)을 관통하는 반경 방향의 선과 동일한 공간에 있다. 도어 또는 덮개(34)의 반경상으로 가장 외측의 가장자리는 원호형의 가장자리(34e)이며, 이것은 원통형 드럼(16)의 원주와 전체적으로 동일한 공간에 있는 원호의 형태이다. 반경상으로 가장 내측에 있는 지점에서, 도어 또는 패널(34)에는 반경 방향에 대하여 직각인 실질적으로 직선의 가장자리(34f)가 제공된다. 이것은 도어 또는 패널(34)이 바람직스럽게는 힌지된 하부 에지(34f)를 따르게 된다. 드럼(16)이 고속으로 회전하는 동안에 반경방향으로 외측으로 작용하는 원심력은 모든 회전하는 동체를 반경상 외측으로 움직이는 경향이 있을 것이라는 점은 명확할 것이다. 힌지 조립체(36)는 내측 가장자리(34f)를 따라서 배치됨으로써, 도어 또는 패널(34)이 우발적으로 개방되지는 않지만, 사실상 도어 또는 패널과 원통형 벽(20) 사이를 폐쇄하여 그 사이에 형성된 시일을 향상시키도록 도어 또는 패널(34)을 강제하는 경향이 있는 힘을 받게 될 것이다. 도어 또는 패널이 작동하는 동안에 그리고 원통형 드럼(16)의 회전이 정지되었을때 모두 폐쇄된 상태로 유지되는 것을 더욱 보장하도록, 랫취(latch) 메카니즘(38)(도 4 및, 도 5)이 제공되는 것이 유익한데, 그들중 하나의 형태가 도 6 에 도시되어 있다. 그러나, 그 어떤 적절하거나 또는 종래의 랫취 또는 도어 록킹 메카니즘이 이러한 목적을 위해서 사용될 수 있다는 점이 명확할 것이다.

도 5 에 있어서, 힌지 메카니즘(36)의 상세가 도시되어 있는데, 여기에서 힌지의 일 부분은 그 어떤 적절한 고정구(37)에 의해서 회전 부재에 안정되게 부착되어 있는 반면에, 힌지의 다른 요소는 그 어떤 적절하거나 또는 종래의 수단에 의해서 도어 또는 플레이트(34)의 가장 내측의 가장자리(34f)에 고정된다. 도시된 구현예에서, 도어 또는 패널(34)은 도시된 바와 같이 다른 볼트(48a) 및, 대응하는 너트(48b)에 의해서 힌지의 다른 요소에 고정된다. 힌지(36)를 지지하거나 또는 운반하는 같은 회전 부분(49)에는 도 3 에 도시된 피그테일 유지 안내부(40)와 같은 적절한 안내 요소를 수용하는 나사화된 축방향 구멍(50)이 제공되는 것이 바람직스럽다.

도 6 은 랫취 구조(38)에 대한 현재 바람직스러운 일 구현예를 도시하는데,이것은 이러한 예에 있어서, 테이퍼지거나 또는 원추 형상의 헤드(52a)가 제공된 나사화된 볼트(52a)를 구비하며, 상기 볼트는 대응하거나 또는 관련된 너트(52b)에 의해서 원통형 드럼 또는 하우징(16)에 고정된다. 그에 근접하여 장착된 것으로서, 판 스프링(54)이 제공되는데 이것은 리벳(56)에 의해서 도어 또는 패널(34)에 고정된 일 부분(54a)을 가지는 반면에, V 형상의 노취(54c)가 제공되어 있는 직각 부분(54b)은, 도 6 에 도시된 바와 같이 도어 또는 패널(34)이 완전히 폐쇄된 위치에 있을때, 테이퍼진 나사 헤드(54a)와 맞물리도록 배치된다. 따라서 판 스프링은 도어 또는 패널(34)을 그것의 폐쇄 위치에서 도 3 및, 도 6 에 도시된 바와 같이, 부분(54b)을 챔버(18)의 내측으로 강제하는 효과를 가지는 원통형 드럼(16)의 고속 회전을 유지함으로써, 도어 또는 패널의 폐쇄 위치를 유지한다. 그러나, 기계가 정지되었을때, 도어 또는 패널(34)은 도 6 에 도시된 바와 같이 패널의 상부 가장자리(34e)를 당겨서 판 스프링 부분(54b)을 하방향으로 편향시킴으로써, 도어 또는 패널을 정위치에 유지시키는 테이퍼진 헤드(52a)를 제거하여 개방될 수 있다.

