(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のインタリーフワインディングのための改良された方法であって、前記改良は、
ａ）張力付与デバイスまたは手段（２７，８４，１１４，１４０，１６０）であって、
（ｉ）少なくとも１つの固定エレメント（２９，８６，１１２，１８９）、
（ｉｉ）少なくとも１つの非固定エレメント（３１，９０，１１７，１３４，１４８，１６８）を含み、前記少なくとも１つの固定エレメントおよび前記少なくとも１つの非固定エレメントは、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の経路を定義し、
（ｉｉｉ）前記非固定エレメントが搭載され、それにより、第１の末端で、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の最長経路に対応する、そして第２の末端で、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の最短経路に対応する、経路に沿って前記非固定エレメントが往復移動することができる、ダンサーエレメントまたは往復アーマチュアデバイス（２８，８９，１１８，１２０，１２８，１４２，１４８，１６４）、および、
（ｉｖ）前記ダンサーエレメントまたは往復アーマチュア上に作用して、最長ライナ経路に対応する前記第１の末端の方へ前記非固定エレメントを付勢する、弦巻ばね（１３２）またはコイルばね（１５２）付勢手段（１３２，１５２，１７４）であって、前記付勢手段は、前記非固定エレメントの重量に対抗するように前記ライナ材料に緊縮性または張力を導入する、付勢手段、を含む、張力付与デバイスまたは手段、
ｂ）前記ライナ材料の張力の変化、および／または前記ライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度と前記ライナ材料が前記インタリーフワインディングプロセスで巻き取られる速度との変化を検出するための検出器またはセンサエレメントまたは手段（１３８，１８７，１８９）、および、
ｃ）前記ライナ材料が前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度を一時的に上昇または加速させる応答エレメントまたは手段、を含む、インタリーフワインディング装置の使用を含み、
前記方法は、前記ライナ材料の一時的速度上昇または加速が前記応答エレメントまたは手段によってもたらされるときに、前記ライナ材料の前記供給源と前記非固定エレメントとの間で張力の消失または弛みが生じ、前記張力の消失または弛みが、前記付勢手段に起因する前記ダンサーエレメントまたは往復アーマチュアの動きによって即座に吸収され、それにより、インタリーフワインディングプロセス全体を通じて、前記ライナ材料が巻き材料と結合される結合点で前記ライナ材料へのほぼ一定の張力が維持されるという事実によって特徴づけられる、改良された方法。
【請求項２】
前記応答エレメントは、前記ライナ供給源からの前記ライナ材料の供給または引出し速度を一時的に加速または上昇させるモータを含むかまたはそのモータと関連付けられる、請求項１に記載の改良された方法。
【請求項３】
前記ライナ材料の供給または引出し速度の前記加速または上昇中における前記ライナ材料の張力の変化も検出され、それにより、いったん張力が所定の限界に達したら前記加速または上昇は終了する、請求項２に記載の改良された方法。
【請求項４】
前記加速または上昇は、予め設定された期間中実行される、請求項２に記載の改良された方法。
【請求項５】
前記加速または上昇は、決められた量のライナ材料が剥離されるまで継続される、請求項２に記載の改良された方法。
【請求項６】
前記検出器またはセンサエレメントまたは手段は、オンオフ型手段であり、それにより、前記一時的な上昇または加速は、オンされたときに開始され、オフされたときに終了され、前記オンオフのイベントは、前記ライナ材料の張力、および／または前記ライナ材料が前記ライナ供給源から引き出されるまたは供給される速度と前記ライナ材料がワインディングに巻き取られる速度との変化に直接関連する、請求項２に記載の改良された方法。
【請求項７】
前記張力付与デバイスは、２つの固定エレメントおよび１つの非固定エレメントを備え、前記非固定エレメントは、前記ライナ材料の経路に沿って他の２つの固定エレメントの中間に位置する、請求項２に記載の改良された方法。
【請求項８】
前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される前記ライナ材料の速度の前記一時的な上昇または加速は、前記ライナ供給源と前記張力付与デバイスまたは手段との間の余分なライナ材料またはライナ材料の弛みに結果としてなる、請求項２に記載の改良された方法。
【請求項９】
前記巻き材料はプリプレグスリットテープであり、前記ライナはポリマ膜ライナである、請求項１に記載の改良された方法。
【請求項１０】
プリプレグシート材料をスリットテープトウにスリッティングする工程、および、各連続ワインディング間にポリマ膜ライナ材料を同時に挿入しつつ、各スリットテープトウを個々にワインディングする工程を含む、プリプレグスリットテープ製造の改良されたプロセスであって、前記改良は、
ａ）張力付与デバイスまたは手段（２７，８４，１１４，１４０，１６０）であって、
（ｉ）少なくとも１つの固定エレメント（２９，８６，１１２，１８９）、
（ｉｉ）少なくとも１つの非固定エレメント（３１，９０，１１７，１３４，１４８，１６８）を含み、前記少なくとも１つの固定エレメントおよび前記少なくとも１つの非固定エレメントは、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の経路を定義し、
（ｉｉｉ）前記非固定エレメントが搭載され、それにより、第１の末端で、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の最長経路に対応する、そして第２の末端で、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の最短経路に対応する、経路に沿って前記非固定エレメントが往復移動することができる、ダンサーエレメントまたは往復アーマチュアデバイス（２８，８９，１１８，１２０，１２８，１４２，１４８，１６４）、および、
（ｉｖ）前記ダンサーエレメントまたは往復アーマチュア上に作用して、最長ライナ経路に対応する前記第１の末端の方へ前記非固定エレメントを付勢する、弦巻ばね（１３２）またはコイルばね（１５２）付勢手段（１３２，１５２，１７４）であって、前記付勢手段は、前記非固定エレメントの重量に対抗するように前記ライナ材料に緊縮性または張力を導入する、付勢手段、を含む、張力付与デバイスまたは手段、
ｂ）前記ライナ材料の張力の変化、および／または前記ライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度と前記ライナ材料が前記インタリーフワインディングプロセスで巻き取られる速度との変化を検出するための検出器またはセンサエレメントまたは手段（１３８，１８７，１８９）、および、
ｃ）前記ライナ材料が前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度を一時的に上昇または加速させる応答エレメントまたは手段、を含む、インタリーフワインディング装置の使用を含み、
前記方法は、前記ライナ材料の一時的速度上昇または加速が前記応答エレメントまたは手段によってもたらされるときに、前記ライナ材料の前記供給源と前記非固定エレメントとの間で張力の消失または弛みが生じ、前記張力の消失または弛みが、前記付勢手段に起因する前記ダンサーエレメントまたは往復アーマチュアの動きによって即座に吸収され、それにより、インタリーフワインディングプロセス全体を通じて、前記ライナ材料が巻かれるスリットテープトウと結合される結合点で前記ライナ材料へのほぼ一定の張力が維持されるという事実によって特徴づけられる、改良された方法。
【請求項１１】
前記応答エレメントは、前記ライナ供給源からの前記ライナ材料の供給または引出し速度を一時的に加速または上昇させるモータを含むかまたはそのモータと関連付けられる、請求項１０に記載の改良された方法。
【請求項１２】
前記検出器またはセンサエレメントまたは手段は、トリガ型手段であり、それにより、前記ライナ材料が前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度の一時的な上昇または加速の期間および／または程度は、予め設定される、請求項１０に記載の改良された方法。
【請求項１３】
インタリーフワインディングプロセスにおいてストック材料をライナ材料とインタリーブするための、ライナ材料と巻かれるストック材料との結合点で前記ライナ材料の一定張力を維持するように構成されかつ整列される装置であって、前記装置は、
ａ）張力付与デバイスまたは手段（２７，８４，１１４，１４０，１６０）であって、
（ｉ）少なくとも１つの固定エレメント（２９，８６，１１２，１８９）、
（ｉｉ）少なくとも１つの非固定エレメント（３１，９０，１１７，１３４，１４８，１６８）を含み、前記少なくとも１つの固定エレメントおよび前記少なくとも１つの非固定エレメントは、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の経路を定義し、
（ｉｉｉ）前記非固定エレメントが搭載され、それにより、第１の末端で、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の最長経路に対応する、そして第２の末端で、前記張力付与デバイスまたは手段による結合点へのライナ材料の最短経路に対応する、経路に沿って前記非固定エレメントが往復移動することができる、ダンサーエレメントまたは往復アーマチュアデバイス（２８，８９，１１８，１２０，１２８，１４２，１４８，１６４）、および、
（ｉｖ）前記ダンサーエレメントまたは往復アーマチュア上に作用して、最長ライナ経路に対応する前記第１の末端の方へ前記非固定エレメントを付勢する、弦巻ばね（１３２）またはコイルばね（１５２）付勢手段（１３２，１５２，１７４）であって、前記付勢手段は、前記非固定エレメントの重量に対抗するように前記ライナ材料に緊縮性または張力を導入する、付勢手段、を含む、張力付与デバイスまたは手段、
ｂ）前記ライナ材料の張力の変化、および／または前記ライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度と前記ライナ材料が前記インタリーフワインディングプロセスで巻き取られる速度との変化を検出する検出器またはセンサエレメントまたは手段、および、
ｃ）前記ライナ材料が前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度を一時的に上昇または加速させる応答エレメントまたは手段、を備え、
前記装置は、前記ライナ材料の一時的速度上昇または加速が前記応答エレメントまたは手段によってもたらされるときに、前記ライナ材料の前記供給源と前記非固定エレメントとの間で張力の消失または弛みが生じ、前記張力の消失または弛みが、前記付勢手段に起因する前記ダンサーエレメントまたは往復アーマチュアの動きによって即座に吸収されるという事実によって特徴づけられる、装置。
【請求項１４】
