(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメント材料を巻回する装置であって、
ペイアウト孔がコイルの内側巻回から外側巻回へ半径方向において延在している状態における、８の字のコイル構成において前記フィラメント材料を巻回するべく、回転主軸を中心として回転可能であるマンドレル及び前記主軸との関係において所定の距離において往復運動するトラバースと、
前記マンドレルの周りにおいて巻回されるのに伴って、前記コイルの直径を計測する計測装置であって、前記計測装置は、前記マンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の長さを計測するように構成された第１センサを含み、且つ、前記マンドレルの周りにおける前記フィラメント材料の長さの前記巻回の際に前記マンドレルの角度変位を計測するように構成された第２センサを含み、前記計測装置は、所定の期間にわたり、且つ、前記第２センサによって計測された、前記マンドレルの前記角度変位に対する、前記所定の期間にわたり、且つ、前記第１センサによって計測された、前記マンドレルの周りにおいて巻回されたフィラメント材料の前記長さの比率に基づいて、前記コイルの前記直径を測定する直径測定ユニットを含む、計測装置と、
一定の直径を有する半径方向ペイアウト孔を形成するために、前記８の字の構成のコイルとして、前記マンドレル上において前記フィラメント材料を巻回するべく、前記コイルの前記計測された直径に基づいて前記マンドレルの前記回転との関係において前記トラバースの前記往復運動を制御するコントローラと、
を有する装置。
【請求項２】
前記第１センサは、前記マンドレルの周りにおいて巻回された前記フィラメント材料の長さに対応する一連のパルスを生成するように構成されたエンコーダを含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２センサは、前記マンドレルの前記角度変位に対応する一連のパルスを生成するように構成されたエンコーダを含む請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記コイルの前記直径は、前記第１センサによって生成された２つの連続的なパルスの間における、前記第２センサによって生成された前記パルスの量に基づく、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第２センサによって生成された前記パルスの量は、前記フィラメント材料の長さが、前記第１センサによって生成された前記２つの連続的パルスの間において延在している、度の数値の移動平均である請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記８の字の構成のコイルとして前記マンドレル上において前記フィラメント材料を巻回するべく、且つ、直線状の構成を有する前記半径方向ペイアウト孔を形成するべく、前記トラバースを制御するように構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記コイルのそれぞれの層内の前記８の字の数が、前記コイルの内側層から前記コイルの外側層へ増大するように、前記トラバースを制御するように構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項８】
それぞれの層内の前記８の字の数は、前記コイルの前記内側層から前記外側層へ線形で増大している請求項７に記載の装置。
【請求項９】
それぞれの層内の前記８の字の数は、前記コイルの前記内側層から前記外側層へ非線形で増大している請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
半径方向ペイアウト孔が、コイルの内側巻回から前記外側巻回へ半径方向において延在している状態における、８の字のコイル構成において、フィラメント材料を巻回するべく、回転主軸を中心として回転可能であるマンドレル及び前記主軸との関係において所定の距離において往復運動するトラバース上において前記フィラメント材料を巻回する方法であって、
前記マンドレルの周りにおいてフィラメント材料を巻回するべく、前記回転主軸を中心とした前記マンドレルの前記回転を制御するステップと、
前記フィラメント材料が前記マンドレルの周りにおいて巻回されるのに伴って、前記コイルの直径を計測するステップであって、
所定の期間にわたって前記マンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の長さを計測することと、
前記所定の期間にわたる前記マンドレルの角度変位を計測することと、
前記マンドレルの周りにおける前記フィラメント材料の前記長さの前記巻回の際に前記マンドレルの前記計測された角度変位に対する、前記マンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の前記計測された長さの比率に基づいて、前記コイルの前記直径を測定することと、
を含む計測するステップと、
前記直径の前記計測に基づいて、一定の直径を有する前記半径方向ペイアウト孔を形成するために、前記マンドレル上において前記フィラメント材料を巻回するべく、前記マンドレルの前記回転との関係において前記トラバースの前記往復運動を制御するステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
前記トラバースの前記往復運動を制御する前記ステップは、直線状の構成を有する前記半径方向ペイアウト孔を形成するべく、前記８の字の構成のコイルとして前記マンドレル上において前記フィラメント材料を巻回するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記トラバースの前記往復運動を制御する前記ステップは、前記コイルのそれぞれの層内の前記８の字の数が、前記コイルの内側層から外側層へ増大するように、前記８の字の構成のコイルとして前記マンドレル上において前記フィラメント材料を巻回するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
それぞれの層内の前記８の字の数は、前記コイルの前記内側層から前記外側層へ線形で増大している請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
それぞれの層内の前記８の字の数は、前記コイルの前記内側層から前記外側層へ非線形で増大している請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
フィラメント材料を巻回する装置であって、
ペイアウト孔がコイルの内側巻回から外側巻回へ半径方向において延在している状態における、８の字のコイル構成において前記フィラメント材料を巻回するべく、回転主軸を中心として回転可能であるマンドレル及び前記主軸との関係において所定の距離において往復運動するトラバースと、
前記マンドレルの周りにおいて巻回されるのに伴って、前記コイルの直径を計測する計測装置であって、所定の期間にわたる前記マンドレルの角度変位に対する前記所定の期間にわたって前記マンドレルの周りにおいて巻回された前記フィラメント材料の長さの比率に基づいて、前記コイルの前記直径を測定する直径測定ユニットを含む計測装置と、
一定の直径を有する半径方向ペイアウト孔を形成するために、前記８の字構成のコイルとして前記マンドレル上において前記フィラメント材料を巻回するべく、前記コイルの前記計測された直径に基づいて、前記マンドレルの前記回転との関係において前記トラバースの前記往復運動を制御するコントローラと、
