NO175470B

NO175470B - High-density filament winding and method for producing improved cross-sections and inner laying

Info

Publication number: NO175470B
Application number: NO902863A
Authority: NO
Inventors: George W Lecompte
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1994-07-11
Also published as: NO902863D0; KR940002209B1; NO175470C; NO902863L

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å danne en filamentvikling fra et filament av en gitt diameter på en spindel som har minst en radielt forløpende flens, omfattende å innpakke filamentet i en første innpakkingsretning med ytterste endevinding i kontakt med flensen for å dannet et filamentlag, og å reversere nevnte første innpakkingsretning for slikt filament for å danne ytterligere lag, idet hvert har en ytterste vinding som danner kontakt med flensen, hvorved en filamentvikling dannes. The present invention relates to a method for forming a filament winding from a filament of a given diameter on a spindle having at least one radially extending flange, comprising wrapping the filament in a first wrapping direction with the outermost end turn in contact with the flange to form a filament layer, and reversing said first wrapping direction of such filament to form further layers, each having an outermost turn which makes contact with the flange, whereby a filament winding is formed.

Denne oppfinnelse er relatert til EP-patent nr. 0300628. Forøvrig skal det vises til den kjente teknikk som hl.a. fremgår av US-patent 2734695 der det heskrives bruk av spor på en spindel for å lede en tråd til og hli viklet på spindelen. I DE-patentpublikasjon 2738665 heskrives det også bruk- av spor. This invention is related to EP patent no. 0300628. Otherwise, reference should be made to the known technique such as hl.a. appears from US patent 2734695 where it is mentioned the use of grooves on a spindle to guide a thread to and hli wound on the spindle. DE patent publication 2738665 also mentions the use of tracks.

I US-patent 1504005 omhandles en spindel eller spole der det ikke anvendes noe middel for å lede plasseringen av det første laget av tråd eller kabel på spindelen, og i en utførelse er det en glatt sylindrisk overflate for spolen. DE-patentpublikasjon 2836036 angir basislag med en fiber-diameter som er større enn den på fiberen som skal vikles på basislaget, og den andre basistråden har ikke sine anordnede vindinger adskilte. Fra DE patentpublikasjon 3201019 fremgår det av rekkefølgen som de forskjellige vindinger av fiber vikles av fra spolen at laget av fibervindinger som ligger mot spindelen ikke tjener som et føringslag. Basislaget dannes ikke før de andre lagene, men dannes i stedet delvis ved det tidspunkt som hvert hellende lag dannes. I DE-patentpublikasjon 3101126 er vist en løsning med glatt spindeloverflate uten noe middel for å lede viklingen av fiberen. FR patent 717497 viser en løsning der det ikke finnes et andre føringslag med anbragte vindinger adskilt, og der det heller ikke finnes basistråd som har en diameter som er mindre enn diameteren for fiberen som skal vikles over denne. Til sist nevnes EP-patentpublikasjon 207844 som kun viser spor for å lede viklingen av det første filamentlaget, og uten noen antydning om forholdet mellom diameteren for fiberen og diameteren for hasistråden. US Patent 1504005 discloses a spindle or coil where no means is used to guide the placement of the first layer of wire or cable on the spindle, and in one embodiment there is a smooth cylindrical surface for the coil. DE patent publication 2836036 discloses a base layer with a fiber diameter larger than that of the fiber to be wound on the base layer, and the second base thread does not have its arranged windings separated. From DE patent publication 3201019 it appears from the order in which the various windings of fiber are unwound from the coil that the layer of fiber windings lying against the spindle does not serve as a guide layer. The base layer does not form before the other layers, but instead forms partially at the time each sloping layer forms. DE patent publication 3101126 shows a solution with a smooth spindle surface without any means to guide the winding of the fiber. FR patent 717497 shows a solution in which there is no second guide layer with arranged windings separated, and in which there is also no base wire which has a diameter that is smaller than the diameter of the fiber to be wound over it. Finally, EP patent publication 207844 is mentioned which only shows traces to guide the winding of the first filament layer, and without any indication of the relationship between the diameter of the fiber and the diameter of the hasis wire.