前記検出器またはセンサエレメントまたは手段は、（ｉ）前記ライナ供給源から前記結合点までの前記ライナ材料長の変化を検出するスイッチまたはセンサ、または（ｉｉ）前記ライナ材料自体の張力の変化を検出するセンサ、を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記検出器またはセンサエレメントまたは手段の各々、および、前記応答エレメントまたは手段の各々は、独立して機械的デバイスまたはエレメントあるいは電子的デバイスまたはシステムである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記応答エレメントは、前記ライナ供給源と関連付けられるモータ（９８）を含むかまたはそのモータと関連付けられ、前記モータは、前記ライナ材料が前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度を一時的に上昇または加速させる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記ライナ材料が前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度の前記一時的な上昇または加速は、前記ライナ供給源と前記張力付与デバイスまたは手段との間の余分なライナ材料またはライナ材料の弛みに結果としてなる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ライナ供給源と関連付けられる前記モータは、前記検出器またはセンサエレメントまたは手段に応答して起動されるときを除いて前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される前記ライナ材料の速度に影響を及ぼさない受動的モータである、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記検出器またはセンサエレメントまたは手段は、トリガ型手段であり、それにより、前記ライナ材料が前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度の一時的な上昇または加速の期間および／または程度は、予め設定される、請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記検出器またはセンサエレメントまたは手段は、オンオフ型手段であり、それにより、前記一時的な上昇または加速は、オンされたときに開始され、オフされたときに終了され、前記オンオフのイベントは、前記ライナ材料の張力、および／または前記ライナ材料が前記ライナ供給源から引き出されるまたは供給される速度と前記ライナ材料がワインディングに巻き取られる速度との変化に直接関連する、請求項１３に記載の装置。
【請求項２１】
前記張力付与デバイスは、２つの固定エレメントおよび１つの非固定エレメントを備え、前記非固定エレメントは、前記ライナ材料の経路に沿って他の２つの固定エレメントの中間に位置する、請求項１３に記載の装置。
【請求項２２】
前記第２の末端は、前記ライナ材料が前記ライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度の前記一時的な上昇または加速が実行される点にまたはその近傍に対応する、請求項１３に記載の装置。
【請求項２３】
前記非固定エレメントの運動は、前記検出器またはセンサエレメントによって検出される、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１２年４月２７日に提出された米国仮特許出願第６１／６３９，２９７号および２０１２年１１月２８日に提出された米国実用新案特許出願第１３／６８７，０２２号の権利を主張するものであり、引用により両文献の内容全文を本明細書に組み込む。
【０００２】
［技術分野］
本願は、１つのワインディングを別のワインディングに直接重ねるのが望ましくない様々な連続ワインディング間のインタリーフライナ材料の改良された方法および装置に関する。具体的には、本願の教示により、第１の材料の連続ワインディングまたは層間にライナ材料の連続膜またはストリップを差し込みつつ、スプール、ボビン、または類似のコア要素の周りに、特にフィルムまたはストリップ状に各種材料を高速でワインディングすることができる。本装置および方法は、粘着性および／または流動性材料、特にプリプレグ材料、さらに特にスリットテープのワインディングにおける使用に特に適する。
【背景技術】
【０００３】
スプール、ボビン、または類似のコア要素の周りに各種材料をワインディングするための多数の方法および装置は、既知であり、広く利用可能であり、商業的にも実践されている。このようなワインディングは、典型的には、カーペットや新聞用紙などの大型ロール、ボウリボンやオープンリール式記録テープなどの平形コイル、または綴じリボン、コード、プリプレグスリットテープなどの螺旋または横断ワインディングの形状をとる。後者の場合、ワインディングは、スプールまたはボビンを中心に行われることが多く、その長さは、巻き材料の幅の何倍にもなり、ワインディングが進行するにつれ、繰り出される材料は、スピンドルの一端から他端へ前後に移動し、次第にスプールまたはボビンの周りに巻き材料の層を形成する。
【０００４】
上述のワインディングプロセスは、典型的には、１層を別の層に重ねることによって行われる。しかしながら、全ての材料が積層によるワインディングに適する、あるいは適用できるわけではない。具体的には、粘性、粘着性または接着性材料、あるいは、特に周囲温度以上で時間の経過と共に緩やかに流れる流動性材料から成る材料は、連続的に積層して巻かれることに適用できず、相互に接合するか、あるいは相互に変形する傾向がある。支持なしでのワインディングは、ワインディングプロセス、さらにはアンワインディングプロセスでの高張力により、巻かれる、あるいは繰り出される材料に破断が生じるおそれがあるため、巻き材料が物理的一体性または強度および／または屈曲性または伸張性に欠けるという問題もある。
【０００５】
これらの課題に対処するため、巻き材料の連続ワインディング間に挿入される、あるいは差し込まれるライナ材料を使用することは、一般的である。大抵の場合、これらのライナ材料の組成と物理的特性は、特定のワインディングプロセスの需要を満たすように選択される。例えば、粘性、粘着性および／または接着性材料のワインディングの場合、組成が非粘着性材料である、および／または表面が離型剤で処理されている、あるいは離型剤を塗布されている剥離ライナである、あるいは剥離ライナとしての役割を果たすライナを採用することが最も一般的であり、ライナ、処理、塗布特性のおかげで粘着材料がライナ材料自体に接着することは防止される。巻き材料が構造的支持または強度を必要とする場合、ライナは、織または不織繊維または繊維状材料、あるいは高強度ポリマ膜であってもよい。
【０００６】
インタリーフライナ材料用の装置も十分に既知であり、広く流通しており、商業的に使用されている。概して言えば、自由回転軸と複数のアライメントガイドエレメントを有するアンワインディングステーションが標準的ワインディング装置に組み込まれる。軸は、平形コイルまたはライナ材料のスプールを保持するように構成され、繰出しおよびアライメントガイドエレメントは、ライナ材料のストリップを巻き材料と位置合わせしながら、ライナ材料をアンワインディングステーションから巻き材料と結合されるワインディングステーションへと方向付けることによって、２つの層がスプールまたはワインディングと接触する時点よりも前の時点で相互に重なるように構成される。上述したように、典型的には、ライナのスプールが搭載される軸は、自由に回転する、すなわち、その回転は、最初の材料に巻かれる際にライナ材料の引張りまたは引出しによって生じるもので、モータ駆動ではない。これらのワインディング装置のいずれかが動作する速度を前提として、アンワインディングステーションを軸および／またはそこに搭載されるライナ材料のスプールの回転にわずかな抵抗を与える軸、手段、エレメント、または部品と一体化させる、あるいは関連付けることも一般的である。抵抗は非常に小さいため、ワインディングプロセスからの最小張力でライナ材料のアンワインディングを可能とするが、仮にワインディングプロセスが突然停止したとしても軸がライナ材料の付随するアンワインディングと共に自由に回転し続けることは防止される。
【０００７】
上記にかかわらず、抵抗手段としての利点は、装置が突然停止した場合に無制限のアンワインディングを防止すると共に、ライナ自体のアンワインディングに新たな問題をもたらす。具体的には、巻き材料のスプールが成長しライナのスプールが収縮するにつれて、ライナ材料を保持する軸の回転速度が上昇する。ここで、軸上の供給源が少なくなるにつれライナの需要がますます切迫するため、抵抗がライナの張力をさらに増大させるという悪影響が生じる。最低でも、この結果としてライナ材料が伸びて、および／またはよじれて、ライナ材料の幅を狭める、および／またはライナ材料と巻き材料との適切なアライメントを困難にする。最悪の場合、ライナ材料が破断して、ライナをワインディングエレメントに再供給するプロセスの停止を余儀なくさせる可能性がある。ワインディングプロセス全体の速度を低下することでこの問題を幾分か緩和できるが、ワインディングプロセスの低速化は、製造プロセス全体の効率に経済的な悪影響を及ぼす。
【０００８】
さらに、特定のインタリーフワインディングプロセスでは、例えば、巻き材料が構造上強固で、安定し、非接着性、非粘着性、非流動性である場合には、巻き材料と同じ幅のライナを使用できるが、ほとんどのインタリーフまたはインターライニングプロセスは、巻き材料よりもやや広いライナを使用しなければならない。これは、巻き材料が粘性、粘着性、または粘着性材料である、あるいは流動性材料またはワインディング、保管、取扱、輸送中、または使用前にクリープを起こす材料、特に螺旋または横断ワインディングプロセスを含む材料であるワインディングプロセスに特に当てはまる。接着性、粘性、または粘着性材料の場合、高速ワインディングプロセスや、繰り出し中のライナの張力増大のためにライナが狭まっている状況において、巻き材料の縁部とライナ材料の縁部との低い整合精度に対処するためには幅広のテープが必要とされる。巻き材料に浮きやクリープが生じている場合、幅広のライナは、材料がライナの縁部を通過して、下の層および／または隣接ワインディングと結合および／または変形するのを防止する。
【０００９】
しかしながら、プロセスが上記課題の一方または両方を含んでいようが、いずれにせよ、結局は最終生成物の処理速度と有用性に悪影響を及ぼす。具体的には、ワインディングプロセス全体の欠陥に対処するため、あるいは規格外れ製品を排除または低減するためにワインディング速度を調節しなければならないとすると、全体の効率とコストに悪影響が出る。同様に、材料が下の層または隣接ワインディングと共に結合または変形する場合、アンワインディングプロセスが大きくばらついたり、ワインディング自体が全て失われたりする可能性が高い。例えば、ある層またはワインディングが別の層またはワインディングと結合または変形する場合、その層が繰り出される間、結合または変形されるワインディングを破断する、あるいは単に繰り出せなくなる可能性が高い。前者の場合、巻き材料の全部または大部分が無駄になり、後者の場合、繰り出せないことで、巻き材料が使用される製造工程の完全停止につながる場合がある。当然ながら、全ての状況が上述したような壊滅的なシナリオを招くわけではない。しかしながら、あるワインディングが別のワインディングとわずかに結合することによって引き起こされる一見些細なかぎ裂きや引っかけでも繰り出される材料の大きさを変更したり欠陥を招いたりして、巻き材料から作成される最終製品の物理的特性に悪影響を及ぼす場合がある、あるいはまるで繰り出されたかのように材料の張力の変化を監視するセンサをトリガして、完全性と規格準拠特性を確保する材料検査のためにプロセスを停止させる場合がある。