を有する装置。
【請求項１６】
前記計測装置は、前記所定の期間にわたって前記マンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の前記長さを計測するように構成された第１センサを含み、且つ、前記第１センサは、前記マンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の前記長さに対応する一連のパルスを生成するように構成されたエンコーダを含む請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記所定の期間にわたる前記マンドレルの前記角度変位を計測するように構成された第２センサを更に有し、
前記第２センサは、フィラメント材料の前記長さの前記巻回の際における前記マンドレルの前記角度変位に対応する一連のパルスを生成するように構成されたエンコーダを含む、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、コイルを巻回する装置及び方法に関する。更に詳しくは、本出願は、コイル巻回パラメータを制御する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｔａｙｌｅｒの特許文献１は、中心コア空間を取り囲む複数の層を有するフィラメント材料のパッケージが得られるように、８の字のパターンにおける、マンドレルを中心とした曲がりやすいワイヤ、ケーブル、又はフィラメント材料の巻回について記述している。８の字のパターンの層には、マンドレルを回転させることにより、且つ、マンドレルとの関係においてワイヤを横方向においてガイドするトラバースを制御自在に運動させることにより、曲がりやすい材料の内側端部がペイアウト孔を通じて引き出されうるように、アライメントされた複数の孔（集合的に「ペイアウト孔」）が提供されている。ワイヤのパッケージが、この方式により、巻回される際には、その軸を中心としたワイヤの回転（即ち、ねじれ）を付与することなしに、且つ、よじれを伴うことなしに、ワイヤを、パッケージを回転させることなしにペイアウト孔を通じて巻き出すことができる。この結果、大きな利点がワイヤのユーザーに提供される。この方式によって巻回される、且つ、ねじれ、もつれ、ほつれ、又は超過を伴わない、反転のない、ワイヤは、当技術分野においては、ＲＥＥＬＥＸ（Ｒｅｅｌｅｘ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，  Ｉｎｃ．の商標）タイプのコイルと呼称されている。ＲＥＥＬＥＸタイプのコイルは、全般的に短い中空円筒体を形成するべく、巻回されており、この場合に、半径方向の開口部が、円筒体の中間の１つの場所において形成されている。ペイアウトチューブを半径方向の開口部内において配置することができると共に、ワイヤを容易に供給するために、コイルを構成するワイヤの端部を、ペイアウトチューブを通じて供給することができる。
【０００３】
特許文献２は、第１層内において相対的に大きな角度の開口部を有する、且つ、内側層の周りにおいて巻回された層内において角度サイズが減少している、ペイアウト孔を有するコイルについて記述しており、且つ、コイルの巻回の際のコイル層内の自然なシフトに起因したペイアウト孔の角度の補正についても記述している。角度サイズの減少により、「孔テーパー」と呼称されるパラメータを制御しており、且つ、ペイアウト孔の角度の補正により、「孔シフト」と呼称されるパラメータを制御している。これまでのところ、孔テーパー及び孔シフトは、コイルが巻回されるのに伴って、コイルの予測直径に基づいて算出されている。コイルの仮定又は予測直径は、巻回マンドレル上において配置されるワイヤの層の数を計数すると共にこの数にワイヤの直径を乗算することに基づいたものとなっており、本明細書においては、これを「層当たり（ｐｅｒ−ｌａｙｅｒ）」方法又は方式と呼称することとする。
【０００４】
特許文献３は、「密度」と呼称される別のコイル巻回パラメータについて記述している。Ｒｅｅｌｅｘコイルは、「利得」又は「トラバース速度オフセット」又は「速度オフセット」と呼称されるコイルパラメータを使用することにより、複数の８の字をコイルの円周の周りにおいて半径方向に配置することにより、生成されている。例えば、コイルが、８の字を３０°だけ離隔した状態において配置する速度オフセットを使用することにより、製造された場合には、これらの８の字は、直径８インチのマンドレル上において２．０９４インチだけ離隔した状態となり、且つ、コイルの直径が１６インチに到達した際には、４．１８８インチだけ離隔した状態となる。この結果、コイルは、（コイルの中心との関係において半径方向における）コイルの外側層内においては、８の字の数の観点において、相対的に「密度」が低くなる。密度パラメータは、コイルの層の数が増大するのに伴って、コイルが、多くの数の８の字により、形成されうるように、コイルのそれぞれの層が巻回された後に速度オフセットを制御（即ち、低減）するべく、使用されている。この結果、８の字の間の角度空間は、コイル層のカウントの増大に伴って減少しており、これにより、第１層の後の層内の密度を増大させている。
【０００５】
フィラメント材料をコイルに巻回する従来の方法を使用する際には、パラメータのそれぞれ、即ち、孔シフト、孔テーパー、密度、及びトラバース速度オフセットが、その他のものと相互作用する。相対的に均一な直径の（半径方向において）相対的に直線状のペイアウト孔を有する相対的にコンパクトなコイルを得るべく、コイルのそれぞれの層の巻回の後に、孔シフト、密度、及び孔テーパーパラメータを調節することが知られている。それぞれの層において、孔シフト、密度、及び孔テーパーパラメータに対して実施される調節の量は、巻回されているフィラメント材料の直径及びコイル内の層の数に基づいた予測コイル直径に基づいている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第２，６３４，９２２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４７０，０２６号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２４９，７２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この概要は、詳細な説明において更に後述される概念の一選択を紹介するべく提供されるものである。この概要は、特許請求されている主題の主要な又は不可欠な特徴を識別することを意図したものではなく、且つ、特許請求されている主題の範囲を限定するための支援として使用されることを意図したものでもない。
【０００８】
