KR930007585B1 - 광섬유과 같은 섬유 물질의 플랫 코일을 권선하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광섬유과 같은 섬유 물질의 플랫 코일을 권선하기 위한 방법 및 장치

제1도는 본 발명에 따른 플랫 코일 권선장치의 개략도.

제2a도는 및 제2b도는 제1도의 플랫 코일 권선 장치의 측 단면도.

제3도는 마이크로-벤딩을 도시하는 실린더형으로 적층된 코일의 측단면도.

제4도는 분할 안내판의 측단면도.

1. 발명의 분야

본 발명은 일반적으로 실패(spool)에 섬유 물질을 권선(winding)하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 상세히 말하면, 플랫 코일(flat coils)의 평행 스택(tandem stack)으로 섬유 물질을 권선하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

관련 기술의 설명

여러가지 상황에서 섬유 물질에 크림프(crimp), 비틀림 또는 과잉-장력을 인가하지 않는 방법에서 미리 제조된 실패로부터 연장된 길이의 금속 와이어 및 공섬유를 고속으로 풀어줄 필요가 있다. 예를들어, 현대의 미사일은 발사시에 풀려지고 발사된 미사일과 발사국을 상호 연결하는 광섬유가 저장된 실패를 포함한다. 목표 상황 정보 및 미사이 유도 명령은 미사일의 비행과정의 전부 또는 일부에 걸쳐 광섬유 링크(fiber data link)를 통해 전송된다. 예를들면, 전형적으로 변압기의 권선 또는 방직 산업에서 사용된 것과 같은 종래의 실린더형으로 적층된 권선들은 광섬유에 대해서 완전히 만족스럽지 않고 사용중 여러 문제가 뒤따른다. 예를들면 실린더형으로 권선된 종래의 실패로부터 광섬유를 고속으로 풀때, 열을 발생시키고 광섬유에 손상을 입혀 광섬유 데이타 링크 고장 또는 바람직하지 않은 광학 신호 변조를 발생시킬 수 있는 높은 축방향 마찰 저항(high lateral friction drag)이 발생한다. 또한 창고 저장 및 온도 변환시, 권선 패턴이 붕괴 또는 슬럼프(slump)에 빠져 원활한 풀림 동작을 방해할 수 있다. 또한, 충돌 사이의 광섬유 교차영역의 실린더형 적층 권선에는 고유 조건이 있고, 이 요구 조건을 부가적인 광학 신호 손실을 발생시키는 "마이크로-벤딩(micro-bending)"을 발생시킨다.

실린더형으로 적층된 권선의 결함을 극복하기 위한 시도에서, 코일은 각각 나선형으로 권선된 일정한 길이의 광섬유로 이루어진 플랫 코일이 평행 스택을 이루도록 권선된다. 이 방법이 실린더형으로 적층된 권선의 상술한 결점을 극복하였으나, 지금까지 단일 연속 광섬유로부터 실용적이고 고속인 공정으로 플랫 코일을 제조하는 방법은 달성되지 않았다.

발명의 요약

본 발명의 주요 목적 및 목표는 단일 광섬유로부터 한쌍의 플랫 코일을 동시에 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

2-코일 권선 장치는 축에 장착되고 각각의 폭이 권선되는 단일 광섬유만을 엔에이블링시키는 제1 및 제2권선공간을 정하는 3개의 근접하게 배치된 평행안내판으로 구성된다. 긴 광섬유에서 1개의 코일 길이와 동일한 길이의 광섬유가 공급 실패에서 풀려지고, 이 광섬유는 1개 코일 길이의 광섬유의 내측 끝이 중앙안내판의 축 부군의 개구에 위치하는 상태로 저장(takeup) 실패에 일시 저장된다. 2개의 광섬유 권선장치는 각각 일시 저장된 광섬유를 취하여 제1권선 공간 내에서 하나의 플랫코일을 권선하고, 공급 실패로부터 광섬유를 취하여 제2권선 공간내에서 다른 하나의 플랫 코일을 권선한다. 2개의 플랫코일은 동시에 반대방향으로 권선되고, 가장 안족, 즉 중앙 안내판의 축 부근의 개구에서 연결된다.

플랫 코일을 권선한 후에, 안내판은 제거되고 형태 및 일체성을 유지하도록 접착제의 얇은 피막이 코일에 인가된다. 다른 방법으로는, 접착제가 억세스 슬롯(access slots)을 통하거나 안내판의 절취부(cut-out)를 통하여 코일에 직접 인가될 수 있다.