【００１０】
ワインディングおよびアンワインディングプロセスは、改良され進歩してきたが、ライン速度にかかわらずライナ材料が巻かれる際に一定または略一定の張力を提供するインタリーフプロセスが未だに必要とされている。
【００１１】
また、特に接着性、粘性、粘着性および／または流動性材料のワインディングの際、ライナと巻き材料とのアライメント精度が高くかつ高速のワインディングを可能にするインタリーフプロセスも必要とされている。
【００１２】
最後に、流動性および／または接着性、粘着性、または粘性材料のワインディングにおいてもライナの幅を巻き材料の幅と同一または略同一とすることができる高速インタリーフワインディングプロセスも望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本教示によると、材料のインタリーフワインディングの改良された方法であって、該改良は、ワインディングプロセス全体を通じてライナ材料が巻き材料と結合される点（「結合点」）で一定ではないにせよ略一定のライナ材料への張力を維持する工程を有する、改良された方法が提供される。具体的には、改良されたインタリーフワインディング方法であって、該改良は、ライナ材料の張力の変化、および／またはインタリーフ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度とインタリーフ材料がワインディングプロセスで巻き取られる速度の変化を検出する工程と、該検出に応じて、結合点でのライナ材料への張力を維持するようにライナ材料がライナ供給源から引き出される速度を少なくとも一時的に調節する工程とを含む、改良されたインタリーフワインディング方法が提供される。速度の変化は、ライナ供給源から結合点までのライナ長の変化を検出するスイッチやセンサなど、またはライナ材料自体の張力の変化を検出するセンサによって判定することができる。ライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度の上昇または加速は、ライナ供給源と関連付けられる妨害または速度制御の低減または除去のように受動的であってもよいし、ライナ供給源からのライナ供給のモータ駆動による促進または加速のように能動的であってもよい。好適な実施形態では、ライナ材料の供給源は、巻かれたライナのスプールであり、ライナ材料の張力は、ライナ経路内のセンサまたはトリガ機構によって監視され、供給源とワインディングスプール間でライナの長および／または張力に変化があれば、ライナ材料のスプールの回転が上昇または一時的加速される。その上昇または一時的加速は、モータ駆動である。後者の張力の変化の場合、ライナ経路は、ライナ供給源とワインディングスプールとの中間に張力付与デバイスを含み、上昇または一時的加速によって生じるライナの弛みは、瞬時に巻き取られ、張力付与デバイスとワインディングスプールとの中間のライナ張力は、維持される。
【００１４】
本願の第２の態様によると、材料のインタリーフワインディングの改良された方法であって、該改良は、閉ループワインディングプロセスと、任意で、ワインディング動作全体を通じて結合点での一定ではないにせよ略一定のライナ材料の張力を維持しつつ、巻き材料とライナとを位置合わせする二重溝ローラエレメントとを採用する工程を有する、改良された方法が提供される。二重溝ローラの採用によって、プロセスは、二重溝ローラを採用しない同じシステムで製造される製品と比べて規格外れ製品が少ないことから実証されるように、より高精度かつ高速のワインディングを実行することができる。規格外れ製品は、ライナまたは巻き材料の一方のミスアライメント、あるいは隆起、張出し、皺などによって明示される。
【００１５】
本願の第３の態様によると、材料のインタリーフワインディングの改良された方法であって、該改良は、より高精度でライナの需要が少ない高速ワインディングを発揮し、該改良は、ワインディング動作全体を通じて結合点での一定ではないにせよ略一定のライナの張力を維持する工程と、巻き材料とライナとを位置合わせする二重溝ローラエレメントを採用する工程と、巻き材料と同一または略同一の幅を有するライナ材料を採用する工程とを有する。
【００１６】
本発明は、ワインディングプロセス全体を通じて結合点でのライナ材料の一定の張力を維持するように構成および整列されるエレメントを備えるインタリーフワインディングプロセス用の改良された装置も提供する。具体的には、巻き材料の供給源と、ライナ材料の供給源と、ワインディングエレメントとを備えるインタリーフワインディング用の装置において、ライナ経路と関連付けられ、ライナ供給源と結合点との中間に検出および調節システムが設けられ、検出および調節システムは、ライナの張力の変化、および／またはライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度とライナ材料がワインディングプロセスに巻き取られる速度の変化を検出し、該検出に応じて、ライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度を少なくとも一時的に調節する。検出および調節システムは、検出部品として（ｉ）供給源から結合点までのライナ長の変化を検出するスイッチまたはセンサなど、または（ｉｉ）ライナ材料自体の張力の変化を検出するセンサと、調節部品として（ｉ）ライナ供給源からのライナの供給と関連付けられ、ライナがライナ供給源から引き出される速度を少なくとも一時的に加速することのできるモータ、または（ｉｉ）ライナがライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度への抵抗を妨害または追加するために採用される装置の影響を低減または排除するコントローラと、を備える。好適な実施形態では、ライナ材料の供給源は、巻かれたライナのスプールであり、ライナ材料の張力は、ライナアンワインディングステーション自体を含めてライナ経路内のセンサまたはトリガ機構によって監視され、ライナの長さおよび／または張力の変化の検出時、ライナ材料のスプールの回転を上昇または一時的に加速させ、その上昇または一時的加速は、モータ駆動される。最も好ましくは、この装置は、ライナ供給源とワインディングスプールとの中間に張力付与デバイスをさらに備え、上昇または一時的加速によって生じたライナの弛みを瞬時に巻き取ることで、張力付与デバイスとワインディングスプールとの中間のライナの張力が維持される。
【００１７】
さらに別の態様によると、本願は、インタリーフ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度および／またはインタリーフ材料がワインディングプロセスに巻き取られる速度の変化を検出する検出器と、検出器に応答して、ライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度を少なくとも一時的に調節する速度調整装置と、を備えるインタリーフワインディングプロセスにおいて使用される検出および調節システムに関する。検出器と速度検出装置との相互作用により、巻き材料とライナとがワインディングのために結合される点（再度、「結合点」）で一定ではないにせよ略一定のライナ材料の張力を維持することができる。好適な実施形態では、検出および調節システムは、（ｉ）ライナ経路を画定する複数のローラであって、うち２つのローラはライナ経路に沿って２つの中間に位置する第３のローラに対して固定され、第３のローラは他の２つのローラから移動することによって２つの固定ローラ間に予め設定される、あるいはユーザによって決定される動作長のライナ経路を画定する第１の点と、固定ローラの一方または両方に近く、往復運動の第１の点と関連付けられる長さよりも短い、予め設定される、あるいはユーザによって決定される動作長のライナ経路を画定する第２の点との間で往復運動する複数のローラ、（ｉｉ）少なくとも２つの固定ローラ間のライナ経路の短縮またはライナ材料の張力の変化を示す第３のローラの移動を直接または間接的に検出する検出器またはセンサ、（ｉｉｉ）検出器またはセンサと関連付けられ、検出器またはセンサの一部を成す、あるいは検出器またはセンサに組み込むことができ、ライナ材料の供給と関連付けられるモータに直接または間接的に命令して、第３のローラの定義された移動に応答してライナがライナ供給源から繰り出される速度を少なくとも一時的に加速する応答エレメント、を備える。
【００１８】
応答エレメントは、ライナ材料の供給源と関連付けて直接または間接的にモータを動作させる、検出器と関連付けられるレバーなどの機械エレメントであってもよいし、直接または間接的にモータに電子信号を送信する、あるいは回路が検出器またはセンサと関連付けられ、第３のローラの移動が切断、または逆に連結または完了されるときにモータの動作をトリガする電子デバイスまたはシステムであってもよい。上述したように、第３のローラは、往復運動することができ、好ましくはライナ材料の供給速度の上昇または加速からライナ材料で生じ得る弛みが第３のローラによって巻き取られ、ライナ材料の張力または緊張が第３のローラと次の固定ローラとの間で維持されるように固定ローラから離れて付勢される。また、この往復運動は、ライナ材料の繰り出し速度の上昇または加速を停止するように構成されてもよい。例えば、第３のローラが固定ローラから離れるように後退すると、電気回路の始動時に、適宜回路を切断または始動して、先にトリガされていたモータの動作を停止することができる。
【００１９】
ライナ材料の緊張または張力は、往復または第３のローラと関連付けられる付勢手段を用いて維持され、その付勢手段は、他の力が加わらない場合に第３の非固定ローラを２つの第２の固定ローラから離れる地点に付勢する。例示の付勢手段は、弦巻ばね、コイルばね、空気圧シリンダ、釣り合い重りなどを含むがそれらに限定されず、好適な実施形態では、応答エレメントは、ライナ材料のスプールが搭載される軸と関連付けてモータを動作させる電子信号伝達手段である。
【００２０】
上記の改良された装置のさらに別の実施形態によると、改良された装置は、ワインディングエレメントと張力付与装置の往復または第３のローラとの中間に少なくとも１つ、好ましくは複数のローラエレメントをさらに備え、ローラは二重溝ローラである。好ましくは、該改良は、張力付与システムの第２の固定ローラとワインディングローラとの中間に少なくとも２つの二重溝ローラを使用することを含む。最も好ましくは、二重溝ローラは、閉ループ構造を有するワインディングシステムで採用される。二重溝ローラの使用を通じ、高い動作速度でも巻き材料とライナ材料とのアライメントおよびその一貫性を大幅に向上させることによって、ワインディングプロセス中のライナの縁部を超える巻き材料の伸長および／またはライナ材料のねじれで示されるような巻き材料とライナとのミスアライメントが排除されないまでも大幅に低減することが判明しており、さらには、より少ない欠陥でワインディングプロセスが高速化され、製造の速度と品質を向上させることができる。また、二重溝ローラの使用は、螺旋または横断ワインディングにおいても巻き材料と同一または略同一の幅を有するライナ材料の使用を可能とし、特にライナ要件の緩和によるコスト面でプロセス全体をさらに向上させる。
【００２１】
本明細書に記載の装置およびプロセスは、ライナまたはインタライナ材料が使用されるほとんどのワインディングプロセスに適用可能である。特に、巻き材料が流動性および／または接着性、粘性、または粘着性を示す材料であるプロセスに適用可能である。具体的には、本装置およびプロセスは、プリプレグ材料、特に、螺旋または横断ワインディングで巻かなければならない幅を有する材料のワインディングに特に適する。本教示は、プリプレグ材料、特に（トウ（ｔｏｗ）の軸に沿って）縦方向に平行な繊維を有する熱硬化性または熱可塑性含浸繊維材料のスリッティングおよびワインディングに特に適用可能かつ有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本明細書の一部を成す添付図面も併せて読むべきである。類似の参照符号は、様々な図面における類似の部分を指す。