도 7 에서 작은 구멍(34a)의 상세가 도시되어 있는데, 작은 구멍(34a)이 실리콘과 같은 그 어떤 적절한 접착제(58)로써 패널(34)내의 구멍을 통해 장착될 수 있는 방식을 나타낸다.

도 8 에 있어서, 필라멘트(F)상의 장력을 모니터하고 조절하는 장력 감지 장치 뿐만 아니라 장력 메카니즘에 대한 일부 상세가 도시되어 있다. 필라멘트(F)는 기계 축(Am)을 향하여 반경상 내측으로 견인되므로, 이것은 두개의 인접한 플레이트(59a,59b)를 통해서 안내되는데, 상기 플레이트들은 스프링 부하를 받으며 장력을 필라멘트에 적용하도록 배치된 것이다. 두개의 플레이트 사이에 적용된 상대적인 압력을 수정하는 조절 노브(knob,60)를 구비하는 종래의 수동 장력 장치가 사용될 수 있다. 인접한 플레이트를 통해 연장된 이후에, 필라멘트(F)는 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 알려진 유형의 장력 감지 메카니즘을 형성하는 로드(72)상에 지지된 아암(70)에 장착된 작은 구멍(68)을 통해서 연장된다. 필라멘트(F)가 작은 구멍(68)을 통과할때 필라멘트(F)의 장력을 모니터함으로써, 플레이트(59a,59b) 사이의 장력은 필라멘트가 케이블에 적용될때 작은 구멍(68) 출구에서의 필라멘트(F)의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 필요에 따라서 수정될 수 있다.

도 9 에 있어서 록킹 메카니즘의 상세가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 샤프트(26)에는 그것의 중공형 부분에 샤프트에 고정된 횡단 부재(74)가 제공된다. 챔버 축(Ac)의 아래에는 횡단 부재(74)상에 지지 부재(76)가 제공된다. 가동 부재(78)가 추축 핀(80)의 둘레에서 일 단부(78a)에 추축 회전 가능하게 장착되는데 반해, 다른 단부(78b)는 쥐는 핑거(finger)의 형태이며, 이것은 도 9 에서 실선의 윤곽으로 도시된 바와 같이 방추형 실 다발(28)의 튜브(28b)를 쥐는 직립의 위치로부터, 도 9 에서 점선의 윤곽으로 도시된 바와 같이 쥐는 핑거가 튜브(28b)의 내측 직경(28d)내에 오는 지점으로 추축 핀(80)을 중심으로 추축 회전하는 해제 위치까지 움직일 수 있어서, 튜브는 쥐는 핑거를 제거할 수 있다. 조절 노브(84)는 노브를 나사화된 샤프트상에서 회전시킴으로써 맞물림 또는 쥐는 위치와 맞물림 해제 또는 해제 위치 사이에서의 위치를 조절하도록 사용된다. 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게는 다른 다양한 록킹 메카니즘이 이러한 목적을 위해서 사용될 수 있다는 점이 명백하겠지만, 도시된 장치는 감긴 팩키지의 위치를 샤프트(26)상에 고정시키거나 또는 록킹시키는데 사용될 수 있는 메카니즘의 일 예이다.

도 10 에 있어서, 장력 조절 장치(62A-62L)의 열은, 감긴 팩키지 또는 방추형 실 다발(28)이 그 안에 배치되는 대응 또는 관련 챔버로부터 배향된 각 필라멘트의 장력을 조절하는데 적절한 열로서 도시되어 있다.