Der finnes situasjoner hvor det er ønskelig å være i stand til å legge ut en metalltråd eller optisk fiber av betydelig lengde for bruk som en dataforbindelse. Eksempelvis innbefatter mange nåværende våpensystemer et utskutt missil med en tråd eller fiberoptisk dataforbindelse viklet på en bobine eller spole som legger ut med en meget høy hastighetstak under bruk. There are situations where it is desirable to be able to lay out a metal wire or optical fiber of considerable length for use as a data link. For example, many current weapon systems include a launch missile with a wire or fiber optic data link wound on a bobbin or coil that deploys at a very high velocity ceiling during use.

Flere kriterier må tilfredsstilles for å tilveiebringe en tilfredsstillende vikling som kan virke som en missil-dataforbindelse. For det første må all utlegging skje med et minimum av stramming på filamentet for å hindre brudd og i tilfellet av et optisk fiber endog å hindre mikro-bøyning som reduserer signaltransmisjon. Dernest bør viklingen være stabil for derved å tillate lagring uten kollapsing fra dens viklede konfigurasjon. Til sist bør viklingen være tett og kompakt for derved å ta så lite rom som mulig. Several criteria must be satisfied to provide a satisfactory coil that can act as a missile-data link. Firstly, all laying must be done with a minimum of tension on the filament to prevent breakage and in the case of an optical fiber even to prevent micro-bending which reduces signal transmission. Second, the coil should be stable to thereby allow storage without collapsing from its coiled configuration. Finally, the winding should be tight and compact in order to take up as little space as possible.

Visse av nåværende høyhastighetsfilamentavgivere har filamentet i ett lag anbragt mellom vindinger i hosliggende lag. Dvs. at et øvre filamentlag har sine vindinger anbragt i det spor som dannes mellom hosliggende vindinger i det underliggende filamentlag. For å opprettholde denne tilstand, blir i visse kjente utdelere hvert lag trinn-forskjøvet tilbake flere vindinger fra det underliggende laget. Dette resulterer i avsmalnede ender for viklingen hvilket reduserer volumetrisk virkningsgrad. Certain current high-speed filament emitters have the filament in one layer placed between turns in adjacent layers. That is that an upper filament layer has its windings arranged in the groove formed between adjacent windings in the underlying filament layer. To maintain this condition, in certain known distributors each layer is step-shifted back several turns from the underlying layer. This results in tapered ends for the winding which reduces volumetric efficiency.

En ulempe som særlig finnes ved sylindrisk lagdelte viklinger er friksjonstrekket på utleggingen som skyldes et ytre lag som fjernes fra et underliggende lag. En måte å redusere dette problem er å tilveiebringe en vikling som har utlegging fra innsideoverflaten av fiberviklingen, slik som vist i fig. 2A som ikke bare tilveiebringer uvanlig volumetrisk virkningsgrad, men tillater viklingen å bli lagret uten å bli utsatt for uønsket høye nivåer av strekk-påkjenning. Dette siste punkt er viktig, særlig for optiske fiberkabler som er utsatt for statisk tretthet og optisk signaldempning på grunn av belastninger som er påført av vikl ingen. A disadvantage that is found in particular with cylindrically layered windings is the friction drag on the laying which is caused by an outer layer that is removed from an underlying layer. One way to reduce this problem is to provide a winding which has a lay-out from the inner surface of the fiber winding, as shown in fig. 2A which not only provides unusual volumetric efficiency but allows the winding to be stored without being subjected to undesirably high levels of tensile stress. This last point is important, especially for optical fiber cables which are subject to static fatigue and optical signal attenuation due to loads imposed by the winding.

Kjente utledere med utlegging fra innsiden anvender en kurv-vevingslignende viklingsteknikk som resulterer i en vesentlig mengde av tomrom og som reduserer volumetrisk virkningsgrad. Known inside-out conductors use a basket-weave-like winding technique which results in a significant amount of void space and which reduces volumetric efficiency.

Dessuten vil den relativt store stigning for en slik vikling bevirke en tilsvarende stor modulasjon i den øyeblikkelige utleggingshastigheten som reduserer oppnåelig hastighet for en farkost ved en gitt filamentstyrke. Moreover, the relatively large rise for such a winding will cause a correspondingly large modulation in the instantaneous laying speed which reduces the achievable speed for a craft at a given filament strength.

Det er også ønskelig for viklinger, særlig viklinger der utlegging skjer fra innsiden, å ha rettvinklede ender. Imidlertid er tettpakkede viklinger med rettvinklede ender ikke lett å vikle og tidligere var de ikke oppnåelig ved hjelp av høyhastighets, automatiske teknikker. It is also desirable for windings, especially windings where laying takes place from the inside, to have right-angled ends. However, tightly packed windings with right-angled ends are not easy to wind and previously were not achievable using high-speed, automatic techniques.