コイル直径の実際の計測値が、コイル巻回プロセスにおいて、導出され、且つ、追跡されている。コイル直径の実際の計測値は、コイルの巻回を制御するべく、コイル直径、速度オフセット、孔シフト、密度、及び孔テーパーの間の既存の機能的な関係と共に使用することができる。但し、巻回の際の任意の時点において実際のコイル直径を計測することにより、コイル直径の予測が使用される際のように、その他の巻回パラメータの測定が集合的に影響を受けることがない。従って、コイルの実際の直径を計測することにより、それぞれの巻回パラメータを変更して特定のコイル構成を独立的に実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その更なる詳細が本明細書において提供されている、本開示の一態様によれば、フィラメント材料を巻回する装置は、ペイアウト孔がコイルの内側巻回から外側巻回に半径方向において延在する状態における、８の字のコイル構成において、フィラメント材料を巻回するべく、回転主軸を中心として回転可能であるマンドレル及び主軸との関係において所定の距離において往復運動するトラバースを含む。装置は、コイルがマンドレルの周りにおいて巻回されるのに伴ってコイルの直径を計測する計測装置と、一定の直径を有する半径方向のペイアウト孔を形成するために、８の字の構成のコイルとして、マンドレル上においてフィラメント材料を巻回するべく、コイルの計測された直径に基づいて、マンドレルの回転との関係においてトラバースの往復運動を制御するコントローラと、を含む。計測装置は、マンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の長さを計測するように構成された第１センサと、マンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の長さに対応するマンドレルの角度変位を計測するように構成された第２センサと、を含む。
【００１０】
一実施形態においては、第１センサは、マンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の長さに対応する一連のパルスを生成するように構成されたエンコーダを含む。一実施形態においては、第２センサは、マンドレルの角度変位に対応する一連のパルスを生成するように構成されたエンコーダを含む。一実施形態においては、計測装置は、第１センサによって計測されたマンドレルの周りにおいて巻回されるフィラメント材料の長さと、第２センサによって計測されたマンドレルの角度変位と、に基づいてコイルの直径を測定する直径測定ユニットを含む。
【００１１】
一実施形態においては、コントローラは、直線状の構成を有する半径方向のペイアウト孔を形成するべく、８の字の構成のコイルとして、マンドレル上においてフィラメント材料を巻回するように、構成されている。一実施形態においては、コントローラは、コイルのそれぞれの層内の８の字の数が、コイルの内側巻回からコイルの外側巻回へ増大するように、８の字の構成のコイルとして、マンドレル上においてフィラメント材料を巻回するように、構成されている。一実施形態においては、それぞれの層内の８の字の数は、コイルの内側巻回からコイルの外側巻回へ線形で増大している。一実施形態においては、それぞれの層内の８の字の数は、コイルの内側巻回からコイルの外側巻回へ非線形で増大している。
【００１２】
その更なる詳細が、本明細書において記述されている、別の態様によれば、半径方向のペイアウト孔が上記コイルの内側巻回から外側巻回に半径方向において延在している状態における、８の字のコイル構成においてフィラメント材料を巻回するべく、回転主軸を中心として回転可能であるマンドレル及び主軸との関係において所定の距離において往復運動するトラバース上においてフィラメント材料を巻回する方法は、マンドレルを中心としてフィラメント材料を巻回するべく、回転主軸を中心としたマンドレルの回転を制御するステップを含む。又、方法は、フィラメント材料がマンドレルを中心として巻回されるのに伴って、コイルの直径を計測するステップと、直径の計測に基づいて、一定の直径を有する半径方向ペイアウト孔を形成するべく、マンドレル上のフィラメント材料を巻回するように、マンドレルの回転との関係においてトラバースの往復運動を制御するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術による、形成されたコイルを示しており、この場合には、ペイアウト孔がドリフトしている。
【図２】本開示の一態様による、巻回システムの一実施形態の一部分の概略図である。
【図３】本開示の一態様による巻回装置の一実施形態をブロック図のフォーマットにおいて示す。
【図４】コイルの巻回の際に一定直径のペイアウト孔を生成することに関与する様々なパラメータの間の関係を示す。
【図５】任意のトラバースの運動における主軸の相対的な変位対合計移動距離のグラフである。
【図６】本開示の巻回装置を利用して形成された、且つ、直線状のペイアウト孔を有する、コイルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
改善された巻回システムについて記述する前に、巻回システムの基礎をなしている理論の一部分について理解することが有用である。上述のように、８の字のコイルを巻回するべく、孔シフト、密度、及び孔テーパーを適合させることが知られている。それぞれの層における調節の量は、予測コイル直径に基づいたものとなっている。但し、コイル直径は、コイル直径がコイルのそれぞれの層に伴って線形で増大する、という不正確な仮定に基づいて（それぞれの層が、先行する内側層上においてきちんと積層されると仮定している）、且つ、巻回されているワイヤの直径にのみ基づいた予測可能な量により、予測されている。この仮定は、巻回されているワイヤの構造に基づいた様々な理由から、且つ、相対的に正確にコイル直径を予測する特定の範囲から上述のパラメータが逸脱した際には仮定が真ではないことから、不正確である。
【００１５】
例えば、巻回されているフィラメント材料の特性（「剛性」、滑りやすさ、圧縮可能性）、線張力、及びトラバース速度オフセットが、予測コイル直径と実際のコイル直径の間の逸脱をもたらす要因となりうる。速度オフセットのケースにおいては、速度オフセットの増大は、外側層の８の字によって占有されるオープン空間がそれぞれの層内において存在しうるように（即ち、層が、すべての例において、その他のものの上部にきちんと１つずつ積層されないように）、コイルのそれぞれの層内において巻回される８の字の数の低減を結果的にもたらすことができる。例えば、１２個の８の字が、第１層内において、直径８インチのマンドレル上において巻回されている場合に、巻回される長さは、（ペイアウト孔によって使用される空間を無視することにより）５０．２７フィートになるものと算出することができる。８の字の間の空間は、１２個の８の字に基づいて、円周の２．０９インチである（その理由は、１２個の８の字は、３０°の離隔に変換され、これは、円周の２．０９インチに対応しているからである）。８の字の間の空間が２．０９インチであることから、妥当な仮定は、この第１層の上部において巻回される層は、次の層が、マンドレルの直径にフィラメント材料（即ち、ワイヤ又はケーブル）の直径の２倍を加えたものの合計に等しい、相対的に大きな直径において着座することになるという仮定を許容する、第１層からの十分な基礎を有しうる、というものになりうるであろう。この結果、次の層内において巻回される製品の長さが、別の５０．２７フィート＋（２・ｐｉ・８の字の数・２・フィラメント材料の直径）フィートに等しくなる、という計算が許容される。従って、製品の直径が０．３インチであり、且つ、１２個の８の字が次の層内において巻回される場合には、次の層は、その直接下方の層よりも、３．７７フィートだけ多いものを有することになる（２・ｐｉ・１２・２・０．３／１２）。但し、第１層が、５つの８の字のみを有するように巻回される場合には、８の字の間の空間は、５インチ超となる。これは、第１層が丈夫なマンドレル上において着座している間に、第２層が、その下方の８の字の間において長いスパンを経験しており、この場合に、第２層は、フィラメント材料によって支持されてはおらず、且つ、従って、更なるフィラメント材料がその上において巻回された際に、内向きに圧縮されうる、ことを意味している。このケースにおいては、第３層は、丈夫な基礎を有することにはならず、その理由は、第２層が、ほとんど又は全く支持を有することにならないからである。更には、第２及び第３層の支持の可変性に起因して、第２及び第３層の実際の直径を知ることが困難であり、且つ、直径の計測における不確実性は、更なる層が巻回され、且つ、下方の層を圧縮するのに伴って、増大する。