이제 장치의 작용이 설명될 것이다. 방추형 실 다발(28)은 케이블(FC)에 적용될 필요한 갯수의 필라멘트를 제공하도록, 요구되는 바에 따라서 필요한 갯수의 챔버 안으로 배치된다. 따라서, 만약 12 개의 필라멘트들이 그 어떤 주어진 케이블의 안으로 도입되는 것이 필요하다면, 방추형 실 다발(28)은 12 개의 챔버(18A-18L)들 각각의 안으로 배치된다. 각 방추형 실 다발(28)에 대해서, 필라멘트(F)의 자유 단부는 풀려나와서 작은 구멍(34a) 또는 개구(34b)를 통과하며 도어 또는 패널(34)은 자물쇠(38)에 의해서 폐쇄된다. 일단 도어 또는 패널(34)의 외측에서 각 필라멘트는 피그테일 유지 요소(40,42)와 같은 적절한 안내 요소들 또는 부재들 및, 필요한 바로서 그 어떤 부가적인 수의 안내 요소들과의 맞물림에 의해서 기계 축(Am)을 향하여 실질적으로 반경상 내측으로 안내된다. 다음에 필라멘트들은 설명된 바와 같이 장력 및, 감지 부재(44,46)를 통해 통과하며, 필라멘트들이 케이블(FC)의 안으로 도입되는 폐쇄 스테이션(S, 도 2)에 이른다.

도 3 및, 도 4 를 참조하면, 일단 도어 또는 패널(34)이 폐쇄되면, 작은 구멍(34a, 34b)에서의 매우 작은 개구를 제외하고는, 챔버가 실질적으로 폐쇄된다. 따라서, 장치의 회전 속도에 실질적으로 독립적으로, 챔버들의 내부는 실질적으로 공기 난류에 영향을 받지 않는다. 그러나 도 4 를 참조하면, 회전하는 동안에 필라멘트(F)는 항상 하방향을 향하는 중력(Fg)과, 기계 축(Am)에 대하여 반경상 외측으로 향하는 원심력(Fc)을 모두 계속해서 받게될 것이다. 원심력은 회전 질량과, 각속도의 제곱 뿐만 아니라 회전축으로부터의 거리의 곱의 함수이기 때문에, 필라멘트(F)에 작용하는 원심력이 기계의 증가된 회전 속도와 함께 증가될 것이라는 점은 명백할 것이다. 따라서, 예를 들면, 기계 축(Am)으로부터 대략 28.5 인치의 반경에서 500 rpm 이면, 필라멘트(F)에 작용하는 원심력은 필라멘트의 중량의 대략 206 배이다. 필라멘트(F)가 폐쇄 지점(S)에서 케이블에 의해 견인되면, 필라멘트내의 장력은 팩키지(28a)로부터 전체적으로 축방향으로 견인되거나 또는 당겨지도록 된다. 특히 도 4 를 참조하면, 필라멘트(F)가 도 4 에 도시된 바와 같이 원통형 팩키지로부터 시계 반대 방향으로 풀릴때, 필라멘트는 필라멘트(F)에 작용하는 원심력(Fc)이 필라멘트를 팩키지로부터 날아가게 하여 챔버의 원통형 벽(20)의 내측 표면에 대하여 던져지도록 하게 되는 지점에 도달함으로써, 지점(M)으로 접근하게 된다. 이것은 도 3 및, 도 4 에 도시되어 있다. 방추형 실 다발(28)은 회전하지 않기 때문에, 필라멘트는 팩캐지로부터 계속 풀려나게 되어 적용 지점에서 당겨질때 비틀리게 될 것이다. 이러한 이유로, 원통형 벽(20)의 내측 표면은 필라멘트가 팩캐지로부터 이탈하여 표면을 따라서 미끌어질때 필라멘트(F)상에 부적절하거나 또는 불필요한 마찰을 부여하지 않도록 완전히 매끄러워야 한다.

명백히, 챔버(18)내에서 필라멘트(F)에 의해 취해지는 특정의 경로는 필라멘트의 특정한 특성, 스티프니스(stiffness) 및, 연성등의 함수이다. 설명된 장치는 공기 난류에 의해서 쉽게 영향을 받는 특히 매우 얇고, 경량이며 부드러운 필라멘트를 적용하는데 유용하다. 보다 중요한 예에서, 작은 구멍(34b)이 사용될 수 있는데, 이는 필라멘트가 챔버로부터 제거되기 전에 보다 긴 필라멘트의 길이를 챔버(18)내에 유지하는 역할을 한다. 일단 필라멘트가 도어 또는 패널(34)에서 작은 구멍을 통과하면, 챔버 외측의 필라멘트(F)의 부분은 구조체가 기계의 축을 중심으로 회전할때 공기 난류를 받게 될 것임이 명백하다. 따라서, 필라멘트(F)가 통과되는 작은 구멍을 움직임으로써, 기계 축에 가까워질수록, 공기 난류에 의해서 영향을 덜 받게 된다. 그러나, 그러한 필라멘트가 공기 난류에 의해서 영향을 받는 정도까지, 공기 난류에 의해서 필라멘트에 부여되는 힘이 적절하게 보상되고 그리고 제어되는 것을 보장하도록 적절하고 충분한 갯수의 안내부가 챔버 외측의 경로를 따라서 제공될 필요가 있다.