【図１】図１は、本教示のインタリーフ装置を組み込んだ４個のヘッドプリプレグテープスリッティングおよびワインディング装置の概略側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本教示の好適な実施形態に係る閉ループインタリーフワインディング装置の概略側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの閉ループインタリーフワインディング装置の概略立側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本教示の好適な実施形態に係る閉ループインタリーフワインディング装置の別のアライメントの概略側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの閉ループインタリーフワインディング装置の概略立側面図である。
【図４】図４は、図２Ａの装置に採用される二重溝ローラの断面図である。
【図５】図５は、図３Ａの装置に採用される単溝ローラの断面図である。
【図６】図６は、本教示の好適な実施形態に係る閉ループインタリーフ横断ワインディング装置の概略側面図である。
【図７】図７は、第１の位置での図６の閉ループインタリーフ横断ワインディング装置の概略上面図である。
【図８】図８は、第２の位置での図６の閉ループインタリーフ横断ワインディング装置の概略上面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、インタリーフ張力付与装置のアーマチュアの移動の概略図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、インタリーフ張力付与装置のアーマチュアの移動の概略図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、インタリーフ張力付与装置のアーマチュアの移動の概略図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、インタリーフ張力付与装置のアーマチュアの移動の概略図である。
【図９Ｅ】図９Ｅは、インタリーフ張力付与装置のアーマチュアの移動の概略図である。
【図１０】図１０は、弦巻ばね系インタリーフ張力付与アーマチュアの概略上面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図１０の弦巻ばね系インタリーフ張力付与アーマチュアの伸長位置を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１０の弦巻ばね系インタリーフ張力付与アーマチュアの後退位置を示す図である。
【図１２】図１２は、コイルばね系インタリーフ張力付与アーマチュアの概略上面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１２のコイルばね系インタリーフ張力付与アーマチュアの概略後側面図である。
【図１３】図１３は、図１２のアーマチュアのコイルばね張力付与デバイスの断面図である。
【図１４】図１４は、空気圧／水圧式張力付与アーマチュアの概略上面図である。
【図１５】図１５は、図１４の空気圧／水圧式張力付与アーマチュアの部分概略背面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１４のピストンばね／空気式張力付与アーマチュアの３つの動作点を示す概略前面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１４のピストンばね／空気式張力付与アーマチュアの３つの動作点を示す概略前面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、図１４のピストンばね／空気式張力付与アーマチュアの３つの動作点を示す概略前面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、張力付与アーマチュアがデュアルスイッチ張力付与アーマチュア装置において一方の末端から他方の末端へ移動する様子を示す概略シーケンス図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、張力付与アーマチュアがデュアルスイッチ張力付与アーマチュア装置において一方の末端から他方の末端へ移動する様子を示す概略シーケンス図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、張力付与アーマチュアがデュアルスイッチ張力付与アーマチュア装置において一方の末端から他方の末端へ移動する様子を示す概略シーケンス図である。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、張力付与アーマチュアがデュアルスイッチ張力付与アーマチュア装置において一方の末端から他方の末端へ移動する様子を示す概略シーケンス図である。
【図１７Ｅ】図１７Ｅは、張力付与アーマチュアがデュアルスイッチ張力付与アーマチュア装置において一方の末端から他方の末端へ移動する様子を示す概略シーケンス図である。
【図１８】図１８は、「Ｕ」字状ガイドエレメントを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書と添付の請求項で使用される際、以下の用語は下記のような意味を有するものとする。
【００２４】
「流動性材料」は、適用／使用、取扱、保管、および／または輸送中に材料に加えられる可能性が高い温度下で（硬化または流動を招くように意図的に加えられる温度を除く）、および／または適用、取扱、ワインディング、保管、および／または輸送中に加えられる圧力下で（ここでも硬化または流動を招くように意図的に加えられる温度を除く）クリープする、流れる、または移動する固体、半固体、ゲル状、またはパテ状材料を指す。典型的には、流動性材料は、華氏約１２０度未満、より典型的には華氏１００度未満の温度で可視の物理的変化を伴わずにクリープする、流れる、または移動する、および／または流通ストックワインディングにおける自重でクリープする、流れる、または移動する材料である。
【００２５】
「インタリーフワインディング」という用語は、連続長のストック材料、特に熱硬化性またはプリプレグストック材料のトウが連続長のライナまたはインタライナ材料と結合され、スプール、ハブ、スピンドルなどの周囲に巻かれることによって、ストック材料がライナ材料によるワインディングで予め巻かれたストック材料と隔離または分離されるプロセスを指す。ワインディングの回転軸に垂直なワインディングは２つの螺旋、一方はストック材料、他方はライナ材料を示し、一方の材料層がそれぞれ他方の材料の連続層間に挟まれる。また、本明細書で使用されるライナとインタライナという用語は同じ意味で使用される。
【００２６】
「一定ではないが略一定の張力」および「一定の張力」という表現は、ライナ材料の横方向または軸横断の揺れおよび／またはねじれを防止するように、結合点でライナ材料に十分な緊張または正の張力が印加されていることを指す。好ましくはないが、張力のレベルが一定に維持されることを必ずしも意味しない。結合点またはその直前でライナトウに一定または略一定のレベルの張力を維持することは望ましいが、必要な緊張または正の張力がその点で維持される限り必須ではない。これに関し、後述するようにライナトウの張力レベルは、一部には、本教示に係るライナ張力付与装置の関数であると理解される。ライナ材料の緊張を維持することで、ワインディングの不均等、弛み、または凹凸の生成および／またはライナとストック材料とのミスアライメントを防止できないまでも最小限にとどめることができる。概して言えば、ライナの張力は、後述するようにライナ張力付与装置と関連付けられる付勢手段およびライナ材料の物理的特性の関数によって確定される、および／または関数である所定のレベルを超えてはならない。
【００２７】
本教示は、材料のインタリーフワインディングの改良された方法および装置に関し、ライナと巻き材料が結合される点（「結合点」）の前でライナ材料の経路にライナ張力付与装置を組み込むことを含み、ライナ張力付与装置は、結合点および／または結合点の直前でライナ材料の緊張または正の張力を維持するように構成される。具体的には、張力付与装置は、ａ）巻き材料と結合される間のライナ材料の張力の変化、および／またはｂ）インタリーフ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度とインタリーフ材料がワインディングプロセスに巻き取られる速度の変化を検出し、検出された変化が所定のまたは予め設定された限界を超過すると、張力付与装置は、ライナ材料がライナ材料供給源から引き出されるおよび／または結合点まで繰り出される速度の調節、好ましくは一時的加速を直接または間接的に実行させる。
【００２８】
本教示の装置および方法は、ライナが必要である、あるいは望まれるどのワインディングプロセスにも適用可能であるが、巻かれる材料が流動性および／または接着性、粘性、または粘着性材料であり、シート、ストリップ、ロープなどの形状をとる材料のワインディングプロセスに特に適用可能である。具体的には、本装置およびプロセスは、プリプレグ材料、すなわち織および不織繊維材料などの熱硬化性樹脂または熱可塑性含浸繊維材料のワインディングに特に適する。特に、本教示は、限定はしないがエポキシ、シアン酸エステル、ビスマレイミド、フェノール、ポリイミドなどの硬化性樹脂で含浸された典型的には炭素繊維の単方向繊維のマスタロール（親ロールとしても既知）を含む「連続」マスタシートを備えるプリプレグ材料のスリッティングおよびワインディングプロセスに適用可能である。スリット製品は、「スリットテープ」として従来知られる。
【００２９】
本教示の理解を深めるため、４個のスプールステーション１０を有する例示のスリッティングおよびワインディングシステム１を示す図１に注目する。便宜上、スリットテープ、すなわちプリプレグ材料の薄ストリップに変換されるプリプレグ材料に関して説明している。しかしながら、上述したように、本プロセスおよび装置は、スリッティングおよびワインディングが可能などの材料、特にインタライナを必要とするどの材料にも適用可能である。さらに、該装置およびプロセスは、最も重要かつ基本的なエレメントについて説明しているが、当業者であれば、追加のローラ、ガイドエレメント、駆動モータなど、適切な動作に必要なその他多くの部品およびエレメントが実際のシステムに存在していると理解するであろう。
【００３０】
図１に示すように、該プロセスは、２つの主要動作センターである変換センター２と、ワインディングセンター３とを有する連続的な端末間プロセスである。プロセス全体は、プリプレグ材料２１のマスタロール５から始まり、本図では、スリットテープの各ワインディングの中間に連続長のライナ材料２４を有するスリットテープ２２の４個のスプール２６で終わる。これらの２つの端部の間には、プリプレグ材料２１をスリットテープ２２に変換する様々な動作と装置だけでなく、必要に応じてローラ、張力コントローラ、ガイドエレメントなどの多数の補助エレメントが設けられる。それらのエレメントのいくつかのみを図示し、図示していないエレメントが多くあるが、当業者にとっては自明である。
【００３１】