【００１６】
上述の状況は、巻回の線張力及び製品の圧縮可能性の変動に伴って、更に悪化する。実際に、いくつかのフィラメント材料は、その圧縮が相対的に容易であり、これにより、例えば、圧縮されていない状態における直径が、０．２３０インチと計測されうる材料が、例えば、０．２１０インチに圧縮又は平坦化されることになる。
【００１７】
以下の例は、コイル形成パラメータのいくつかのものの相互作用と、本明細書において参照されている従来技術の特許において使用されている数式と、を示している。以下の表１は、この例に使用されているパラメータを列挙している。
【００１８】
【表１】
0006777828.tif 000002
【００１９】
これらの例示用のパラメータが付与された場合には、従来技術の計算に基づいて、約１６．３６インチのコイル直径（約１６個の巻回された製品の層）が予測されることになろう。トラバース速度オフセットが、４％から８％に倍増された場合には、それぞれの層内の８の字の数は、半減することになり、従って、フィラメント材料の全体長を完全に巻回するには、更に多くの層（約２７個の層）が必要とされる。具体的には、このケースにおいては、コイル直径を予測するべく使用される従来技術のＲｅｅｌｅｘ式は、最終的なコイル直径が２１．７１インチとなることを予測することになろう。但し、経験的に、この予測される直径サイズの変化は、実際には発生しない。その代わりに、コイルの実際の直径が予測直径未満となるように、半径方向における巻回の際のワイヤの線張力により、コイルが圧縮される。
【００２０】
更には、コイルの直径は、コイルを巻回するべく使用されるその他のパラメータを測定する際に、入力として使用されていることから、これらのパラメータも、コイル直径の不正確さの影響を受ける可能性があり、これにより、コイルが、半径方向においてアライメントされていないペイアウト孔を伴って巻回される（ペイアウト孔が、図１に示されているように、半径方向において湾曲しうる）ことになり、且つ／又は、コイルが、予測されていない直径を有することになる（最終的な直径が、予測よりも小さくなりうる）。
【００２１】
上述の例のパラメータを使用することにより、ペイアウト孔が、直径８インチのマンドレル上における始まりから、１６インチにおけるその完了まで、６４°だけ、シフトされる必要がある場合には、約４°／層（或いは、１６°／コイル壁のインチ）のレートにおいて、ペイアウト孔を「補正」する又は偏向させる必要がある。巻回の際に、巻回機械は、４°だけ、それぞれの層の完成の末尾において、ペイアウト孔（又は、層）をシフトさせる。但し、速度オフセットが８．０％に倍増された場合には、ペイアウト孔は、１０８度（２７個の層・４°／層）だけ、シフトされることになる。これは、２１インチのコイル直径の場合には、正しいものとなろうが、これは、正しくない可能性が高く、その理由は、コイルが、恐らくは、上述のように、線張力に起因して、２１インチよりも小さくなるからである。過去の経験的な証拠に基づいて、実際の仕上げられたコイルが、（２１インチの代わりに）１７．５インチの直径を有するものと仮定された場合には、適切な合計孔シフトは、約７６°となろう。但し、シフトが４°／層である場合には、これは、約３２°だけ過剰に遠くにシフトされたペイアウト孔を結果的にもたらすことになる。このオーバーシュートについて補償するための、１つの傾向は、巻回された２７個の層にわたって、２．８°／層という多少小さな孔シフト値を使用する、というものである（２７層・２．８°＝７５．６°）。
【００２２】
更には、コイルの圧縮可能性に起因して、第１層は、正しい場所においてペイアウト孔を有することになるが、第２層は、正しい直径に近接することになり、且つ、４°のシフトを有するべきではあるが、わずかに２．８°のシフトを有することになる。この代わりに、第２層は、２．８°ではなく、３．９°のシフトを必要としうるであろう。巻回プロセスのどこかにおいて、必要されるシフトと実際のシフトは、同一となり、その後に、状況は逆転することになる。巻回の際に、孔シフトが調節されない場合には、ペイアウト孔は、まず、（半径方向において、の代わりに）トラバースから離れるように、シフトすることになり、且つ、２．８°のシフト量が正しい量であるレートにおいてコイルの直径が増大する地点まで、このようなシフトを、但し、益々乏しくなるシフトを、継続することになる。次いで、ペイアウト孔は、トラバースに向かって傾斜することを開始することになる。従って、直線状のペイアウト孔の代わりに、コイルは、図１において示されているように、まずは、コイルが巻回される同一の方向において、次いで、反対の方向において、湾曲したものを有することになる。
【００２３】
孔テーパーに対して適用された際にも、この層当たりの方式を使用する場合には、類似の課題が存在している。孔テーパーに関係する１つの課題は、ペイアウト孔が相対的に小さくなった際に、コイル直径が、わずかに低減されるというものであり、その理由は、巻回されるフィラメント材料を配置するべく、コイルのエリアが増大するからである。上述の例の表１におけるパラメータを再度使用することにより、開始時点におけるペイアウト孔の角度サイズが９０°であると仮定された場合に、生成される開口部は、８インチのマンドレルの表面において、６．２８インチの直径を有することになり、且つ、１６インチのコイル直径においては、１２．５６インチの開口部サイズに対応することになろう。ペイアウト孔の半径方向の長さの全体を通じて、６．２８インチのペイアウト孔のサイズを維持することが望ましい場合には、ペイアウト孔の角度サイズは、コイル直径が１６インチに到達した際に、４５°になる必要がある。但し、理論的な計算に基づけば、コイル直径は、約１／２インチだけ、相対的に小さくなる。これは、４６．４°というわずかに大きな最終ペイアウト孔角度サイズを求めることになろう。孔シフトに適用された同一の理由付けを孔テーパーにおいて適用し、且つ、８．０％のトラバース速度オフセットを使用することにより、（２１インチの直径のコイルの場合に）約３４°という最終ペイアウト孔角度サイズを算出することができる。ペイアウト孔角度は、２７個の層にわたって、２．０７°／層だけ、低減する必要がある。但し、コイル直径は、孔テーパーに起因した直径の低減を考慮することにより、２１インチにはならず―恐らくは、１７インチ（経験的な証拠に基づいた値）に近いものとなり―これは、最終ペイアウト孔角度サイズが約４２°となるであろうことを意味している。この差（８°）は、要するに、本来のものよりも小さな、円周の約１．１８インチであるペイアウト孔をもたらす。従って、コイル直径が１７インチに到達した際に、適切なサイズのペイアウト孔をもたらすには、約１．７８°／層の孔テーパーが必要である。従って、層当たりの方式の使用は、開始時点においては、正確であるが、中間においては、膨張し、且つ、コイル巻回プロセスの進捗に伴って、再度、元に戻る、ペイアウト孔を生成することになる。孔シフトの影響が、孔テーパーの影響に伴って悪化する場合には、結果は、トラバースに最も近接した孔の側部が、直線状の状態において始まり、次いで、トラバースから離れるように湾曲し、且つ、次いで、再度、元に戻りうる、というものである。ペイアウト孔の他方の側部は、外側層内において、トラバースから外に更に離れるように、傾斜し、次いで、元に戻ることになる。