본 발명에 의해서 고려되는 하나의 필라멘트는 100 % 의 케블러 49(Kevlar 49) 아라미드 방적사이지만, 이것은 본 장치에 의해서 적용될 수 있는 필라멘트 또는 섬유 유형의 한 예일뿐이다. 본 적용기내에서 적절하게 수행될 수 있는 다른 적절한 재료들이 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 명백할 것이다. 명백히, 재료가 단단할수록, 필요한 장력이 커지며, 재료가 질겨질수록, 그것이 공기 난류를 겪게 되는 것이 적어질 것이다. 어떤 쓰레숄드를 지나게 되면, 공기 난류에 의해서 부여되는 힘들이 재료의 단단함에 비해서 상대적으로 작으므로 도어 또는패널이 더 이상 필요하지 않다. 또한, 단독이며, 얇은 가닥이 공기 난류에 보다 큰 저항을 할 수 있는 반면에, 상대적으로 넓은 면적을 둘러싸는 많은 가닥으로 구성된 부피가 큰 섬유는 보다 높은 공기 마찰을 초래할 수 있다.

매우 낮은 회전 속도에 있어서, 작은 구멍(34a)의 등가물을 운반하거나 또는 지지하기 위한 추축 회전되게 장착된 아암이 사용될 수 있다. 그러나 이것은 챔버의 하류측 축방향 단부의 대부분을 실질적으로 개방되게 한다. 그러한 아암은 케블러 필라멘트를 시행하는데 있어서 대략 150 rpm 에 이르기까지 작동할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 현저한 힘이 필라멘트에 가해지는 500 rpm 에서는, 장치가 훨씬 높은 속도에서 회전될 수 있도록 패널 또는 도어(34)가 실질적으로 챔버를 시일하게끔 사용되어야만 한다.

도어 또는 패널(34)의 사용에 의해서, 이러한 적용기들은 최대 500 rpm, 또는 개방된 아암의 작은 구멍 지지부로써 달성될 수 있었던 것보다 빠른 3 1/2 배 의 속도로 회전할 수 있다는 점이 밝혀졌다.

본 발명이 특정의 구현예와 관련하여 설명되었을지라도, 많은 다른 변형, 수정예 및, 다른 용도들이 당해 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명이 구현예의 특정한 개시에 의해서 제한되어서는 아니되며, 단지 첨부된 청구 범위에 의해서만 제한되도록 의도된다. 따라서, 예를 들면, 비록 도어 또는 패널이 챔버(18)의 하류 축방향 단부상에 도시되었을지라도, 이것은 필라멘트 안내부에서의 적절한 수정으로써 대향하는 하류측 단부상에 배치될 수도 있다.

본 발명은 필라멘트를 신장된 요소에 적용하는데 이용될 수 있다.

Claims (21)

1. 복수개의 필라멘트를 적용 스테이션에서 연속적인 신장 요소의 둘레에 적용하는 필라멘트 적용기로서,

   상기 적용 스테이션에서 기계의 축을 한정하는 프레임;

   적용 스테이션에서 신장 요소를 상기 기계 축을 따라서 안내하는 제 1 의 안내 요소;