変換センターは通常、スプライシング動作とスリッティング動作の２つの動作を好ましくはこの順番で行う。後述するように、スプライシング動作は任意であるが、スリットテープの製造にとって特に重要である。図示するプロセスでは、プリプレグ材料２１がマスタロール５から繰り出されると、最初にスプライサ６に対面する。スプライサは、あるマスタロールが尽きたときにその終端を別のマスタロールの始端につなぐことによって、連続動作とマスタロールの長さに関係なく所定の長さのスリットテープのスプールの製造とを可能にするように採用される。スプライサは、典型的には、スプライシングを簡易化する加熱および加圧エレメント（図示せず）を備える。スプライシングステーションは、好ましくは、各マスタロールの後端および／または前端をきれいに整える、マスタロールを同一または異なるスリッティング材料の新たなマスタロールと交換する、あるいはライナ材料、ポリマ膜、または不織ポリマ繊維シートなどの充填材料ロールを挿入する、以後の使用に備えて装置のプライミングを行いつつスリッティングおよびワインディング対象材料のスリッティングおよびワインディング動作を完了させるため、ナイフ、クールレーザ、マイクロナイフなどの切断手段も組み込むことができる。最後のケースは、典型的には装置の運転停止の準備の際に実行される。装置をプライミングすることによって、経路は既に充填材料でプライミングされているため、新たな材料を使用してシステムを再始動する際に装置全体に新たな材料を手動で供給する必要はない。実行する必要があるのは、スリッティング材料の新たなロールを充填材料とつないで、システムを動作させることだけである。プライマ材料は、新たな材料を、システムを通してワインダに導く。
【００３２】
スプライシング動作を実行していないとき、スプライシングステーションは、単に通過ステーションであり、スプライシングステーションの構造は、シート材料がスリッティングステーション７に入るときにシート材料の適切なアライメントを支援するにすぎない。具体的には、スプライシング動作またはプロセス自体に関連付けられるスプライシングステーションのエレメントは、典型的には、プリプレグシート材料の経路から後退または撤退し、スプライシングが行われるときに前進してプリプレグシート材料と接触するだけである。スプライシング技術とその関連エレメントおよび装置は十分既知であり、複数の供給源から市販されているため、さらなる詳細と説明は不要である。
【００３３】
変換センターでプリプレグ材料が対面する第２の動作は、スリッティング動作である。これは、プリプレグ材料をスリットテープ２２の所定数のトウにスリッティングするスリッタ７によって達成される。スリッティングは、例えば高精度高強度刃、クールレーザ、マイクロナイフ、ダイヤモンドナイフなどのスリッティングされる材料に適した既知の方法を用いて行うことができ、プリプレグ材料の場合、ナイフまたは刃システムを用いて切断するのが好ましい。このようなシステムは十分既知であり、市販されているため、さらなる詳細と説明は不要である。
【００３４】
変換センター２とワインディングセンター３との中間には、ローラ、ガイドポスト、ガイドエレメント、位置決めエレメント、張力コントローラ、アライナなどの複数のアライメントエレメントが存在し、それらは全て公知であって従来のワインディングシステムに採用されている。これらのアライメントエレメントは、スリットテープの各トウをスリッティングステーションから適切なワインディングステーション、最終的には目的のスプールまたはスピンドルエレメントまで、好ましくはこの経路全体を通じてスリットテープ上の一定の張力を維持しつつ方向付ける役割を果たす。必ずしも全てのシステムがこれらのエレメントを採用するわけではない。例えば、広いスリットテープ、すなわち平形コイル状に巻かれた、通常幅３インチ以上のスリットテープを巻くように構成されるシステムは、図１に示すような細いスリットテープ、すなわち横断して巻かれた幅３インチ未満のスリットテープを巻くシステムよりも上記のエレメントが少なくてよい。幅広テープは、典型的には、最小限のテープ転送で、スリッタの出口端に対向する単軸に搭載されるスプールまたはリールに巻き取られる。
【００３５】
逆に、図１に示すような狭いスリットテープの場合、スプールステーションまたはワインディングステーションは、典型的には、１つまたはそれ以上の縦壁または支持構造に搭載され、各壁または支持構造上のワインディングステーションは、好ましくは同一平面上にある。同一平面関係は、特に充填スプールへの迅速なアクセスと取外しが可能になるために好ましい。よって、アライメントエレメントは、スリッタを出る略水平の同一平面関係からワインディングセンターに到達する積層または縦型関係へとスリットテープトウを再整列させる。さらに、図１に示すスプールステーションのアライメントは線形であるが、一方が他方の動作を邪魔しない限り、縦壁または支持部のスプールステーションのアライメントに関する制約はないと理解される。例えば、スプールステーションは重ねられる複数の列としてもよいし、上側と下側に互い違いにしてもよい。いずれにせよ、上述したように、システムは、スリットテープを位置合わせして、スリットテープに損傷を負わせたり、スリットテープを縦軸に沿ってねじらせたりすることなく、スリッタからスプールステーションまで効率的で遮断されない経路を提供する役割を果たす多数のアライメントエレメントを備える。
【００３６】
本改良に関連するスリッティングおよびワインディングシステム１のキーセンターは、ワインディングセンター３である。ワインディングセンターは、スプール２６のスリットテープ２２のワインディングと、スリットテープ２２の各ワインディング間へのライナ材料２４の差し込みという２つの主要機能を有する。このプロセスは、典型的には、それぞれが縦壁または支持構造（図示せず）に搭載または支持される複数のスプールステーション１０によって達成される。通常、各スプールステーションは、スプール、スピンドル、またはボビンを搭載し、周囲にスリットテープが巻かれる軸を備え、その軸は回転軸中心に回転するため直接または間接的に駆動モータに装着または係合される。
【００３７】
各スプールステーションで、スリットテープは複数のローラによってスプールに誘導され、位置決めローラ１６は結合点にスリットテープを供給し、アライメントローラ１８はスリットテープをライナと結合させるように位置合わせし、配置ローラ２０は結合されたスリットテープとライナをスプールに配置する。同時に、ライナ装置１３はライナ材料供給源１２からライナ材料２４を供給し、結合のためライナ材料とスリットテープ２２を位置合わせする。本教示によると、ライナ装置はライナ張力付与装置１４をさらに備える。図１に示す特定のライナ張力付与装置を図２Ａおよび図２Ｂ（後述する）でさらに明瞭に示す。しかしながら、ライナ張力付与装置は、本明細書で教示するものとは別の形状やイテレーションをとることができると理解すべきである。
【００３８】
上述したように、本教示の改良されたプロセスおよび装置の主要な中心エレメントは、ライナ張力付与システムである。実質上、任意数の十分既知な市販のエレメントを組み合わせ、あるいは改造して、その組み合わせを既存のインタリーフワインディングシステムに組み込むことで、ライナ材料の張力の変化および／またはライナ材料の繰出し速度および巻取り速度の変化を検出し、所定パラメータの検出に応答して直接または間接的に、ライナが供給源から供給されるまたは引き出される速度を少なくとも一時的に変更する機能を果たし、巻き材料、一般的にはスリットテープとの結合時またはその直前までライナ材料の緊張または一定の張力を維持する。最も簡易なイテレーションでは、ライナ張力付与システムは、検出器手段、応答手段、張力付与手段を備える。
【００３９】
検出器手段は、結合点またはその前でライナ材料の張力の変化を検出する、および／またはライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度と比較してワインディングスプールによるライナの繰出し速度の変化を検出するように構成される。好ましくは、検出器手段は、所定のパラメータ、限界、またはトリガを備え、あるいはそれらと関連付けられ、それらが満たされた時点で、直接または間接的に応答手段を始動させる、応答手段に信号を送る、あるいは応答手段に指示を出して、後述するようにライナ材料がライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度を少なくとも一時的に加速させる。最も好ましくは、いったん第２の予め設定されたパラメータまたはトリガが検出器手段またはパラメータによって検出される、あるいは応答手段を始動させるトリガがもはや存在しない、すなわち、ライナ材料の供給加速によって修正される場合、ライナ材料の繰出しまたは引出し速度の加速を停止するように、検出器手段と応答手段とは相互接続される。通常、検出器手段は、検出器手段が組み込まれる特定のインタリーフワインディングシステム、および張力付与装置の具体的な設計とエレメントに応じて１つまたはそれ以上のスイッチ、センサなどを備える。
【００４０】
適切なセンサは、ライナ材料のトウの張力を検出するトランスデューサおよび荷重セル張力検出器、シングルおよびトリプルローラ張力トランスデューサ、歪みゲージセンサなどである。あるいは、センサは、アンワインディングユニット、例えばライナ材料のスプールが供給される軸などに組み込むことができ、ライナ材料の引出しまたは引張り速度の上昇を検出するように構成される。このようなセンサは、スプールワインディングモータまたは軸に組み込んで、ワインディングプロセスの抵抗の増加を検出することもできる。しかしながら、この構造は、抵抗が巻き材料の供給源にとって問題となり得るためにさほど望ましくない。
【００４１】
電子および機械スイッチ、特に電子の目、電極、または電気接点も本願に適する。これらの実施形態では、張力付与装置は、１つまたはそれ以上の固定エレメントと、１つまたはそれ以上、好ましくは１つのみの非固定エレメントとを有する。これらのエレメントは、ローラ、ガイド、ピン（ライナを引っかからずに、好ましくは配向を維持したまま通過させることのできるもの）の形状をとることができる。固定エレメントは、少なくとも１つのスイッチエレメントを備え、あるいは含み、非固定エレメントの限界、２つある場合は非固定エレメントの複数の限界を画定する。具体的には、第１の固定エレメントである主固定エレメントは、ライナ供給源と結合点との間の最大ライナ張力／最小ライナ長に対応する「上昇（ａｄｖａｎｃｅｄ）」位置に配置される。第２の固定エレメントである副固定エレメントは、もしあれば、ライナ供給源と結合点との間の最小ライナ張力／最大ライナ長に対応する「後退（ｒｅｔｒａｃｔｅｄ）」位置に配置される。後退位置は、典型的には、休止モード、すなわち非動作モードのシステムに一致する位置である。あるいは、最も一般的には、後退位置は、ライナ供給源と結合点との間のライナ長が最大動作不能長である動作モード（休止モードであってもよい）におけるシステムと一致する。非固定エレメントは、ライナ材料の張力および／または長さと関連付けられ、後退位置に向かって付勢され、スイッチまたはセンサの一部を備えていても備えていなくてもよい。張力が低いとき、あるいはライナ供給源と結合点との間のライナ材料長が最小長またはそれに近い場合、非固定エレメントは、副固定エレメントまたはその近傍に配置され、副固定エレメントがないときは後退位置に配置される。逆に、ライナ張力が高くライナ材料長が短い場合、非固定エレメントは、上昇位置またはその近傍に位置される。しかしながら、概して言えば、ライナ供給速度とワインディングプロセスからの巻取り速度とを一致させるのが困難であるため、非固定エレメントは、上昇位置に向かって次第に移動する傾向にある。