【００２４】
上述の例においては、トラバース速度オフセットは、コイル巻回プロセスの全体を通じて、一定に維持されており、これは、それぞれの８の字の間の半径方向の間隔が、層の間において同一であることを意味している。密度パラメータは、密度パラメータが、事実上、コイルの層ごとに、トラバース速度オフセットを調節し（例えば、低減し）、これにより、コイルの層の数が、巻回の際に、増大するのに伴って、８の字の間の半径方向の間隔を減少させている、という点において、トラバース速度オフセットに関係付けられている。結果は、コイル直径が、それぞれの層ごとに相対的に大きいことのみならず、８の字の数が、コイルの直径が増大するのに伴って、増大していることから、相対的に多くのフィラメント材料が、それぞれの層の通過に伴って、巻回される、というものである。従って、コイルは、トラバース速度オフセットが巻回において一定に維持された場合には、相対的に高い密度を有する。コイルを相対的に高密度にすることの１つの影響は、その結果、コイルを完成させるべく必要とされる層の数が低減され、且つ、従って、コイル直径が低減される、というものであり、従って、この結果、孔シフト及び孔テーパー用の上述のＲｅｅｌｅｘ計算が変化することになる。更には、コイルは、内側層内においては、相対的に迅速に成長し、且つ、コイル直径の成長の増大に伴って、相対的に低速で成長する。
【００２５】
トラバース速度オフセットが、それぞれの層に伴って、一定の係数により、比例的に低減される、という、従来の実施形態に伴う密度の制限が存在している。この問題が、以下において示されている。米国特許第７，２４９，７２６号明細書において記述されているように、３．０％のトラバースオフセット速度の場合に、コイルの第１層の周りにおいて半径方向において分布することになる、８の字の数は、１６．６７となる（１／（２・３％／１００）。この説明においては、ペイアウト孔の周りにおいて使用されるフィラメント材料の量は、無視されており、その理由は、この分析の場合には、対象となっているのが、コイル（又は、マンドレル）の円周の周りにおける、度を単位とした、８の字の間の間隔のみであるからである。０．２％の密度係数がトラバース速度オフセットに適用された場合に、第２層は、２．８％というトラバース速度オフセットを使用することにより、生成されることになる（３％−０．２％）。これは、１７．８５７１個の８の字を有する第２層を生成する。トラバース速度オフセットが、同一の方式により、０．０６という密度係数だけ、連続的に低減される場合には、８の字の数は、１９．２３、２０．８３、２２．７３、２５．００、２７．７８、３１．２５、３５．７１、４１．６７、５０．００、６２．５０、８３．３３、１２５．００、２５０．００というように、それぞれの層に伴って変化する。
【００２６】
従って、０．２％という密度係数によって生成される速度オフセットの小さな０．２％の変化は、層の数が増大するのに伴って、それぞれの層内の８の字の数に対して格段に大きな影響を有している。例えば、１５番目の層の場合に、機械は、わずかに０．２％というトラバース速度オフセットを使用しており、且つ、その層内において２５０個の８の字を配置するべく試みることになる。これに加えて、８の字用の数式は、１６番目の層の場合に、定義されていない状態となる（分母がゼロになる）。従って、それぞれの層ごとに、定数だけ、速度オフセットを低減することによって密度を制御する方法は、計算における暴走状態を生成しうる。最も顕著な一貫性のなさは、層１５の上述の例において観察することができる。（１５インチのコイル直径を仮定することにより）この層内において２５０個の８の字を有することにより、この層内において巻回される材料の量だけで、ほとんど２０００フィートとなり、これは、意味をなしておらず、その理由は、これらの例において実施されている計算は、１０００フィートのコイル用であるからである。
【００２７】
これらの問題及び課題は、図２及び図３のシステム１００によって克服されている。図２は、本開示の一態様による、巻回システム１０の一部分の概略図を示している。システムは、フィラメント材料２９０（例えば、ワイヤ又はケーブル）をコイル３５に巻回するべく、主軸３１によって駆動されるマンドレル３１Ａを含む。システム１０は、長さカウンタ２４、往復運動するトラバース３２、及び任意選択のスプリング付勢されたバッファ２６を含む。巻回されているフィラメント材料２９は、マンドレル３１Ａが、（図２においては、時計回りに）主軸３１によって駆動された際に、長さカウンタ２４、バッファ２６、及びトラバース３２を通過している。トラバース３２は、マンドレル３１Ａが、その軸を中心として回転している間に、フィラメント材料２９がマンドレル３１を中心として８の字のパターンにおいて配置されるように、（図２のページの内部に且つ外部に、且つ、図３においては、右から左へ、そして、右へ）往復運動している。
【００２８】
カウンタ２４は、フィラメント材料２８がその間を通過することによってホイールがその個々の軸を中心として回転するようにするホイール又はプーリーのペア２４Ａを含むことができる。ホイール２４Ａは、ホイール２４Ａのそれぞれの回転が、ホイール２４Ａの１つのものの円周に等しい、ペイアウトされた、フィラメント材料２９の長さに対応するように、既知の、固定された、円周を有する。一実施形態においては、長さカウンタ２４は、長さカウンタパルス又は信号を生成すると共にコントローラ３０（図３）に送信する、決定論的な高優先順位ハードウェアエンコーダ割り込みを含み、コントローラは、その到着から数マイクロ秒以内において、信号又はパルスを認識している。長さカウンタ２４は、フィラメント材料２９の長さに対応する、任意の妥当な分解能を有しうるパルスを提供している。限定ではなく、且つ、例示のみを目的として、分解能は、１〜２００個のパルス／フィラメント材料２９のリニアフィートであってよい。使用されるエンコーダは、Ｅｎｃｏｄｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｓａｇｌｅ，  ＩｄａｈｏのＭｏｄｅｌ  ＴＲ１エンコーダに類似したものであってよい。一実施形態においては、インクリメンタルシャフトエンコーダをホイール２４Ａの１つに装着することができる。又、一実施形態においては、磁石がホイール２４Ａの回転シャフトに取り付けられた状態において、ホール効果装置を使用することができる。更には、同様に、ドップラー技術を使用したレーザータイプの長さカウンタを使用することもできる。相対的に正確な計測を提供するべく、スケーリングファクタをこれらパルスに適用することができる。以下の例においては、使用される分解能は、４つのパルス／リニアフィートとなる。従って、記録されるそれぞれの割り込みパルスは、マンドレル３１Ａ上において巻回されるフィラメント材料２９の０．２５フィートの増分を表している。
【００２９】