   상기 기계의 축에 실질적으로 평행한 챔버의 축을 각각 한정하고 상기 기계의 축을 중심으로 회전하도록 상기 프레임상에 장착되는 복수개의 챔버로서, 각 챔버는 실질적으로 폐쇄되고, 그리고 챔버내로부터 필라멘트 재료의 감긴 팩키지를 삽입하거나 또는 제거하기 위한 개방 위치와 실질적으로 상기 챔버를 시일링 하여 상기 기계 축을 중심으로 회전할때 상기 챔버내의 공기 난류를 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 움직일 수 있는, 상기 챔버의 축방향 단부에 패널을 가지는 복수개의 챔버; 그것을 통해서 감긴 팩키지로부터 필라멘트가 제거될 수 있는 개구를 가진 상기 각각의 패널; 및, 신장된 요소의 둘레에 감거나 또는 그 안으로 도입하도록 관련된 개구로부터 상기 기계 축으로 각 필라멘트를 안내하는 제 2 의 안내 수단;을 구비하고, 챔버내의 관련된 감긴 팩키지로부터 필라멘트를 제거하는 것이, 필라멘트의 감긴 팩키지를 포함하는 상기 챔버들이 기계 축을 중심으로 회전할때, 공기 난류에 의해서 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 안내 수단은 상기 기계의 축과 전체적으로 동일한 공간에 있는 상기 프레임내에 관통 구멍 또는 채널을 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
3. 제 1 항에 있어서,

   장착 플레이트는 상기 프레임상에서 상기 기계의 축을 중심으로 회전하도록 장착되고, 상기 챔버들은 그와 함께 회전하도록 상기 장착 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 장착 플레이트는 실질적으로 원형이며 상기 챔버들은 상기 장착 플레이트의 주위를 따라서 장착되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
5. 제 4 항에 있어서,

   원주상으로 근접한 챔버들이 실질적으로 서로에 대하여 맞닿도록 치수화된 소정 갯수의 챔버들의 제공되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
6. 제 5 항에 있어서,

   12 개의 챔버들이 제공되며, 그들 각각은 상기 장착 플레이트의 원주상 원호의 대략 30°를 점유하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
7. 제 1 항에 있어서,

   각 패널은 관련 챔버의 반경상 최내측 부분에 움직일 수 있게 부착되며, 회전하는 동안에 상기 패널상에 작용하는 원심력은 상기 패널이 상기 챔버에 대하여 강제되어 폐쇄를 보장하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 패널들은 상기 챔버에 힌지로 연결되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
9. 제 1 항에 있어서,

   관련 패널상의 각 개구는 관련 챔버 축을 따라서 실질적으로 동일 공간으로 배치되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
10. 제 1 항에 있어서,

    부가적인 개구는 상기 언급된 제 1 의 개구와 상기 기계 축 사이에서 각 패널상에 제공되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
11. 제 10 항에 있어서,

    각 챔버는 정원(正圓)의 원통 형상을 가지고 각 부가적인 개구는 상기 챔버의 반경의 절반보다 작은 거리로 상기 언급된 관련 개구로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 챔버들이 상기 기계 축을 중심으로 회전할 때와 회전하지 않을때 상기 각 패널들을 관련된 챔버들에 고정시키기 위한 랫치 수단(latching means)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 2 의 안내 수단은 필라멘트를 움직일 수 있게 수용하는 유지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 유지 수단은 복수개의 이격된 피그테일(pigtail) 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 필라멘트의 장력을 제어하는 장력 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 필라멘트 안의 장력을 감지하기 위한 장력 감지 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
17. 제 1 항에 있어서,

    각 챔버는, 상기 챔버의 일 축방향 단부로부터 연장되고 관련 챔버의 상기 챔버 축과 실질적으로 동일 공간에 있는 전체적으로 수평한 샤프트를 가지는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 샤프트의 축방향 길이는 관련 챔버의 축방향 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 샤프트의 외측 직경은 상기 챔버 안으로 도입된 필라멘트 재료의 방추형 실 다발의 감긴 팩키지의 내측 직경에 실질적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
20. 제 1 항에 있어서,

    상기 챔버내로 도입된 필라멘트 재료의 감긴 팩키지 또는 방추형 실 다발을 움직임에 대하여 고정시키도록 그것을 록킹하는 록킹 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.
21. 제 1 항에 있어서, 필라멘트가 기계 부품에 걸리거나 또는 그 자체에 대하여 비틀리거나 또는 매듭지어지는 것을 방지하도록 상기 방추형 실 다발의 적어도 일 부분의 둘레의 개방된 공간을 채우도록 챔버 안으로 도입된 필라멘트 재료의 방추형 실 다발과 맞물리게 배치된 일치 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 적용기.