완료된 쌍의 플랫 코일은 축의 한쪽 단부로 밀려나고 한쌍의 추가로 코일이 상술한 바와같이 권선될 수 있으며, 이 과정은 필요한 수의 코일이 얻어질 때까지 계속된다.

양호한 실시예의 설명

권선된 광섬유 또는 금속 와이어가 실패로부터 매우 신속하게 풀려야 할 여러가지 경우가 있다. 예를들어, 어떤 종류의 미사일에서, 광섬유는 함선의 갑판, 항공기 또는 지상의 발사 터미날과 미사일을 상호연결한다. 미사일이 발사되면, 연속 광학 신호데이타 링크는 미사일애내의 실패로부터 풀려지는 광섬유에 의해 제공된다. 이 방법에서, 목표 추적 및 유도 계산은 상기 터미날에서 수행될 수 있고 명령이 광섬유로 제공되므로 미사일의 보드(board)에 모든 복잡한 계산 및 추적 장치를 포함할 필요성이 제거된다.

상기 방법을 실행하기 위한 상술한 권선 방법 및 장치가 모든 종류의 섬유물질을 권선하는데 유용하나, 이 방법 및 장치는 광섬유를 권선할때 특히 유리하고 이 점에 관련하여 설명한다. 제3도를 참조하면, 도시를 용이하게 하기 위하여 예를들어, 광섬유층(12)가 실린더형 타래(16)의 외부 표면에 실린더형층을 형성하도록 나서형으로 권선되고, 제2층(14)가 제1층 상에 유사하게 권선된 2개의 광섬유층(12 및 14)를 포함하는 종래의 실린더형으로 적층된 코일(10)이 도시되어 있다. 물론, 실제에서는 광섬유의 전체 길이에 따라 여러층이 생길 수 있다. 제1도에 도시한 바와같이, 광섬유가 타래의 우측 단부로부터 풀려진다고 가정하면, 광섬유가 풀려지는 지점이 좌측으로 진행할 때, 광섬유는 최외각층으로부터의 각각의 루프가 통과하는 지점의 일부분 또는 모든 하부 권선층을 접촉하도록 노출될 수 있다. 이 마찰 접촉은 광섬유상에 광섬유에 피해를 주거나 변형시킬 수 있는 저항(drag)을 발생시키므로, 광학 신호 전송 특성에 악 영향을 미친다.

실린더형으로 적재된 권선의 결점은 후향-나선형 하부층 위에 전향-나선형 외부층을 적층한 결과 발생하는 종종 "마이크로-벤딩"으로 불리우는 광섬유 벤딩이 있다. 이 마이크로-벤딩은 광섬유에 따른 신호전송을 감소시키는 상당한 신호 손실을 누적시킬 수 있다. 실제로 최대 밀도 권선을 달성하기 위하여(17)로 표시되는 광섬유의 마이크로-벤딩부는 인접 루프의 벤딩부와 상호 매우 근접하여 있다.

실린더형으로 적층된 권선부는 또한 장기간 저장하거나 상당한 온도 변화가 있는 상태에 있을때 붕괴 또는 슬럼프(slump)되는 경향이 있다. 이것은 바람직하지 않고 인접층의 광섬유가 서로 얽혀 풀림이 중단될 수 있다.

실린더형으로 적층된 코일의 단점을 방지하기 위하여, 본 발명의 기본 원리는 플랫 코일의 형상으로 광섬유를 권선하는 것으로서, 보다 정확하게는, 단일 연속 광섬유로부터 일련의 플랫코일들을 권선하는 것이다. 플랫-코일은 원리적으로 이전의 루프의 위에 각각의 광섬유 루프를 권선하여 이루어지고, 그리하여 1개의 광섬유 직경의 두께를 가지느 디스크형 코일로 형성된다. 종래에, 이러한 플랫 코일은 수평 표면에 광섬유를 수동 배치함으로써 제조되었다. 그러나, 다수의 플랫 코일이 요구될때, 만족한 속도로 플랫-코일 권선을 달성하는 효과적인 방법 및 장치가 없었다.

본 발명의 방법 및 장치를 명확히 설명하기 위해, 제1, 제2a 및 제2b도를 참조한다. 제1단계는 광섬유 공급 살패(20)로부터 1개의 플랫 코일을 형성하는 광섬유량과 동일한 길이의 광섬유(18)를 풀어내고, 일시저장 실패(22)에 상기 광섬유를 저장한다. 여기서 상세한 설명에 관계없이, 코일 형서 장치(24)는 공통축에 배치되고 각각 광섬유의 직경보다 미세하게 넓은 2개의 권선 공간(32 및 34)를 형성하도록 분리된 3개의 안내판(26,28 및 30)을 포함한다. 일시적으로 저장된 광섬유의 단부(36)은 중앙 안내판(28)의 축부근의 개구(38)내에 배치된다.