【００４２】
処理中、非固定エレメントは、主固定エレメントを通過する、あるいは非固定エレメントと接触すると、応答手段に対してライナがライナ供給源から供給されるまたは引き出される速度を加速させる。この加速は所定期間としてもよく、その期間は、第１の固定エレメント、あるいはもしあれば第２の固定エレメントによって決定されてもよい。前者の場合、応答手段は、設定期間中または所定長の材料が剥離されるまでライナ材料の供給を加速するように予めプログラミングしておいてもよい。後者の場合、トリガが電気の目、電極、または電気接点であれば、ライナ材料の繰出しまたは引出し速度の加速は、電気の目または電気接点との干渉が存在する限り継続させることができる。非固定エレメントの後退位置への付勢により、追加のライナ材料が剥離または供給されるにつれ、非固定エレメントは、後退位置に向かって後退し、電極または電気接点との接触を切断する、あるいは電気の目の「視界」から外れることによってライナ剥離速度の加速を終了させる。あるいは、副固定エレメントが存在する場合、ライナ材料剥離の加速は、非固定エレメントが副固定エレメントを通過する、あるいは副固定エレメントに接触するまで継続してもよい。この後者の構造は、別個のオンスイッチおよびオフスイッチを有効に提供するが、先の各実施形態では、主固定エレメントは単一のオン／オフスイッチを備える。
【００４３】
さらに別の実施形態では、固定エレメントは、非固定エレメントがスイッチを通過するか、あるいはスイッチに接触するときにある位置から別の位置に移動される電子機械スイッチエレメント、例えばトグルまたはスライドスイッチを含んでもよい。これに関し、主固定エレメントのみが存在する場合、スイッチは物理的にオフ位置からオン位置へ移動または操作されるが、この構造ではオフ位置に向かって付勢される。接触が生じてスイッチがオン位置に移動されライナが剥離されると、付勢により非固定エレメントはスイッチから離れるように後退し、固定エレメントのスイッチエレメントの付勢でスイッチをオフ位置に戻す。あるいは、機械スイッチは、一部が主固定エレメントとして配置され、別の部分が副固定エレメントとして配置されるスライドスイッチを備えてもよい。非固定エレメントは、主固定エレメントを通過すると、スイッチをオン位置にスライドさせ、同時に副固定エレメントのスイッチエレメントを移動させる。ライナが剥離されると、非固定エレメントは、後退位置へ後退して、副固定エレメントのスイッチエレメントと接触してスイッチエレメントをオフ位置へと後退させる。
【００４４】
最後に、スイッチを完全な機械スイッチとすることによって、非固定エレメントの移動によりレバー等の装置を移動させてライナの剥離を加速させることも考えられる。いったん非固定エレメントが後退してレバーから離れたら、このレバーは、ライナ剥離速度の加速を停止するように非動作位置に向かって付勢される。
【００４５】
インタライナ張力付与装置の第２の必須のエレメントは、応答手段である。応答手段は、ライナ供給源からのライナ材料の剥離（すなわち、繰出しまたは引出し）を加速することができる、および／または加速するように構成されるエレメントである。具体的な装置は、一部にはライナ材料供給源の性質に左右される。例えば、ライナ供給源がライナ材料の束ねられていない包み、最も典型的には袋、箱、または樽での束ねられていないライナ材料パックである場合、ライナは、典型的には、複数のピンチローラによって供給源から引き出され、うち１つのローラが電動式であり、あるいはモータに接続されて回転させられる。電動式ローラと第２のローラとの間のピンチは、ライナ供給源からライナを引っ張り出す。適切なアライメントを確保し、かぎ裂きを回避するため、ピンチローラ装置は、典型的には、ループエレメントまたはアイボルト状エレメント、あるいはライナがピンチローラに引き出される際に通過するスリットなどの小さな開口部を備えたその他の類似のエレメントを有する。上述のトリガまたは検出器エレメントが始動されると、ピンチローラは、回転速度を加速させて、追加長のライナ材料を吐出する。
【００４６】
好ましくは、ライナ材料は、平形コイルまたは横断ワインディングのいずれかとしてスプールまたはスピンドルの周囲に巻かれ、スプールまたはスピンドルは、モータに直接または間接的に接続される軸に搭載される。モータは、能動的でも受動的でもよい。前者の場合、モータは、ライナ材料のアンワインディングを支援し、検出器手段によって始動または開始されると加速されて軸の回転速度を上昇させる。この場合、通常、軸が自由回転することによって、ライナ材料は、ワインディングエレメントに巻かれながら引張りによってライナ供給源から引き出される。万一ワインディングプロセスが急に停止した場合、余分なライナ材料が意図せずに剥離されるのを防ぐため、軸は、自由回転へのわずかな抗力または抵抗を有することができ、好ましくは実際に有するか、あるいは有するように構成される。抗力または抵抗の量は、ライナとスリットテープが巻かれる際にライナ材料の通常の巻取りに関連する引張りによって容易に克服される程度の最小量であり、この引張りは、受動システムでは、軸と係合し軸の回転を加速する検出器手段、モータ、好ましくはサーボモータによって始動される。加速期間は、予め決定しておいてもよいし、決められた期間または決められた量のライナ材料が剥離されるまで動作するように設定してもよい。あるいは、その期間は、後で詳述するように検出器手段の刺激または指示に応じることでもよい。
【００４７】
さらに別の実施形態では、ライナ材料のスプールまたはスピンドルは、回転を制限した軸に搭載され、ライナ材料をアンワインディングするためライナにある程度の引張り張力を必要とする。これは、供給源からのライナの引出しがワインディングプロセスから生じるライナ材料の純粋なライン張力である受動ライナディスペンサである。最も典型的には、軸回転の制限は、軸の回転に直接または間接的に作用する制動エレメントまたは類似のエレメントを設けることによって実行される。具体的には、抗力または抵抗は、ライナ軸に直接適用されるか、あるいはライナ材料のスプールまたはスピンドルに直接適用されて、スプールまたはスピンドルが搭載される軸の回転を間接的に制限する。この場合、検出器手段が始動または開始されると、軸への制限は解放または緩和される、すなわち、制動も一緒に緩和または解放されることによって、後述するように張力付与手段の張力が既に緊張したライナ材料に引張力を追加して、スプールからの引出しを加速する。いったん解放または緩和の刺激がなくなると、再度制動力が適用される。
【００４８】
ライナ張力付与装置の最後の同等に重要なエレメントは、張力付与手段である。張力付与手段は、ワインディングプロセスにおける結合点またはその直前でライナ材料の緊張または正の張力を維持しつつ、ライナ材料の供給速度または引出し速度の加速に応答して剥離される「追加」ライナ材料を巻き取るように構成される、あるいは巻き取ることのできる任意の装置である。張力付与手段は、ライナ供給源と結合点との中間のライナ経路、最も好ましくはワインディング手段に近接して配置され、典型的には、弦巻ばね、コイルばね、釣り合い重り、または空気圧または水圧装置によって付勢されて、ライナ材料の張力を高める。多くのエレメントを採用することができるが、当業者が容易に理解するように、典型的には、張力付与手段は、ライナ供給源と結合点との間の長いライナ材料長に対応する位置からライナ供給源と結合点との間の短いライナ材料長に対応する位置まで往復するダンサーエレメントまたはアーマチュアを採用する。張力付与手段またはその一部は、検出器手段の一部、特に検出器手段の非固定エレメントと関連付けられる、あるいはそれを備えるまたは形成すると理解することができる。
【００４９】
好ましくは、張力付与手段は、２つの固定ガイドエレメントと、２つの固定ガイドエレメントの中間の１つの非固定ガイドエレメントとを備え、最も好ましくは、非固定エレメントは、ダンサーアームまたは往復アーマチュアに搭載される。上述したように、非固定ガイドエレメントは、好ましくは検出器手段の非固定エレメントと関連付けられる。一方、最も典型的には、固定ガイドエレメントは、検出器手段の固定エレメントとは別個である。さらに、第２の固定ガイドエレメントは、ライナ材料とスリットテープとの結合点としての役割を果たすと理解することができる。
【００５０】
動作時、非固定ガイドエレメントは、一方または両方の固定ガイドエレメントに近接する位置（第１の固定エレメントから第２の固定エレメントまでの最短ライナ経路−上述したように上昇位置に対応する）と、固定ガイドエレメントから離れる位置（第１の固定エレメントから第２の固定エレメントまでのより長いライナ経路−後退位置に対応する）との間を往復移動する。非固定ガイドエレメント、または非固定ガイドエレメントが搭載されるアーマチュアは後者の位置に付勢されて、張力付与手段の非固定エレメントと結合点との間でライナ材料の緊張または正の張力を確保する。非固定ガイドエレメントおよび／または非固定ガイドエレメントが搭載されるアームまたはアーマチュアの移動は、検出器の一部を形成し、応答手段の始動を直接または間接的にトリガする、あるいは誘導する。適切なガイドエレメントは、設定経路に沿ってライナ材料を位置決めおよび位置合わせすることのできる任意のエレメントである。典型的には、ガイドエレメントは、ライナが通過するローラ、アイボルト状エレメントまたはライナが通過する「Ｊ」、「Ｕ」、または「Ｏ」状部分などを有するその他の形状のエレメント、または上記の組み合わせである。最も好ましくはローラである。
【００５１】
ライナ張力付与システムは、材料のテープまたはストリップのワインディングに使用される装置またはシステムに組み込まれてよく、連続ワインディングは、先のワインディングと隔離される、あるいは隔離しなければならない。これは特に、流動性材料あるいは接着性、粘着性、または粘性材料、特にプリプレグ材料から成る、あるいは該材料を備える上記テープおよびストリップのワインディングに適用可能である。それらは製造プロセスに組み込まれてよく、あるいはシート材料のマスタロールを材料のテープまたはストリップ、特にスリットテープに変換する変換システムおよび装置に組み込むまれてよい。ライナ張力付与システムおよび装置の導入および採用によって質と量の両方が向上し、規格外れ製品の欠陥を低減または最小化した高速ワインディングプロセスが可能になる。
【００５２】
新規のライナ張力付与システムとその動作を概略的に説明したが、次に図面を参照して、ライナ張力付与システムの様々な具体的実施形態およびイテレーションと、そのインタリーフワインディングシステム、具体的にはプリプレグスリッティングおよびワインディングシステムへの組込みについて説明する。全ての図面には示さないが、説明および図示するワインディングまたはスプールステーションとライナ張力付与システムおよびアセンブリは、支持構造または壁に搭載されると理解することができる。
【００５３】
上述したように、図１は、図２Ａおよび図２Ｂのインタリーフワインディング装置を組み込むスリットテープシステムの概略図である。具体的には、図２Ａおよび図２Ｂは、ライナ張力付与装置２７を組み込む閉ループインタリーフワインディングまたはスプールステーション１０の一部を示す。図２Ａは側面図であり、図２Ｂは高位側面図である。ライナ張力付与装置は、３個のローラ、すなわち２つの固定ローラ２９および１つの非固定ローラ３１を備える。非固定ローラは、ハブ３０に接続されてハブ３０のまわりを回転する往復アーマチュア２８上に取り付けられる。ハブは、記載される他のエレメントと共に支持構造上に取り付けられる。
【００５４】