De foregående problemer er blitt forverret ved problemet med overkrysninger. Overkrysninger har hittil strukket seg en full stigning ved hver overkrysningsregion av en viklings-vinding og/eller har resultert i viklinger med uregelmessige (ikke rettvinklede) ender. Se i denne forbindelse "Winding Long Slender Coils By The Orthocyclic Method" av Halder W.C. Aamot, Special Report 128, U.S. Army Materiel Command, februar 1969. Slike ukontrollerte overkrysninger har krevet hyppig manuell bearbeidelse eller justering for å mini-malisere vinklingsforstyrrelser, utbulninger og andre uregel-messigheter som kan hindre vellykket vikling og utlegging, og redusere volumetrisk virkningsgrad. The foregoing problems have been exacerbated by the problem of crossovers. Crossovers have heretofore spanned a full pitch at each crossover region of a winding turn and/or have resulted in windings with irregular (not right-angled) ends. See in this regard "Winding Long Slender Coils By The Orthocyclic Method" by Halder W.C. Aamot, Special Report 128, U.S. Army Materiel Command, February 1969. Such uncontrolled crossings have required frequent manual machining or adjustment to minimize angular distortions, bulges and other irregularities that can prevent successful winding and laying, and reduce volumetric efficiency.

Den foreliggende oppfinnelse tilsikter å løse de ovennevnte problemer, og i denne hensikt kjennetegnes den innledningsvis nevnte fremgangsmåte ved å vikle en basistråd for å danne et basislag på spindelen, idet nevnte basistråd har en diameter som er mindre enn nevnte diameter til filamentet, og i et ytterligere lag å vikle basistråden på spindelen over basislaget med anbragte vindinger adskilt, slik at det dannes et føringslag for filamentene som vikles over føringslaget i rommene mellom føringslagets vindinger. The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and to this end the initially mentioned method is characterized by winding a base thread to form a base layer on the spindle, said base thread having a diameter that is smaller than said diameter of the filament, and in a further layers to wind the base thread on the spindle over the base layer with placed turns separated, so that a guide layer is formed for the filaments that are wound over the guide layer in the spaces between the turns of the guide layer.

Ifølge ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten kan man for å oppnå den korrekte avstand mellom vindingene i førings-laget vikle ytterligere en føringstråd i side-ved-side forhold til den førstnevnte føringstråd, idet den ytterligere føringstråden fjernes og således etterlater et rom mellom hosliggende vindinger av den førstnevnte føringstråden. According to further embodiments of the method, in order to achieve the correct distance between the turns in the guide layer, an additional guide wire can be wound side-by-side in relation to the first-mentioned guide wire, the additional guide wire being removed and thus leaving a space between adjacent turns of the the former the guide wire.

Det kan være fordelaktig ved utførelse av fremgangsmåten å la den første føringstråden ha mindre diameter enn basistråden og la den andre føringstråden ha større diameter. It may be advantageous when carrying out the method to let the first guide wire have a smaller diameter than the base wire and let the second guide wire have a larger diameter.

I tillegg vil det, ifølge fremgangsmåten være fordelaktig å påføre et klebemiddel på filamentet, og fjerne de viklede basis- og føringsfilamentlagene som en enhet fra spindelen. Minst det innerste filamentlaget kan vikles separat fra de resterende filamentlag og blir separat fjernet forut for fjerning av de resterende filamentlag fra spindelen. Additionally, according to the method, it would be advantageous to apply an adhesive to the filament, and remove the wound base and guide filament layers as a unit from the spindle. At least the innermost filament layer can be wound separately from the remaining filament layers and is separately removed prior to removal of the remaining filament layers from the spindle.

Med fordel kan nevnte basis- og føringslag dannes av en enkelt kontinuerlig basistråd, idet basislaget vikles i en første retning, viklingsretningen så omsnus til å danne føringslaget, og endene av nevnte basistråd festes til spindelen. Advantageously, said base and guide layers can be formed from a single continuous base thread, the base layer being wound in a first direction, the winding direction then reversed to form the guide layer, and the ends of said base thread attached to the spindle.