３６０個のパルス／主軸回転をエンコードする能力を有しうる、エンコーダ３３が、任意の手段（例えば、直接的、ギア、ベルトなど）により、主軸３１に接続されている。エンコーダ３３によって生成されたパルスは、マンドレル３１Ａと、従って、マンドレル３１Ａ上のコイル３５と、の回転変位が、それぞれの長さカウンタ割り込みパルスの間において、（例えば、度を単位として）判明するように、コントローラ３０によってカウントされている（図３）。従って、長さ割り込みパルスが受け取られるごとに、度を単位とするマンドレル又はコイルの変位を得るべく、現時点のエンコーダパルスカウントが、以前のエンコーダパルスカウントと比較される。割り込みパルスの間におけるマンドレル３１Ａ又はコイル３５の角度変位及びフィラメント材料２９の計測長は、コイルの円周と、従って、コイルの直径と、を計測するべく、使用することが可能であり、これは、現時点及び以前のエンコーダカウントの間において、一定であるものと仮定されている。例えば、長さカウンタ２４が、長さカウンタ割り込みをトリガした際に、コントローラ３０（図３）は、０．２５フィートだけ、コイルの計測長を増分する。又、コントローラ（３０）（図３）は、エンコーダ３３から現時点の主軸カウントを読み取り、且つ、以前の長さカウンタ割り込みと同時に記録された以前の主軸カウントを減算する。この例においては、この差は、２５度である。従って、０．２５フィートが、コイルの円周（３６０度）の２５度に跨って、延在している。従って、割り込みパルスの間において巻回されたフィラメント材料２９の長さ（０．２５フィート）は、コイルの円周の約０．０６９（２５／３６０）に等しい。従って、長さ割り込みの間におけるコイルの円周Ｃは、約３．６３フィート又は４３．４８インチであり、且つ、コイル直径Ｄ（Ｄ＝Ｃ／ｐｉ）は、約１３．８５インチである。この直径の計測は、割り込みパルスの間において一定であるものと見なすことができる。割り込みパルスの分解能が増大するのに伴って、コイル直径の計測値は、コイル直径のより瞬間的な計測値に向かって収束することを理解されたい。
【００３０】
このコイル直径の計測値は、コイル層及びフィラメント材料の直径に基づいてコイル直径を予測するよりも正確である一方で、この計測値は、依然として、更に詳細に後述するように、巻回システムの細目に起因して、限られた不正確性を有しうる。
【００３１】
例えば、トラバース３２の往復運動及びその他のコイル巻回プロセス動作に起因して、図２において示されているように、バッファダンサ２６が、長さカウンタ２４とトラバース３２の間において、システム内に配置される。一実施形態においては、バッファ２６は、スプリング付勢された、且つ、シーブ２６Ａ及び２６Ｂを含む、運動可能なブロックユニットを含む。トラバース３２が往復運動するのに伴って、トラバースは、フィラメント材料の線速度と、長さカウンタとコイル／マンドレル表面の間の長さと、に対して変化をもたらす。バッファ２６の動作は、ブロック及びシーブ２６Ａ及び２６Ｂが、巻回プロセスによって生成される長さ及び速度の変化に応答して、近接するように又は離隔するように、運動するようにするべく、そのスプリング２６Ｃに圧接状態において作用する、というものである。
【００３２】
バッファ２６の動作は、コイル直径の計測において複雑さを生成する可能性があり、その理由は、長さカウンタ２４及びコイル３５の表面からの距離が継続的に変化しているからである。一実施形態においては、コントローラ３０（図３）は、いくつかの長さ割り込みパルスにわたって主軸エンコーダカウントの結果を保存することができると共に、コイル直径の移動平均が、算出され、且つ、コイル直径の知識を必要としているその他の計算において使用されるように、これらを平均化することができる。一実施形態においては、コイル直径の移動平均を求めるべく、１０個の主軸エンコーダカウントが平均化されている。結果は、フィラメント材料２８の長さが１つの長さカウンタ割り込みパルスに跨って延在している度の数値の移動平均であり、これは、上述のように、コイル直径を測定するべく、使用することができる。
【００３３】
コイル直径の計測の正確性を提供しうる別の要因は、フィラメント材料２９が、８の字において巻回されており、８の字は、コイルを中心とした回り道の経路を有し、且つ、コイルの実際の円周よりもわずかに長い、という点にある。この差は、０．９９だけ、スケーリングする（算出された値の１％の低減）などのように、計算された円周（並びに、従って、直径）にスケーリングファクタを適用することにより、考慮することができる。
【００３４】
上述のように、コイル直径が計測（並びに／或いは、スケーリング）されたら、上述のパラメータ、即ち、孔シフト、孔テーパー、及び密度、を算出及び更新するべく、コイル直径を使用することができる。例えば、その内容のすべてが、引用により、本明細書において包含されている、米国特許第５，４７０，０２６号明細書においては、コイル直径（Ｄ）は、ペイアウト孔直径と、巻回された材料とペイアウト孔におけるコイルの中心線の間の孔角度（ａ）と、を測定するための、以下の数式における変数である。但し、これまで実行されているように、コイル層及びフィラメント材料直径（層当たりの方式）に基づいてコイル直径を予測する代わりに、コイル直径のリアルタイム（移動平均）計測に基づいて、孔角度「ａ」を継続的に測定することができる。
【００３５】
上述の方法を使用することにより、コイルの直径が既知であることから、角度「ａ」を測定するべく、連立方程式として、以下の数式を解くことが可能であり、この場合に、以下の変数及び定数が、数式内において使用され、且つ、図４において示されているペイアウト孔を参照して示されている。
【００３６】
【表２】
0006777828.tif 000003
【００３７】
一実施形態においては、トラバース出力は、コイルパターンもまた正弦波となるように、正弦波であるものと仮定されている。正弦波の変位は、図５において示されており、且つ、以下の数式によって定義される。
Ｙc＝（Ｍw／２）ｓｉｎ｛ｘ／Ｄ｝                                （１）
ここで、Ｙcは、トラバースの中心位置との関係におけるトラバースの変位として定義されており、且つ、ｘは、８の字のトラバースの累積変位として定義されている。
【００３８】
ａ＝Ｔａｎ-1（ｙ’c）                                          （２）
ここで、
ｙ’c＝ｄｙc／ｄｘ                                              （３）
並びに、
ｙ’c＝（Ｍw／２Ｄ）ｃｏｓ｛ｘ／Ｄ｝                            （４）
であり、その結果、ｘ＝０である場合に、式（４）は、次式のように単純化される。
ｙ’c＝Ｍw／２Ｄ                                                （５）
【００３９】
更には、コイルの表面上のペイアウト孔の長さ（Ｌ）が既知であり、且つ、コイル直径が、本明細書において記述されている方法に従って測定される場合には、ペイアウト孔角度Ｐは、以下の式から算出することができる。
Ｐ＝３６０（Ｌ／Ｄ）                                              （６）
【００４０】
連立方程式の残りの数式は、以下を含む。
（２ｒｔａｎ｛９０−ｔａｎ-1（Ｍw／Ｄ）｝）／ｓｉｎ｛９０−ｔａｎ-1（Ｍw／Ｄ）｝
＝２ｒ／ｃｏｓ｛９０−ｔａｎ-1（Ｍw／Ｄ）｝                      （７）
Ｐ＝（７２０ｒ）／Ｄ・ｃｏｓ｛９０−ｔａｎ-1（Ｍw／Ｄ）｝        （８）
ｒ＝Ｄ・ｃｏｓ｛９０−ｔａｎ-1（Ｍw／Ｄ）｝／７２０              （９）
【００４１】
式（８）は、ペイアウト孔角度サイズ（Ｐ）、マンドレル幅（Ｍw）、コイル直径（Ｄ）、及びペイアウトチューブ半径（ｒ）の間の関係を示している。式（８）において使用されているコイル直径（Ｄ）は、本明細書において記述されている方法に従って計測されている。式（８）を使用することにより、巻回プロセスの全体を通じて、ペイアウト孔角度サイズ（Ｐ）を継続的に算出することができる。