2개의 플랫 코일은 동시에 권선된다. 첫번째 코일은 일시 저장 실패(22)로부터 권선되고 두번째 코일은 광섬유 공급 실패(20)에서 직접 풀린다. 보다 상세히 말하면, 2개의 광섬유 권선장치(40 및 42)는 각각 안내판(26 및 28)사이의 공간내에 제1플랫 코일과 안내판(28 및 30) 사이의 공간내에 제2플랫 코일을 형성하도록 반대 방향으로 회전한다. 반대 방향으로 코일을 권선함으로써, 중앙 안내판 개구(38)에 배치된 내부 접속 광섬유는 예리하게 밴드되지 않는다. 2개의 인접하는 플랫 코일의 제조가 완료되면, 안내판들은 제거되고, 코일에 스프레이 또는 다른 방법으로 접착제의 얇은 피막이 입혀진 후 이들 2개의 코일들은 이전에 감겨진 코일(44)과 나란히 평행 스택되도록 권선 실패의 단부로 이동되거나 밀려난다.

제1도 및 제2b도를 참조하면, 플랫 코일을 형성하는 권선 골조(winding framework)는 일반적으로 서로 평행하게 배열되고 중공(hollow) 실린더형 축(46)에 일체를 이루며 함께 고정되는 3개의 원형 판(26,28 및 30)으로 구성된다. 이 판들은 각각 안내판의 개구내에 배치된 핀(54)에 의하여 함께 맞물려 고정된 2개의 반원형 부분으로 구성된다. 3개의 안내판들은 안내판(26 및 28)사이에 권선 공간(32) 및 안내판(28 및 30)사이에 권선 공간(34)를 제공하도록 축을 따라 일정거리 떨어지게 배치된다. 각각의 권선 공간(32 또는 34)는 광섬유(18)의 직경보다 약간 큰 폭으로 된다. 서로 마주보는 판(26 및 30)의 연부 부분은 후술하는 바와같이 권선중에 광섬유를 안내하기 위한 부드러운 표면을 제공하도록 경사지게 된다.

광섬유 권선장치(40 및 42)는 서로 동일하고, 따라서 이하에서는 하나의 권선장치(40)에 대하여만 상세하게 설명한다. 권선장치(40)은 전체 길이가 안내판의 반경보다 약간 긴 연장된 회전 부재이다(제1도). 안내판(26)의 바로 바깥쪽에서 축주위를 회전하도록 부재(40)의 한쪽 단부의 볼 베어링(58)이 축(46)에 설치된다. 권선 장치의 상부 단부는 장치의 회향측면에 장착된 제1홈 풀리(grooved pulley, 62) 및 안내판에 면하는 장치 측면상에 장착된 제2홈 풀리(64)를 갖는다. 구동모터(도시안함)는 선정된 방향, 즉, 제1도에 도시한 바와같이 시계 방향으로 권선장치(40)을 회전시키도록 연결된다. 권선장치(42)는 반대 방향(즉, 제1도에 도시한 바와같이 반시계 방향)으로 회전하는 것을 제외하고는 권선장치(40)과 동일하게 구성된다.

상술한 장치를 사용하는 제1단계에서, 1개의 플랫 코일을 형성하는데 필요한 길이의 광섬유(18)이 공급실패(20)에서 풀려지고 광섬유가 광섬유 권선장치(40 및 42)의 홈폴리(62 및 64) 주위에 배치되는 저장 실패(22)내에 일시 권선된다. 권선 실패에 일시 저장된 1개의 플랫 코일의 길이에 상당하는 광섬유의 내부 단부점(36)에 해당하는 광섬유(18)의 지점은 중앙 안내판(28)내의 개구(38)을 통과하도록 배치된다. 3개의 안내판(26,28 및 30)은 모두 축(46, 제2b도)에 장착되고 핀(54)에 의해 적소에 배치된다.

다음, 2개의 권선장치(40,42)는 2개의 플랫 코일이 완성될 때까지, 즉 제1플랫 코일이 안내판(26 및 28)사이의 공간(32)에서, 제2플랫 코일이 안내판(28 및 30)사이의 공간(34)에 완전히 감길 때까지 충분한 횟수로 상호 반대 방향으로 회전된다. 코일이 완성된 후 핀(54)가 빠지고, 2개의 플랫 코일은 접착제의 얇은 피막으로 덮혀지며(예를들어, 스프레이되며), 코일들은 축(46)을 따라 저장 부분(44)로 밀려난다(제2a도). 요구된 수의 플랫 코일이 얻어질 때까지 이 과정이 반복된다.