スプールステーションは、２つのアライメントローラ１８の１つ目の結合点にスリットテープ２２を導入および供給し、結合されたスリットテープとライナを第２のアライメントローラを通って配置ローラへ、最後にスプール２６へと通過させるために、位置決めローラ１６とアライメントローラ１８と配置ローラ２０とを含む複数のローラおよびアライメントエレメントも備える。この図のスプールは、パンケーキ形状の維持と、次のワインディングを重ねるアライメントを助けるために側壁３４を有するパンケーキスプールである。スプール２６は、図示しないモータによって駆動または回転されるスプール軸３２に搭載される。本実施形態では、ワインディングプロセス中の軸、ひいてはスプールの回転は、時計回りであるため、スプールに配置される際、結合されたスリットテープとライナを逆転させることができる。すなわち、どちらもがスプールに近づくときはライナがスリットテープに被さり、どちらもがスプールに巻かれるときはライナがスリットテープの下に来る。
【００５５】
典型的には、位置決めおよびアライメントローラは、図５に示すようにローラコア５２の周囲に単独溝５１を有する標準ローラ５０である。配置ローラ２０は、溝を有してもよいが、好ましくはローリングピンなどの平坦ローラである。しかしながら、最も好ましくは、本実施形態のライナ張力付与システムおよびスリットテープ供給経路の特定の構造またはアライメントを前提とすると、二重溝ローラをアライメントローラ１８として使用することが特に望ましい。図４に示すように、二重溝ローラ４０は、２つの重複する凹部４１、つまりローラコア４２を中心に細い周方向溝または凹部４５に重なる上側周方向溝または凹部４４を採用する。各溝の深さは、一部、スリットテープとライナ材料の厚さに依存する。同様に、各溝の幅は、狭い溝がスリットテープの幅と同じかわずかに広く、広い溝がライナの幅と同じかわずかに広くなるように調整される。上側溝５５の幅を制御する、特に２つの溝の幅の差を最小化することによって、幅がスリットテープの幅と同一か略同一のライナ材料を使用することができる。この二重溝ローラとライナ張力付与システムとの組み合わせによって、より狭い幅のライナ材料の使用、つまりライナ材料全体の低減、コスト削減、高速化が促進される。具体的には、この組み合わせにより、スリットテープとライナ材料とがより正確かつ安定的に位置合わせされる。
【００５６】
図３Ａおよび図３Ｂは、図２Ａおよび図２Ｂに示す閉ループワインディングステーション１０の別バーションを示す。図３Ａは側面図であり、図３Ｂは立側面図である。このバージョンは、図２Ａおよび図２Ｂと同一であるため、ライナ張力付与装置２７とスリットテープ経路の位置決めまたは位置合わせと、スプール２６の回転とが逆である点を除き、同じエレメントには同じ参照符号を付す。ここで、ライナとスリットテープが結合されると、スリットテープの上にライナが位置するのではなく、ライナの上にスリットテープが位置する。したがって、スプール２６は、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態の反時計回りの回転とは反対に時計回りに回転して、この構造に適応する。
【００５７】
図６〜図８は、スピンドル型スプールエレメント７６でライナ／スリットテープの組み合わせの横断ワインディングを実行する閉ループ横断ワインディングまたはスプールステーション６０を示す。横断ワインディングは、スピンドルスプールの長さに沿って周方向および長手方向に材料を同時にワインディングすることによって螺旋ワインディングを提供するワインディングプロセスであり、巻き材料のある層は横方向パターンで別の層に被さる。ワインディング配置エレメントを搭載したキャリッジアセンブリが、所望長の材料が巻かれるまでスプール長に沿って往復運動するにつれ、ワインディングの連続層は、貼付されていく。
【００５８】
図６は横断ワインディングスプールステーションの側面図であり、図７および図８は上面図である。横断スプールステーションは、上部構造または壁６１に搭載される複数のアセンブリおよびエレメントを備え、例えば、ライナ供給源アセンブリ９２、ワインディングスプールアセンブリ７４、ライナ張力付与アセンブリ８４とスリットテープ／ライナ配置アセンブリ６５とが搭載される可動キャリッジアセンブリ６７、装置がスプールに横断パターンでスリットテープ／ライナ材料をワインディングする際にキャリッジが搭載される電動式ウォーム軸／軸アセンブリ１００とガイドバー１０４、などである。図７は横断ワインディングの開始点のキャリッジ６７を示し、図８は横断ワインディング経路に沿った３分の２辺りの点のキャリッジを示す。図８にキャリッジの移動を矢印で示す。ライナ張力付与アセンブリ８４を例外として、残りのエレメントとアライメントは全て既知であり、商業的に採用されている。したがって、ライナ張力付与アセンブリの説明を除き、以下の横断ワインディングステーションの説明は概略的である。
【００５９】
ライナ供給源アセンブリ９２は、軸９４に搭載されるライナ材料９７のスプール９６を備え、軸の回転は、上部構造８１の反対側のモータ９８によって実行または補足される。
【００６０】
ワインディングスプールアセンブリ７４は、スリットテープ／ライナ材料が巻かれるスピンドル型スプールエレメント７６を備える。スプールは、スプール軸７５に搭載され、スプール軸の回転は、モータ７８によって制御される。
【００６１】
スリットテープ／ライナの組み合わせの横断ワインディングは、キャリッジアセンブリ６７とキャリッジが搭載される電動式ウォーム軸／軸アセンブリ１００とによって実現される。ウォームの動作は、モータ１０２によって制御され、モータは、例えば１つまたはそれ以上のギアエレメントによって、直接または間接的に電動式ウォーム軸／軸アセンブリのウォームエレメント（図示せず）に接続される。ウォームエレメントは、キャリッジアセンブリと関連付けられる非回転スライドエレメントと係合する外周面に連続十字螺旋溝を有し、それによって、ウォームがモータ１０２の動作に応じて回転すると、スライドエレメントが溝に沿って移動し、共にキャリッジアセンブリを搬送する。
【００６２】
キャリッジアセンブリ自体は、構造エレメントと非構造エレメントから成り、後者はライナ張力付与アセンブリ８４、スリットテープアライメント、位置決めおよび配置ガイド、ローラなどを備え、それらは全て構造エレメントに搭載される。図６〜図８に示す具体的な実施形態は、ライナ張力付与アセンブリ支持部８２を有するキャリッジ本体を採用しており、ライナ張力付与アセンブリ８４の個々のエレメントが搭載される、あるいはアセンブリ全体が単独ユニットとして支持部に搭載されてもよい。キャリッジ本体は、スリットテープ９９をスプール７６に位置合わせし、位置決めし、配置するために複数のローラを搭載したスリットテープアライメントおよび位置決めアーム６３も備える。当然ながら、当業者であれば理解するように、ガイドエレメントまたはポストなどのその他の等価エレメントもローラの代わりに使用することができる。アライメントおよび位置決めアーム８３は、供給源からのスリットテープ９９の繰出しに対応する近位端と、結合されたスリットテープとライナの組み合わせがスプールに移送または配置されるように位置決めされる点に対応する前端とを有する。
【００６３】
ライナ張力付与支持部８２および位置決めアーム６３は、それぞれキャリッジ本体６２に隣接し、キャリッジ本体は、電動式ウォーム軸／軸アセンブリ１００のウォームに載り、概してキャリッジアセンブリの往復運動を担う上記スライドエレメントと関連付けられ、最も好ましくは直接スライドエレメントに接続される。これらの構造エレメントは、それぞれ図面では個々のエレメントとして示されているが、これらの支持または構造エレメントのうち２つまたは３個全てを単独構造として容易に形成できると理解すべきである。
【００６４】
上述したように、キャリッジアセンブリは、概してウォーム軸／軸アセンブリ１００に可動に搭載される。２つの間の重要な接続は、スライドエレメントであるが、好ましくは、特に動作中に一方が他方から外れるのを防止する第２の接続部が設けられ、キャリッジアセンブリの全ての力または重量がスライダとウォームエレメントにかからないようにすると理解すべきである。図示しないが、当業者であれば、キャリッジ本体８２を通る好ましくは１つまたはそれ以上の孔が設けられ、孔の軸がウォームエレメントの縦軸と平行であり、その孔を通じてウォーム軸／軸アセンブリと関連付けられる同等数のレールエレメントが延在することを理解するであろう。これらのレールは、キャリッジアセンブリの重量の全部または少なくとも大半を支えるが、キャリッジアセンブリをレール長に沿って円滑に移動および往復移動させることができる。
【００６５】
第２の支持ガイドバー１０４は、位置決めアーム６３の適切な配向を維持するためにも使用される。この支持部は、固定されていても固定されていなくてもよく、スリットテープが巻かれている間にスプールアセンブリの引張り力に対抗するようにスプールに近接する位置決めアームの前端に配置され、ガイドバーが固定されている場合、位置決めアーム、特に位置決めアーム上の配置ローラ７２が巻き終わった後でもスプールから外れるように配置される。あるいは、ガイドバーは、配置ローラとスプールとの間に一定距離を保持するように、スプールでのワインディングが進むにつれ移動するように構成されてもよい。この後者の構造によって、スリットテープ９９とライナ９７とが互いに分離して、相互に離れ、よじれる可能性が最小限に抑えられる。ここで、ガイドバーは、ガイドバーを上昇させる電動式搬送手段またはリフト、ひいては位置決めアームの前端に関連付けられ、スリットテープが巻かれて開始位置に戻ると、満杯のスプールが新たなまたは空のスプールと交換される。この構造では、位置決めアーム６３は別個のエレメントであり、好ましくは軸６４を中心に旋回するように構成される。
【００６６】
上述したように、位置決めアームは、スリットテープ位置決めローラ６４および６８、ライナ位置決めローラ６９、スリットテープ／ライナアライメントローラ７０、配置ローラ７２を含む複数のローラエレメントを搭載している。スリットテープ位置決めローラ６４および６８とライナ位置決めローラ６９は、結合点、すなわち２つのアライメントローラ７０の１つ目のローラでの適切な結合のためにスリットテープとライナをアライメントおよび位置決めする。アライメントローラ７０は、ライナ材料にスリットテープを位置合わせする、すなわち中心に置く（ただし、ローラにおいてはスリットテープ上にライナを配置するように逆転されると理解すべきである）。最も好ましくは、これらの図面に示すように、アライメントローラは上述するように二重溝ローラである。その後、このスリットテープとライナとの結合トウは、ワインディングをスプール７８に配置する配置ローラ７２へと送られる。
【００６７】
このワインディングシステムにとって新規であり、本教示に必須の特徴は、ライナ張力付与装置８４である。図６〜図８に示すライナ張力付与装置は、キャリッジアセンブリ、特にライナ張力付与支持構造８２に搭載されることを除いては図２Ａおよび図２Ｂに示す装置と同一である。具体的には、ライナ張力付与装置８４は、３個のローラ、すなわち２つの固定ローラ８６と１つの非固定ローラ９０とを備える。非固定ローラは、ハブ８８に接続され、ハブ８８を中心に回転する往復アーマチュア８９に搭載される。ハブは、記載される他のエレメントと共に支持構造に搭載される。
【００６８】
図８に示すものと同様のライナ張力付与装置の動作を図９Ａ〜図９Ｅに示す。具体的には、図９Ａは、２つの固定ローラ１１２と、両方向矢印で示されるようにハブ１１６を中心に回転または往復移動する往復アーマチュア１１８に搭載され、固定ローラから離れるように付勢される非固定ローラ１１７とを有するライナ張力付与装置１１４を示す。
【００６９】
図９Ａは、往復アーマチュアが完全に伸長し、非固定ローラが固定ローラから離れている休止中のシステムを示す。これは、ライナ張力付与装置を通るライナ経路長が最大である状況に対応する。