Ifølge ytterligere utførelsesform av fremgangsmåten er basis-trådens diameter er en halvdel av viklingsstigningen. Et par flenser kan monteres på spindelen i adskilt forhold, og filamentlagene kan vikles med de ytterste endevindinger dannende kontakt med flensene. Videre kan føringslagets vindinger være adskilt fra hverandre med en hel viklingsstigning. According to a further embodiment of the method, the diameter of the base thread is one half of the winding pitch. A pair of flanges can be mounted on the spindle in a separate relationship, and the filament layers can be wound with the outermost end turns making contact with the flanges. Furthermore, the windings of the guide layer can be separated from each other by an entire winding pitch.

Ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes således en filamentvikling (f.eks. tråd, optisk fiber) der hvert lag har et flertall av vindinger som er lagt mellom vindinger på det underliggende lag, idet hver vindinger krysser over underliggende vindinger i minst to regioner. Hver kryssende filamentvinding har en fremføring i en krysningsregion som i alt vesentlig er på linje med en overkrysningsregion i det underliggende lag. Viklingen som dermed frembringes muliggjør oppnåelse av en vikling som har rettvinklede ender og forbedret volumetrisk virkningsgrad. The present invention thus provides a filament winding (e.g. wire, optical fiber) where each layer has a plurality of windings which are placed between windings on the underlying layer, each winding crossing over underlying windings in at least two regions. Each crossing filament turn has a feed in a crossing region which is substantially in line with an overcrossing region in the underlying layer. The winding thus produced makes it possible to obtain a winding which has right-angled ends and improved volumetric efficiency.

Disse viklinger kan lages ved hjelp av høyhastighets, automatiske maskinteknikker. En særlig fordelaktig bruk av viklinger som er beskrevet her og som er laget for utlegging fra innsiden, er å tilveiebringe en dataforbindelse fra et utskutt missil til dets utskytningssted. These windings can be made using high-speed, automatic machine techniques. A particularly advantageous use of windings described herein which are designed to be laid out from the inside is to provide a data link from a launched missile to its launch site.

Viklingsfremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter således å legge ned basis-trådlaget på spindelen over hvilken føringslaget dannes, idet føringlagvindingen legges i trådlaget og adskilt. Filamentviklingen dannes ved plas-sering i rommene mellom vindinger i føringslaget. The winding method according to the invention thus includes laying down the base thread layer on the spindle over which the guide layer is formed, the guide layer winding being placed in the thread layer and separated. The filament winding is formed by placement in the spaces between turns in the guide layer.

Det klebende bindemidlet tilføres filamentet når det vikles. Etter herding av bindemidlet blir flere filamentlag som kan kastes og som er lagt ned på føringstråden før det virkelige filamentet, fjernet, hvilket tillater viklingen å bli fjernet fra spindelen. På denne måte kan basislaget forbli på spindelen og kan anvendes på ny. The adhesive binder is applied to the filament as it is wound. After curing of the binder, several layers of disposable filament laid down on the guide wire before the actual filament are removed, allowing the winding to be removed from the spindle. In this way, the base layer can remain on the spindle and can be used again.

Føringstrådlaget kan legges ned ved hjelp av en bifilær teknikk der to tråder med avvikende diametere (f.eks. 6 og 3 mil over en 5 mil trådbasis) vikles side-ved-side og den større tråden fjernes, hvilket etterlater det ønskede gapet for mottakelse av filamentet. The guide wire layer can be laid down using a bifilar technique where two wires of differing diameters (eg 6 and 3 mil over a 5 mil wire base) are wound side-by-side and the larger wire is removed, leaving the desired gap for reception of the filament.

Oppfinnelsen skal nå nærmere beskrives med henvisning til de vedlagte tegningsfigurer. Fig. IA er et perspektivriss over en tidligere kjent vikling, og Fig. IB er en stilisert illustrasjon av ukontrollerte overkrysninger som fremkommer ifølge tidligere kjente viklinger. Fig. 2A er et perspektivriss over en innsideutleggings-filamentvikling, fig. 2B og 2C er stilisert visning av en vikling ifølge oppfinnelsen som har forbedrede overkrysninger og snittriss av samme, og fig. 2D er en stilisert visning av en alternativ viklingsgeometri. Fig. 3 er et sidevertikalriss av en spindel og vikling ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 er et sidevertikalriss av en spindel med fjernbare flenser. Fig. 5A og 5B er illustrerende riss av viklinger i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 6A og 6B er illustrerende riss som viser viklinger med offerlagene fjernet. The invention will now be described in more detail with reference to the attached drawings. Fig. IA is a perspective view of a previously known winding, and Fig. IB is a stylized illustration of uncontrolled crossovers that occur according to previously known windings. Fig. 2A is a perspective view of an inside lay filament winding, Fig. 2B and 2C are stylized views of a winding according to the invention having improved crossings and sectional view thereof, and fig. 2D is a stylized view of an alternative winding geometry. Fig. 3 is a side vertical view of a spindle and winding according to the present invention. Fig. 4 is a side elevation view of a spindle with removable flanges. Fig. 5A and 5B are illustrative drawings of windings according to the present invention. Figures 6A and 6B are illustrative drawings showing windings with the sacrificial layers removed.