【００４２】
一実施形態においては、ペイアウト孔開口部サイズ（Ｌ）は、ペイアウト孔の長さの全体を通じて、一定に維持されている。以下の例示用の方法は、一定の孔開口部サイズを有するコイルを形成するべく、使用することができる。直径８インチのマンドレルが使用され、且つ、ペイアウト孔角度サイズが９０度である場合には、マンドレルの表面上の開口部（Ｌ）は、６．２８インチとなる。ほぼ均一な直径のペイアウト孔を生成するべく、上述のように、コイルのそれぞれの層ごとに、プロセスの算出されたコイル直径に応じて、ペイアウト孔角度サイズが低減される。一例として、次の層の直径が８．５５インチであると測定されたとした場合に、６．２８インチの開口部を維持するべく必要とされる対応する孔角度サイズは、式（６）に基づいて、８４．２度となる（（３６０・６．２８）／（８．５５・ｐｉ））。更には、次の計測された直径が９．０４インチである場合には、ペイアウト孔角度サイズは、７９．６度に低減されることになり（（３６０・６．２８）／（９．０４・３．１４））、以下同様である。
【００４３】
又、コイルの密度も、本明細書において記述されているように、コイル直径を正確に測定した結果として改善することができる。上述のように、密度パラメータの共通的な使用法は、コイルのそれぞれの層内において８の字の間の間隔を基本的に一定に維持する、というものである。従来のコイル巻回方法は、コイル層の数及びフィラメント材料の直径に基づいた予測コイル直径の不正確性に起因して、これを実際的に実現することができなかった。トラバース速度オフセットは、しばしば、上部速度オフセット（「上部比率」及び「プラスアドバンス」とも呼称される）と、下部速度オフセット（「下部比率」及び「マイナスアドバンス」とも呼称される）と、という２つのパラメータによって規定されている。コイル巻回プロセスは、コイルの第１の（並びに、奇数番号の）層を巻回する際には、上部速度オフセットを使用し、且つ、コイルの第２の（並びに、偶数番号の）層を巻回する際には、下部速度オフセットを使用している。
【００４４】
以下の例は、上部速度オフセット及び下部速度オフセット（ｓｐｅｅｄ  ｏｆｆｓｅｔ）の使用法を示している。コイルの任意の層内の８の字の間の間隔（Ｓｐａｃｉｎｇ）は、次式から算出することができる。
間隔＝２・速度オフセット％／１００・Ｄ・ｐｉ                    （１０）
【００４５】
この例においては、上部速度オフセットは、３．５％に設定され、且つ、下部速度オフセットは、３．２％に設定されている。又、この例を目的として、マンドレルは、８インチの直径を有するものと仮定され、且つ、コイルの円周及び直径は、約１００回／秒において、算出されている。従って、コイルの第１層の場合に、（例えば、インチを単位とする）８の字の間の間隔は、算出されたコイル／マンドレル直径及び３．５％の初期上部速度オフセットに基づいて算出される。この例においては、８の字の間の間隔は、１．７６インチであるものと算出される（２・（３．５％／１００）・８インチ・ｐｉ）。第２層の場合には、プロセスが下部速度オフセットに切り替わった際に、同一の計算（例えば、式（１０））が反復されるが、更新されたコイル直径は、従来の計算において使用されている直径よりも大きく（即ち、初期直径は、マンドレルの直径に等しい）、その理由は、第１層が定位置にあり、且つ、第２層が、その上部において巻回されているからである。この例においては、第２層の直径が８．４６インチであるものと測定された場合に、８の字の間の間隔は、１．７０インチである（２・３．２％／１００・８．４６インチ・ｐｉ）。この例の第３層の場合には、コイル直径は、８．９２インチであるものと算出することができる。８の字の間の間隔が１．７６インチにおいて維持されることを要する場合には、上部速度オフセットは、速度オフセットについて式（１０）を解くことに基づいて、３．５％から３．１％（１．７６インチ／２・８．９２インチ・ｐｉ・１００）に変化しなければならない。オフセット、８の字の間隔、８の字の数／層は、以下の表２において列挙されている。
【００４６】
【表３】
0006777828.tif 000004
【００４７】
図６において観察される例示用の寸法を使用して形成されたコイルは、孔テーパー又は密度によって影響されることがない、且つ、直線状のペイアウトチューブ１０５を受け入れることができる、直線状の（半径方向の）ペイアウト孔１００を有する。この方法を使用して形成されたコイル１０８は、従来の方法を使用したものよりも、相対的に安定したものとなり、これは、８の字の数を外側層内において格段に大きな値に増大させる傾向を有する。
【００４８】
コイルを巻回する際には、しばしば、一定直径のペイアウト孔及び一定の８の字の間隔が望ましい一方で、変化するパラメータを有するコイルを生成することが望ましくありうる状況が存在しうる。例えば、特定の高速データ搬送ケーブルは、ワイヤが巻回される方式の結果として、損傷（その伝送特性に対する損傷）しうることが長く知られている。更に詳しくは、Ｒｅｅｌｅｘコイルとの関係において、このような損傷は、トラバース速度オフセットが、類似直径の非信号搬送ケーブルにおける「正常な」範囲内である、値に設定された際にも、発生しうることが知られている。ケーブルが巻回された際に、ケーブルは、８の字の交差点においてわずかに折れ曲がる。過剰に多くの８の字がコイルの円周の周りにおいて半径方向に分布している場合には、交差点の近接性により、ケーブルの相対的に深刻な折れ曲がりが発生し、その結果、ケーブルが損傷しうる。従って、損傷の大部分は、巻回されたケーブルの第１の内側の層上において発生する。この問題に対する１つの解決策は、コイル巻回プロセスの全体を通じて、一定の非常に大きなトラバース速度オフセットを使用する、というものである。この解決策は、トラバース速度オフセットが相対的に小さい場合よりも大きなコイルを生成する。但し、本明細書において記述されている方法及び装置を使用してコイルの直径を正確に知ることにより、従来技術のコイルが、均一な相対的に大きなトラバース速度オフセットを使用して巻回されている、等しい長さの従来技術のコイルと同程度の大きな直径を有するコイルを生成することなしに、内側層が過剰な折れ曲がりから保護されるように、内側層を巻回する際の相対的に大きな値から外側層を巻回する際の相対的に小さな値にトラバース速度オフセットを変化させることが可能である。これに加えて、これは、孔テーパー又は孔シフトに影響を及ぼすことなしに、実現することができる。
【００４９】
一例においては、コイルの内側巻回又は層における８の字の間の非常に大きな間隔と、コイルの外側巻回又は層内の８の字の間の低減された間隔と、を有するコイルを生成するべく、予め定義されたトラバース速度オフセット対コイル直径プロファイルを利用することができる。このプロファイルは、コンピュータによる実現を促進するべく、ルックアップ表又は機能的関係として実装することができる。速度オフセット対コイル直径を算出するための方法の一例は、以下のとおりである。８％の速度オフセットが内側層にとって望ましく、且つ、速度オフセットは、コイルが１３インチに到達する時点まで、コイル直径に伴って比例的に減少させることを要するものと仮定しよう。１３インチの後に、コイルは、１．７６インチという一定の８の字の間隔を有することになる。０〜１３インチのコイル直径の間における速度オフセット（Ｓｐｅｅｄ  ｏｆｆｓｅｔ）用の数式は、以下のとおりである。
速度オフセット＝６．２・（１３−Ｄ）／５＋１．８            （１１）
【００５０】