【００７０】
図９Ｂは、スプールエレメントの回転と、スリットテープとライナのワインディングおよびそれに付随するライナ張力付与装置を通るライナ経路の短縮とから生じるシステムの動作張力により、非固定ローラが固定ローラにさらに近づいているライナ張力付与装置を示す。
【００７１】
図９Ｃは、張力付与装置を通るライナ経路が最小であり、応答手段からの応答をトリガする点を示す。この場合、ライナモータ９８（図６）は、一時的に始動または加速されて、ライナ材料を吐出または剥離する。この剥離は、ライナ１１１の弛みが示される図９に反映されている。しかしながら、弛みは短時間で、往復アーマチュア１１８の付勢と移動によって迅速に巻き取られる。往復アーマチュアと関連付けられる付勢手段の性質は、非固定ローラの前のライナトウの弛みが検出されない、実現されない、あるいは図９Ｄに示すように非固定ローラと第２の固定ローラとの間でライナトウにおいて最小であることである。
【００７２】
最後に、図９Ｅは、特にライナ張力付与装置を通るライナ経路の全長に沿って、正の張力で通常動作状態に戻されたライナ張力付与装置を示す。
【００７３】
上述したように、張力付与アーマチュアは、ライナ張力付与装置を通るライナ経路を最大化または伸長させるために固定ローラから離れるように付勢される。様々な手段や構成要素の構造を利用してこの付勢力を生成し、張力付与アーマチュア、対向固定ローラの位置変化を検出することができる。いくつかのデバイスとイテレーションを図１０、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３、図１４、図１５に示す。
【００７４】
図１０は、支持構造１２４に装着される往復弦巻ばね式張力付与アーマチュアエレメント１２０を示す。アーマチュアエレメントは、パンケーキワインディングシステムの支持構造または壁または横断ワインディングシステムのキャリッジを備える、あるいはそれに装着される。張力付与アーマチュアエレメントは、張力付与アーマチュア１２８、付勢アーム１３０、それら２つを接続し２つが固定されるアーマチュア軸１２６から成り、すなわち張力付与アーマチュア、アーマチュア軸、付勢アームは、全て一緒に回転または往復移動する。アーマチュア軸は、支持構造１２４の不干渉孔を通過することによって、張力付与アーマチュアと張力付与アームを、往復移動を許可しつつも適所に保持する。好ましくは、図１０に示すように、張力付与アーマチュアと付勢アームは、支持構造１２４の反対側に位置し、それぞれの一端がアーマチュア軸の対向端に固着される。張力付与アーマチュア１２８の反対端には、ローラ１３４とローラ軸またはスピンドル１３６によって装着される張力付与システムの非固定ローラとが設けられる。付勢アーム３０の反対端またはその近傍には、反対端１３３が支持構造１２４に装着される弦巻ばね１３２が装着される（図１１Ａおよび図１１Ｂに最も良く示される）。
【００７５】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図１０の弦巻ばね制御張力付与アーマチュアエレメント１２０を後ろから見た正面図である。すなわち、付勢アームは支持構造１２４の前に位置し、張力付与アーマチュアは支持構造の後ろに位置する。図１１Ａは、弦巻ばねが完全に伸長した装置を示しており、張力付与デバイスを通るライナ経路が最短である場合に対応する。この点で、支持構造に搭載される検出器またはセンサ３８は、張力付与アーマチュアの移動によってトリガされ、ライナ供給源からのライナ材料の剥離速度を加速させる。一方で、図１１Ｂは、張力付与デバイスを通る長いライナ経路に一致する後退状態にある弦巻ばねも示しており、張力付与アーマチュアは、検出器またはセンサ１３８から離れて後退している。
【００７６】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、支持構造１４８に装着されるコイルばね式張力付与アーマチュアエレメント１４０を示す。アーマチュアエレメント１４０は、パンケーキワインディングシステムの支持構造または壁、あるいは横断ワインディングシステムのキャリッジを備えるか、それに装着される。張力付与アーマチュアエレメントは、ローラ軸またはスピンドル１５０によって一端が装着されたローラ１４８を有し、ばね軸１４４の反対端に固定される張力付与アーマチュア１４２から成り、張力付与アーマチュアが移動することでばね軸１４４が回転する。線１３−１３に沿った支持構造１４６の断面図である図１３に示すように、支持構造は、コイルばね１５２を含むように構成され、コイルばねのコア端１５４は、ばね軸１４４に固定または装着され、終端１５６は、支持構造１４６の一部内または支持構造１４６の一部を含むコイルばねベース台１５５に固定または装着される。よって、張力付与アーマチュアが固定ローラに向かって移動するにつれ、コイルばねは、圧縮されてばねの張力を増大させ、張力付与アーマチュアが固定ローラから離れて後退するにつれ、コイルは拡張して張力が低減される。これらのコイルばねの張力の変化は、センサ（図示せず）によって検出され、設定される張力増加に応答して、ライナ供給源からのライナ材料の剥離速度を加速させるため、ライナ供給源に関連付けられるモータを始動する。ライナ材料が剥離され、張力付与アーマチュアが固定ローラから離れた位置に帰還すると（図９Ａ〜図９Ｅを参照）、この張力は緩和される。
【００７７】
図１４、図１５、図１６Ａ〜図１６Ｃは、さらに別の種類のライナ張力付与アセンブリである、支持構造１６２に装着される空気圧または水圧式張力付与アセンブリ１６０を示し、該アセンブリは、パンケーキワインディングシステムの支持構造または壁、あるいは横断ワインディングシステムのキャリッジを備えるか、それに装着される。先のイテレーションでは、アセンブリは、ローラが中心として回転する軸またはスピンドル１６６によって一端にローラ１６８が固定された張力付与アーマチュア１６４を備え、本実施形態では、張力付与アーマチュアの他端には、アーマチュア軸またはスピンドル１７０が延在し、張力付与アーマチュアが回転または往復移動する孔が設けられる。張力付与アーマチュアからは、空気圧または水圧シリンダ１７６を備える空気圧または水圧ピストン機構１７４のピストン１７８から衝撃を受けるピストンプレート１７２も延在している。空気圧または水圧シリンダ１７６は、ピストンをプレートに押しつけることによって、張力付与アーマチュア１６４を固定ローラ１８０から離れるように付勢する（図１６Ａ）。
【００７８】
上述したように、ワインディングプロセス中、ライナがライナ供給源から剥離される速度は、典型的には消費速度よりも遅い。このため、ライナ張力付与アセンブリを通るライナ経路が短縮されて、張力付与アーマチュアは副ローラに近づく（図１６Ｃ）。同時に、ピストン１７８は、空気圧または水圧シリンダ１７６へと押し込まれることによってシリンダ内の圧力を増大させる。シリンダ内またはシリンダに関連付けられるセンサは、圧力差を検出し、いったん所定の圧力が得られれば、ライナ供給源のモータを始動させてライナの剥離速度を一時的に加速させる。ピストンプレートに適用されるピストンの力により、張力付与アーマチュアは、副ローラから離れるように戻る（図１６Ｂ）。したがって、シリンダ内の圧力は低減され、許容可能な動作に関連する第２の所定のレベルまで戻る。
【００７９】
ここまで、付勢手段に関連付けられる、あるいは組み込まれる、もしくは張力付与アーマチュアの移動によって実行されるように配置されるセンサまたは検出器に焦点を当ててきた。これらの実施形態では、ライナ供給モータの始動または加速は、センサに応答し、ライナ供給モータの加速期間は、予め決定されている。すなわち、いったんトリガされると、ライナ材料は、センサをトリガまたは始動する刺激の期間の関数である所定期間または所定長剥離される。つまり、いったん張力付与アーマチュアがセンサとの接触を失う、あるいはセンサの視界から外へ出ると、ばね張力またはシリンダ内圧力は低減される。あるいは、ライナ張力付与システムは、複数のセンサまたは検出器を採用することができ、そのうちの１つがライナ供給モータの加速をトリガまたは開始し、別の１つが加速を終了させる。
【００８０】
図１７Ａ〜図１７Ｅは、ライナ供給モータの加速を始動する第１のオンセンサ１８９とライナ供給モータの加速を終了する第２の停止センサ１８７との２つのセンサを採用するシステムの動作を示す概略図である。簡潔化のため、センサと相互作用する張力付与アーマチュア１８５の一部のみを示す。しかしながら、理解し易くするため、図１７Ａ〜図１７Ｅは、図９Ａ〜図９Ｅに示すアーマチュアと副ローラの位置決めにそれぞれ対応すると理解することができる。さらに、この構造は、本明細書に記載のライナ張力付与システムのいずれにも適用可能であると理解できる。
【００８１】
図１７Ａは、初期または開始位置の張力付与システムを示し、張力付与アーマチュアは停止センサ１８７と接触している。図１７Ｂは、ワインディングシステムの動作中に張力付与アーマチュア１８５がオンセンサ１８９に向かって上昇する様子を示す。図１７Ｃは、張力付与アーマチュアの上昇点を示し、アーマチュアはオンセンサ１８９に接触する、あるいはオンセンサ１８９の前を通過している。これによりライナ供給モータの加速が始動または開始されて、ライナ供給源からのライナ材料の剥離を加速させる。図１７Ｄは、オンセンサを離れて停止センサに向かう張力付与アーマチュアの移動を示す。最後に、図１７Ｅは、張力付与アーマチュアが停止センサと接触する、あるいは停止センサを通過して、ライナ供給モータにライナ材料の繰出しの加速を停止させるように伝える様子を示す。図示するように、停止センサ１８７とオンセンサ１８９は、電気の目、電子接点、またはトグル型スイッチとすることができる。センサが電子接点スイッチである場合、張力付与アーマチュアは、対応する電気接点を有して、適宜、電気回路を生成または遮断する。
【００８２】
上述したように、図１に示すスリッティングおよびワインディングシステムは、必要に応じてローラ、ガイドバー、ポストなどの複数のガイド、アライメント、および位置決めエレメントを含むが、簡潔化のため図面には示さない。このようなエレメントとその位置は、当業者にとって自明であり、現在市販のシステムに採用されている。これは、キャリッジが電動式ウォーム軸／軸アセンブリとそれに関連するガイドバーを往復移動する際にも、このようなエレメントがスリットテープをキャリッジに方向付けるために採用される横断ワインディングシステムに特に当てはまる。さらに、上記実施形態および図面中のアライメントエレメントと位置決めエレメントはローラとして特定したが、これらのエレメントの大半、特にライナ張力付与システムまたは装置に関連付けられるエレメントは、図１８に示すようにガイドエレメントと置き換えることができる。具体的には、図１８は、ライナ張力付与装置の一部を示し、張力付与アーマチュア１９２にはロッドから成る「Ｕ」字状ガイドエレメント１９４が装着されており、谷状の「Ｕ」１９８が上述したようなローラの溝と同じ目的を果たす。
【００８３】
本明細書の方法および装置を具体的な実施形態および図面を参照して説明したが、本教示はそれらに限定されず、ここに示す概念を利用したその他の実施形態も本教示の範囲を逸脱せずに企図されると理解すべきである。よって、本教示の真の範囲は、請求される要素と、ここに記載する基本的原理の精神と範囲に含まれる全ての修正、変形、または等価物によって定義される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１８】
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