Slik som her anvendt betyr "stigning" (pitch) den aksielle fremføring av viklingen som er knyttet til en vinding. As used herein, "pitch" means the axial advance of the winding associated with a turn.

Slik som anvendt her, betyr uttrykket "filament" optisk fiber, men kan også mere generelt innbefatte ledninger, fibre, rør, slanger og andre gjenstander som skal vikles. Ser man nå på tegningene og særlig fig. IA, er en filament-utdeler 10 ifølge den kjente teknikk vist med avsmalnet konstruksjon for å redusere trekk på filamentet 12 når det fjernes fra en ende. En første mangel er at den avsmalnede konstruksjonen ikke er volumetrisk effektiv. Dessuten, ettersom alternative lag vikles motsatt, foreligger spørs-målet om å opprettholde regelmessig overkrysningsgeometri for å oppnå en presisjonsfilamentvikling. Stiplede linjer 14 definerer området innenfor hvilket overkrysningene typisk skjer på en viklingsspole. As used herein, the term "filament" means optical fiber, but can also more generally include wires, fibers, tubes, hoses and other objects to be wound. If you now look at the drawings and especially fig. 1A, a prior art filament dispenser 10 is shown with tapered construction to reduce drag on the filament 12 when removed from one end. A first shortcoming is that the tapered construction is not volumetrically efficient. Also, as alternate layers are wound oppositely, there is the question of maintaining regular crossover geometry to achieve a precision filament winding. Dotted lines 14 define the area within which the crossovers typically occur on a winding coil.

Alternative viklingslag er blitt viklet som høyre og venstre spiraler, hvilket resulterer i at et filament krysser over et underliggende filament to ganger for hver vinding. Tidligere ble presisjonsfilamentvikling kun oppnådd ved å avbryte vikling for manuelt å justere (massere) overkrysninger eller risikere viklingsforstyrrelser som skyldtes ukontrollert overkrysningsmønstre. Et typisk overkrysningsmønster som er oppnådd tidligere er vist i fig. IB. Ikke bare kan feil-aktige overkrysninger (f.eks. stablet i en eller noen få posisjoner) forstyrre vikling, men de kan også hindre dannelse av rettvinklede ender som er ønskelig for anvendelser med utlegging fra innsiden. Alternate winding layers are wound as right and left spirals, resulting in a filament crossing over an underlying filament twice for each turn. Previously, precision filament winding was achieved only by interrupting winding to manually adjust (massage) crossovers or risk winding disturbances due to uncontrolled crossover patterns. A typical crossover pattern obtained previously is shown in fig. IB. Not only can improper crossovers (eg, stacked in one or a few positions) interfere with winding, but they can also prevent the formation of right-angled ends that are desirable for inside-layout applications.