この結果、１３インチ超の直径の場合に、上述の８の字の間の一定の間隔に基づいて速度オフセットを算出する方法を実施することができる。この結果、密度プロファイル（層対速度オフセット％）は、以下の表３に示されているとおりであってよい。
【００５１】
【表４】
0006777828.tif 000005
【００５２】
図３に示されている巻回機械１０のブロック図様の図との関係において、コントローラ３０は、それぞれ、エンコーダ３３及び３４により、主軸３１及びトラバース３２の変位を追跡することが可能であるが、ポテンショメータ又はリゾルバなどのその他の装置を使用することもできる。必要な上部及び下部速度オフセット（例えば、ＡＤＶＡＮＣＥ）は、サムホイールスイッチ、キーパッド、コンピュータキーボード、内部的に保存されたデータベースなどの、入力装置３０Ａにより、入力されるか、或いは、シリアル通信（図３には、示されていない）を通じて、データベースからダウンロードされる。ＡＤＶＡＮＣＥは、フィラメント材料２９、マンドレル３１Ａの直径、及び主軸３１の表面からのトラバース３２の距離から算出される。巻回プロセスの様々なパラメータは、ディスプレイ３０Ｂを介して表示される。
【００５３】
コントローラ３０は、主軸３１及びトラバース３２の位置を読み取り、且つ、トラバースドライブ４０を介して基準信号４１をトランバースモーター３８に提供しており、トラバースモーターは、トラバース３２に対するＡＤＶＡＮＣＥを結果的にもたらす。コントローラ３０は、巻回においてペイアウト孔を生成する時点において、ＡＤＶＡＮＣＥの検知を切り替える（プラス又はマイナス）。上述の動作は、当業者には既知である。主軸モーター３７は、当技術分野において既知の方式により、コントローラ３０からの基準信号４３により、主軸ドライブ４２によって制御されている。
【００５４】
トラバース３２は、クランクアーム３５及び接続ロッド３６により、駆動することができる。クランクアーム３５及び接続ロッド３６のこのような構成が、トラバースモーター３８及びカムボックス３９により、（クランクアーム３５の）一定のＲＰＭにおいて駆動された際には、歪が、トラバース３２の動きにおいて生成されうる。カムボックス３９は、このような歪を除去するべく、カムの構成を使用することができる。
【００５５】
コントローラ３０は、カウンタ回路４４を通じて、それぞれ、エンコーダ３４及び３３を介して、トラバースモーター３８及び主軸モーター３７の個々の位置の入力を受け取っている。プログラムされた密度を有するコイルの巻回は、必要なＡＤＶＡＮＣＥがトラバースモーター３８及び／又は主軸モーター３７に提供されうるように、上述の式（１）を解くべく、或いは、コンピュータ内において（表３などの）「ルックアップ」表を提供するべく、コントローラ３０をプログラムすることにより、実行することができる。
【００５６】
一態様においては、本明細書において記述されている巻回機械１０は、記述されている特定の物理的なレイアウトに限定されるものとして見なされてはならない。巻回機械の特徴のいくつかの実際的な検討事項は、以下のとおりである。機械的なカムにより、最速を提供することができる。又、デュアル及びシングルベルトトラバースを使用することもできる。電子的なカムは、特定量の曲がりやすさを提供しうるが、速度の制限を有しうる。ＤＣモーターのみならず、ＡＣモーター、ステッパ、又はサーボを使用することができる。トラバース３２は、機械的なカムによって駆動された場合に、標準的な回転モーター（ＤＣ、ＡＣ、ステッパ、サーボ）によって駆動することができる。電子的なカムは、サーボモーター又はリニアモーターを使用しうる。
【００５７】
これに加えて、「コントローラ」という用語は、本明細書において開示されている実施形態を任意の特定の装置タイプ又はシステムに限定するものとして解釈されてはならないことを理解されたい。コントローラは、コンピュータシステムを含みうる。又、コンピュータシステムは、上述の方法及びプロセスの任意のものを実行するべく、コンピュータプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、又は汎用コンピュータ）をも含みうる。
【００５８】
コンピュータシステムは、半導体メモリ装置（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュプログラム可能ＲＡＭ）、磁気メモリ装置（例えば、ディスケット又は固定ディスク）、光メモリ装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、ＰＣカード（例えば、ＰＣＭＣＩＡカード）、又はその他のメモリ装置などの、メモリを更に含みうる。このメモリは、例えば、送信された光信号、相対的な光信号、及び出力された圧力信号からのデータを保存するべく、使用することができる。
【００５９】
以上において列挙されている、上述の方法及びプロセスのいくつは、コンピュータプロセッサと共に使用されるコンピュータプログラムロジックとして実施することができる。コンピュータプログラムロジックは、ソースコードの形態又はコンピュータ実行可能な形態を含む、様々な形態において実施することができる。ソースコードは、様々なプログラム言語（例えば、オブジェクトコード、アセンブリ言語、或いは、Ｃ、Ｃ＋＋、又はＪＡＶＡ（登録商標）などの、ハイレベル言語）における一連のコンピュータプログラム命令を含むことができる。このようなコンピュータ命令は、一時的ではないコンピュータ可読媒体（例えば、メモリ）内において保存することが可能であり、且つ、コンピュータプロセッサによって実行することができる。コンピュータ命令は、添付の印刷された又は電子的な文書を有する着脱自在のストレージ媒体（例えば、シュリンクラップされたソフトウェア）として、任意の形態において分配されてもよく、コンピュータシステムによって（例えば、システムＲＯＭ又は固定ディスク上において）事前に読み込まれていてもよく、或いは、通信システム（例えば、インターネット又はワールドワイドウェブ）上においてサーバー又は電子掲示板から分配されてもよい。
【００６０】
コントローラは、印刷回路基板、集積回路（例えば、用途固有の集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ））、及び／又はプログラム可能なロジック装置（例えば、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ））に結合された、別個の電子的コンポーネントを含むことができる。上述の方法及びプロセスの任意のものは、このようなロジック装置を使用して実施することができる。
【００６１】
以上、本明細書においては、フィラメント材料をコイルに巻回する装置及び方法のいくつかの実施形態について記述及び図示した。特定の実施形態が記述されているが、本発明は、当技術分野が許容するものと同程度にその範囲が広く、且つ、そのように本明細書が解釈されるべく意図されていることから、本発明がこれらに限定されることを意図してはいない。従って、巻回プロセスにおいてマンドレル上において巻回されるフィラメント材料の長さを測定するべく、装置の特定のタイプが開示されているが、その他の長さ計数装置を同様に使用することもできることを理解されたい。従って、当業者は、特許請求されているその精神及び範囲を逸脱することなしに、更にその他の変更が、提供されている発明に対して実施されうることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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