본 발명에 따르면, 인접한 플랫 코일을 상호접속하는 광섬유가 인장되거나 벤딩되지 않는 플랫 코일의 평행 스택으로 구성되는 코일 어셈블리를 형성하는 방법 및 장치가 제공된다. 이러한 코일 어셈블리의 광섬유가 풀릴 때 광섬유는 광섬유와 바로 아래의 권선사이의 접착에 의한 저항만 받는다. 플랫 코일은 바람직하지 않은 인장력 및 마찰을 받지 않고 광섬유가 마이크로-벤딩되지 않는다.

다른 접착제가 다수의 코일 어셈블리를 형성될때 광섬유 코일의 형상 및 일체성을 유지하는데 만족스러울 수 있으나, 양호한 결과는 실리콘 접착제의 혼합물에 의해 얻어진다. 판들을 제거한 후에 일시에 코일에 접착제를 인가하거나, 안내판을 제거하기 이전에 접착제를 인가할 수 있도록 각각의 안내판(26 및 30)에 슬롯 또는 절취부(cntouts, 70)이 제공될 수 있다.

본 명세서에 여러가지 실시예에 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 본 발명의 범위는 첨부한 특허 청구의 범위에 의해 정해진다.

Claims (10)

1. 필라멘트 공급기로부터 2개 이상의 플랫 코일을 포함하는 코일 어셈블리를 권선하는 방법에 있어서, 공급기로부터 1개의 플랫 코일을 권선하기에 충분한 길이의 필라멘트를 풀어내는 단계, 풀어낸 길이의 필라멘트를 제1방향으로 감아 제1플랫 코일을 권선하는 단계, 및 공급기로부터 직접 공급되는 필라멘트를 제1플랫 코일의 방향과 반대방향으로 감아 제2플랫 코일을 권선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2코일에 동시에 권선되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 공급기로부터 풀어낸 길이의 필라멘트가 제1코일내로 권선되기 전에 저장 실패에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 단일 연속 필라멘트 공급기로부터 2개의 플랫 코일을 권선하는 방법에 있어서, 중앙 안내판이 개구를 갖고 있는 3개의 파형 안내판을 제1 및 제2권선 공간을 형성하기 위하여 중앙 안내판이 개구를 갖고 있는 3개의 판형 안내판을 상호 일정거리 떨어져 마주보게 배치하는 단계, 필라멘트의 단부를 중앙 안내판 개구로 통과시키는 단계, 1개의 플랫 코일을 권선하기에 충분한 길이의 필라멘트를 공급기에서 풀고, 이 필라멘트를 중앙 안내 개구에 통과시키며, 저장 실패에 상기 길이의 필라멘트를 일시저장하는 단계, 제1코일을 형성하도록 제1권선 공간에서 제1방향으로 저장 실패의 필라멘트를 권선하는 단계, 제2플랫 코일을 형성하도록 제2권선 공간에선 공급기로부터 공급되는 필라멘트를 제1방향의 반대 방향으로 동시에 권선하는 단계, 및 판형 안내판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 제1 및 제2플랫 코일에 접착제를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제4항에 있어서, 필라멘트가 각각 필라멘트 직경과 동일한 광섬유이고 플랫 코일이 각각 필라멘트의 직경과 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 단일 필라민트로부터 한쌍의 플랫 코일을 동시에 권선하는 장치에 있어서, 하나의 축, 각각의 판형 수단이 축에 끼워지는 중앙 개구를 갖되 그중 2개의 외측 판형 수단이 중앙 판형 수단으로부터 이격하여 배치되어 제1 및 제2권선 공간을 정하고 중앙 개구수단은 축에 인접한 제2개구를 갖는 3개의 판형 수단, 제1권선 공간내로 긴 필라멘트를 권선하기 위하여 축 상에서 회전할 수 있도록 한 단부가 축에 저널(journaled)된 연장된 부재를 포함하는 제1필라멘트 권선 수단, 및 제2권선 공간에 추가의 필라멘트를 감고, 상기 제1권선 수단과 함께 상호 반대 방향으로 권선된 한쌍의 플랫 코일을 형성하기 위하여 축 상에서 제1권선수단과 반대방향으로 회전할 수 있도록 한 단부가 축에 저널된 연장된 부재를 포함하는 제2필라멘트 권선수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 판형 수단이 분리가능한 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 각각의 판형 수단의 분리가능 부분이 가동핀에 의해 해체가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 권선 공간이 각각 필라멘트 직경과 거의 동일한 폭을 각각 갖는 것을 특징으로하는 장치.