Det skal nå vises til figurene 2A-2C som viser filament-viklingene ifølge denne oppfinnelse. Fig. 2A viser en vikling 16 for utlegging fra innsiden med to overkrysnings-regioner 18 og 20 og som har rettvinklede ender 22 og 24. Viklingen har en total sylindrisk form og filamentet 26 trekkes av fra spolens indre i hva som benevnes utlegging fra innsiden. Det vil sees at overkrysningsregionen roterer eller går foran om viklingen som fordeler potensielle overkrysningsoppbygninger i overkrysningsregionene. Fig. 2B og 2C viser den forbedrede overkrysningsløsning i nærmere detalj og særlig når de skjer i henholdsvis tett viklede og dypt anordnede versjoner. Fig. 4 viser en viklingsform 28 som er særlig fordelaktig for å utøve denne oppfinnelse, innbefattende en generelt sylindrisk spindel 30 med to fjernbare flenser 32 og 34 som er festet på de to endene av spindelen på en måte som tillater aksiell posisjon og helning å bli nøyaktig justert til den ønskede posisjon relativt mønsteret på spindelen. Hver flens har en flat flate 36 som strekker seg radielt vekk fra spindelens omkretsmessige overflate. Viklingsrommet 38 som er definert av den omkretsmessige spindeloverflaten og de to flensflatene 36 vil enten være rektangulære eller kvadratiske i tverrsnitt, avhengig av den aksielle avstand av flensene langs spindelen. En filamentvikling utviklet i rom 38 og som avrettes mot flater 36 vil inneha den optimale volumetriske virkningsgrad når alle andre ting er like. Reference will now be made to figures 2A-2C which show the filament windings according to this invention. Fig. 2A shows a winding 16 for laying from the inside with two crossover regions 18 and 20 and having right-angled ends 22 and 24. The winding has an overall cylindrical shape and the filament 26 is pulled off from the inside of the coil in what is called laying from the inside. It will be seen that the crossover region rotates or leads about the winding which distributes potential crossover structures in the crossover regions. Fig. 2B and 2C show the improved crossover solution in more detail and especially when they occur in tightly wound and deeply arranged versions respectively. Fig. 4 shows a winding form 28 which is particularly advantageous for practicing this invention, comprising a generally cylindrical spindle 30 with two removable flanges 32 and 34 which are attached to the two ends of the spindle in a manner which permits axial position and inclination to be precisely adjusted to the desired position relative to the pattern on the spindle. Each flange has a flat surface 36 extending radially away from the circumferential surface of the spindle. The winding space 38 which is defined by the circumferential spindle surface and the two flange surfaces 36 will either be rectangular or square in cross-section, depending on the axial spacing of the flanges along the spindle. A filament winding developed in space 38 and aligned against surfaces 36 will have the optimum volumetric efficiency when all other things are equal.

For de nærmere detaljer vedrørende en første utførelsesform av denne oppfinnelse skal det nå vises til fig. 3. Spindelen 30 sees særlig å innbefatte en første eller hovedomkrets-messig overflate 40 med en første diameter, en andre omkretsmessig overflate 42 med en andre diameter som er større enn den første, idet sistnevnte overflate er plassert hosliggende en spindelende og strekker seg over kun en relativt kort aksiell distanse. En konisk vegg 44 møter overflatene 40 og 42, idet vinkelen for forbindelsesstedet med 42 overskrider 90° . Det antas at en vikling skal lages av en optisk fiber 46. Før begynnelse med det optiske fiberens vikling og før lokalisering av flensene 32 og 34 på plass på spindelen, blir ett lag av en basistråd 48 spiral-viklet på spindeloverflaten 40, i alt vesentlig dekkende overflaten med den siste vikling 50 hevet noe på den koniske veggen eller leppen 44 som forkiler basistrådlaget fast på plass. Denne forkiling er alltid under eller nedenfor de deretter viklede føringslag og forstørrer derfor ikke flensene. Ved fullførelse av vinding 50 fortsetter basistråden å bli viklet tilbake på basislaget som danner et føringlag 52 hvor hosliggende vindinger anordnes med basislaget slik at de adskilles fra hverandre med én trådbredde. Basistrådendene festes ved hjelp av konven-sjonelt anker som eksempelvis (ikke vist) fast lokaliserer basis og føringslagene til spindelen. Flensene strekker seg over de første få vindinger av basis- og føringslagene ved hver ende som kan frembringe en viss uregelmessighet ved endene i den endelige viklingen. Et lite rom 54 eksisterer mellom flensenes indre overflate og de ytterste deler av føringslaget, hvilket tillater lett montering og fjerning av flensen uten å forstyrre enten førings- eller basislaget. For the further details regarding a first embodiment of this invention, reference should now be made to fig. 3. The spindle 30 is seen in particular to include a first or main circumferential surface 40 with a first diameter, a second circumferential surface 42 with a second diameter that is larger than the first, the latter surface being located adjacent to a spindle end and extending over only a relatively short axial distance. A conical wall 44 meets the surfaces 40 and 42, the angle of the junction with 42 exceeding 90°. It is assumed that a winding is to be made of an optical fiber 46. Before beginning the winding of the optical fiber and before locating the flanges 32 and 34 in place on the spindle, one layer of a base wire 48 is spirally wound on the spindle surface 40, substantially covering surface with the last winding 50 slightly raised on the conical wall or lip 44 which wedges the base wire layer firmly in place. This wedging is always under or below the subsequently wound guide layers and therefore does not enlarge the flanges. Upon completion of winding 50, the base thread continues to be wound back onto the base layer which forms a guide layer 52 where adjacent turns are arranged with the base layer so that they are separated from each other by one thread width. The base thread ends are attached using a conventional anchor which, for example (not shown), firmly locates the base and the guide layers of the spindle. The flanges extend over the first few turns of the base and guide layers at each end which can produce some irregularity at the ends in the final winding. A small space 54 exists between the inner surface of the flanges and the outermost portions of the guide layer, allowing easy installation and removal of the flange without disturbing either the guide or base layer.

På den motsatte side av spindelen er føringstråden i lag 52 forskjøvet med en basistråddiameter på grunn av fremførings-trinnene som har halv stigning. Dette resulterer i halv-viklings-stigningsgapet mellom flensoverflaten 36 og det optiske fiberelementet 46 i lag to 56. Ved hjelp av denne geometri vil hvert optiske fiberlags ender med en halv vinding støtte mot flensoverflaten 36, etterfulgt av en halv vinding, også støtende mot flensen, som heves opp til det neste laget. On the opposite side of the spindle, the guide wire in layer 52 is offset by a base wire diameter due to the half-pitch feed steps. This results in the half-turn pitch gap between the flange surface 36 and the optical fiber element 46 in layer two 56. Using this geometry, each optical fiber layer ends with a half turn abutting the flange surface 36, followed by a half turn also abutting the flange , which is raised to the next layer.

Fig. 5A er et illustrerende riss som viser både plan og f ilamentenderiss av en vikling laget på den måte som er beskrevet. For lettere forståelse er en del 58 av basis-trådens 48 lag vist uten dekkende lag, og likeledes er flere føringstråder etterlatt frilagt og benevnt som 60. Fig. 5A is an illustrative drawing showing both plan and filament views of a winding made in the manner described. For ease of understanding, a portion 58 of the base wire's 48 layers is shown without a covering layer, and likewise several guide wires are left exposed and designated as 60.

Under utvikling av den optiske filamentvikling 64 (fig. 3) blir et klebende bindemiddel påført filamentet som bevirker viklingen til å bli opprettholdt enhetlig. Ved fullførelse av viklingen, blir flensene fjernet og flere av de innerste optiske filamentlag 66 trekkes ut og ødelegges, hvilket tillater selve viklingen å bli tatt av spindelen (fig. 6A og 6B). Basistråd og føringslagene kan forbli på spindelen og kan anvendes på ny. Ikke bare forbedrer fjerning av de kastbare lag 66 viklingsfjerning fra spindelen, men reduserer også filament-strekkpåkjenninger som kan være blitt frembragt under vikling. During development of the optical filament winding 64 (Fig. 3), an adhesive binder is applied to the filament which causes the winding to be maintained uniformly. Upon completion of the winding, the flanges are removed and several of the innermost optical filament layers 66 are pulled out and destroyed, allowing the winding itself to be taken off the spindle (Figs. 6A and 6B). The base thread and the guide layers can remain on the spindle and can be reused. Not only does removal of the disposable layers 66 improve winding removal from the spindle, but also reduces filament tensile stresses that may have been generated during winding.

Resultanten, eller den endelige vikling som er benevnt som 68 har avrettede ytre overflater som gir et i alt vesentlig rektangulært tverrsnitt som er volumetrisk effektivt (fig. 2A). Dessuten, ettersom overkrysningene er symmetrisk anordnet, kan filamentutlegging under bruk gjøres fra innsiden av viklingen uten å utsette filamentet for for stor påkjenning eller frembringe mikrobøyning som er kjent for å redusere optiske signaltransmisjon. The resultant, or final winding designated as 68 has smoothed outer surfaces which provide a substantially rectangular cross-section which is volumetrically efficient (Fig. 2A). Also, since the crossovers are symmetrically arranged, filament laying in use can be done from inside the winding without subjecting the filament to excessive stress or producing micro-bending which is known to reduce optical signal transmission.

For den følgende beskrivelse av en andre utførelsesform av oppfinnelsen skal det nå vises til fig. 5B. Den primære forskjell fra den først beskrevne utførelsesformen er måten som føringstråden er lagt ned på basislaget for å oppnå det adskilte forhold som er nødvendig for å anordne filamentviklingen med en større diameter derimellom. Det første eller basislaget 62 kan dannes enten ved å vikle fra venstre mot høyre eller fra høyre mot venstre, bortsett fra at trådenden må festes til spindelen. Det andre laget eller føringslaget er dannet ved en "bi-filar" teknikk der to tråder, en tråd 70 med stor diameter og en tråd 72 med mindre diameter, er viklet side ved side til å danne hele laget. Tråden 70 med den større diameter blir så fjernet, hvilket etterlater tråden 72 med en mindre diameter anordnet i basislaget og adskilt til å motta det optiske fiber 46 i rommene mellom føringstråden. Den mindre tråden får så sine ender festet (ikke vist) og alt forøvrig forblir det samme. For the following description of a second embodiment of the invention, reference must now be made to fig. 5B. The primary difference from the first described embodiment is the manner in which the guide wire is laid down on the base layer to achieve the spaced ratio necessary to arrange the filament winding with a larger diameter therebetween. The first or base layer 62 can be formed either by winding from left to right or from right to left, except that the thread end must be attached to the spindle. The second layer or guide layer is formed by a "bi-filar" technique where two strands, a large diameter strand 70 and a smaller diameter strand 72, are wound side by side to form the entire layer. The larger diameter wire 70 is then removed, leaving the smaller diameter wire 72 arranged in the base layer and separated to receive the optical fiber 46 in the spaces between the guide wires. The smaller thread then has its ends attached (not shown) and everything else remains the same.

Selv om filamenter og basistråder av andre dimensjoner kan finnes fordelaktige, er utmerkede resultater oppnådd med et optisk fiber som har en diameter lik ca. 0,0254 cm, en basistråd lik 0,0127 cm, en tråd 70 med stor diameter lik 0,01524 cm og en føringstråd 72 med mindre diameter lik 0,00762 cm. Although filaments and base wires of other dimensions may be found advantageous, excellent results have been obtained with an optical fiber having a diameter equal to about 0.0254 cm, a base wire equal to 0.0127 cm, a large diameter wire 70 equal to 0.01524 cm and a smaller diameter guide wire 72 equal to 0.00762 cm.

Claims

1. Method of forming a filament winding from a filament (46) of a given diameter on a spindle (30) having at least one radially extending flange (32, 34), comprising wrapping the filament in a first wrapping direction with the outermost end turn in contact with the flange to form a filament layer, reversing said first wrapping direction of such filament to form further layers, each having an outermost turn which forms contact with the flange, whereby a filament winding is formed, characterized by winding a base thread (48, 62) to form a base layer on the spindle, said base thread having a diameter that is smaller than said diameter of the filament, and in a further layer to wind the base thread (52, 72) on the spindle over the base layer with arranged windings separated, so that a guide layer is formed for the filaments which are wound over the guide layer in the spaces between the windings of the guide layer.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that in order to achieve the correct distance between the windings in the guide layer, an additional guide wire (70) is wound in a side-by-side relationship to the first-mentioned guide wire (72), the additional guide wire (70 ) is removed and thus leaves a space between adjacent turns of the first-mentioned guide wire (72).

3. A method as set forth in claim 1 or 2, further comprising the steps of: applying an adhesive to the filament, and removing the wound base and guide filament layers as a unit from the spindle.

4. Method as stated in claim 1 or 3, characterized in that at least the innermost filament layer is wound separately from the remaining filament layers and is separately removed prior to removal of the remaining filament layers from the spindle.

5 . Method as stated in any one of claims 1, 3 or 4, characterized in that said base and guide layers are formed from a single continuous base thread, the base layer being wound in a first direction and that the winding direction is then reversed to form the guide layer, and that the ends of said base thread are attached to the spindle.

6. Method as stated in any one of claims 1 or 3-5, characterized in that the diameter of the base thread is one half of the winding pitch.

7 . Method as stated in any one of claims 1 or 3-6, characterized in that a pair of flanges are mounted on the spindle in a separate relationship, and that the filament layers are wound with the outermost end turns forming contact with the flanges.

8. Method as stated in any one of claims 1, or 3-7, characterized in that the windings of the guide layer are separated from each other by a full winding pitch.

9. Method as stated in claim 2 or 3, characterized in that the first guide wire is smaller in diameter than the base wire and the second guide wire is larger.