(57)【要約】  複合材プレースメント装置によって分配される複合材料のための受動的張力付与システムが開示されている。スプールが、スプール軸の上に装着されており、スプールの上の材料が、スプールから引っ張られて表面に適用される。張力付与システムは、スプール軸の上のドラッグブレーキと、ドラッグブレーキのためのドラッグブレーキコントロールとを有している。ダンサーロールが、ばね力を有するリニア滑動路の上に装着されており、滑動コントロールが、リニア滑動路のために設けられている。制御システムは、複合材プレースメント装置の瞬間的な動作特性に基づいて、複合材料の張力を制御するために、ドラッグブレーキコントロールおよび滑動コントロールを連続的に変化させる。【選択図】図４
2018530489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材プレースメント装置によって供給される複合材料のための受動的張力付与システムであって、スプール軸に装着されたスプール上の材料がダンサーロールから引っ張り出されて表面に適用され、
前記受動的張力付与システムは、
前記スプール軸上のドラッグブレーキと、
前記ドラッグブレーキのためのドラッグブレーキ制御部と、
ばね力を有するリニア滑動路に設けられるダンサーロールと、
前記リニア滑動路に関する前記ばね力を変化させるための制御部と、
前記複合材プレースメント装置の瞬間的な動作特性に基づいて、前記複合材料の張力を制御するために、前記ドラッグブレーキ制御部および前記滑動制御部を連続的に変化させるための制御システムと
を含む、受動的張力付与システム。
【請求項２】
前記リニア滑動路のためのリニア位置フィードバックデバイスをさらに含み、これにより、前記リニア滑動路に関する滑動力が、前記リニア滑動路の位置に応じて変化させられる、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項３】
前記スプールに関する角度位置フィードバックを提供するために前記スプール軸上に装着されているエンコーダーをさらに含み、これにより、前記ドラッグブレーキ制御部は、前記スプールの角度位置の変化に応じて変化させられる、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項４】
前記リニア滑動路に連結されている空気圧式シリンダーをさらに含み、これにより、前記ダンサーロールのばね力が、前記空気圧式シリンダー内の圧力を変化させることによって調節されることができる、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項５】
前記ダンサーロールのばね力を調節するための空気圧式シリンダーをさらに含み、これにより、前記ダンサーロールが、調節可能なばねのように作用する、請求項４に記載の受動的張力付与システム。
【請求項６】
前記空気圧式シリンダーを含む複動式シリンダーをさらに含む、請求項５に記載の受動的張力付与システム。
【請求項７】
前記ダンサーロールのためのリニア位置フィードバックデバイスをさらに含み、これにより、前記ダンサーロールのばね力が、前記ダンサーロールのリニア位置に応じて変化させられることができる、請求項４に記載の受動的張力付与システム。
【請求項８】
前記制御システムのための張力設定点制御部をさらに含み、これにより、前記複合材料にかかる前記張力が、特定の値に設定されることができ、前記ドラッグブレーキによって印加される制動力、および、前記ダンサーロールにかかる前記ばね力が、前記張力設定点制御部にしたがって変化させられる、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項９】
複合材料が前記スプールから給送されるときに、前記スプールの直径を測定するためのスプール直径測定システムをさらに含み、これにより、前記ドラッグブレーキの力が、前記スプールの前記直径に基づいて動的に調節される、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１０】
前記スプール軸に連結されており、エンコーダー出力信号を有するロータリーエンコーダーであって、前記エンコーダー出力信号は、前記制御システムに連結される、ロータリーエンコーダーをさらに含み、これにより、前記制御システムは、前記スプールの加速度および前記スプールの慣性を測定し、前記ドラッグブレーキの力は、前記スプールの前記加速度および前記スプールの前記慣性に基づいて動的に調節される、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１１】
前記制御システムは、前記スプールの回転速度を測定し、これにより、前記ドラッグブレーキによって前記スプール軸に印加される制動力が、前記スプールの前記回転速度に基づいて調節される、請求項１０に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１２】
前記ダンサーロールのばね力は、前記ダンサーロールのリニア滑動路の位置に基づいて動的に調節可能である、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１３】
前記ダンサーロールのばね力は、前記スプールの慣性に基づいて動的に調節可能である、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１４】
前記ダンサーロールのばね力は、前記スプールの加速度に基づいて動的に調節可能である、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１５】
前記ダンサーロールのばね力は、前記張力付与システムが重力ベクトルに対して傾けられているときに、前記ダンサーロールにかかる前記重力ベクトルの変化に基づいて動的に調節可能である、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１６】
前記スプールは、直径を有しており、前記スプールの前記ドラッグブレーキは、前記スプールの前記直径に基づいて動的に調節可能である、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１７】
前記スプールは、慣性を有しており、前記スプールの前記ドラッグブレーキは、前記スプールの前記慣性に基づいて動的に調節可能である、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１８】
前記スプールは、回転速度を有しており、前記スプールの前記ドラッグブレーキは、前記スプールの前記回転速度に基づいて動的に調節可能である、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【請求項１９】
前記スプールは、加速度を有しており、前記スプールの前記ドラッグブレーキは、前記スプールの前記加速度に基づいて動的に調節可能である、請求項１に記載の受動的張力付与システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１０月１３日に出願された米国非仮出願第１４／８８１４８０号の利益を主張し、その内容全体が、参照により本明細書に組み込まれている。
本考案は、トウがクリールから複合材プレースメントヘッドに繰り出されるときに、トウの張力を受動的に制御するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トウ(tow)材料がクリール(creel)から複合材プレースメント(placement)ヘッドへ繰り出されるときに、トウ材料の張力を制御することが必要である。張力付与システムが逆張力(back tension)を提供することが可能であり、トウ繰り出し方向を逆転させる能力を有している場合には、張力付与システムは能動的である。先行技術の能動的張力付与システムは、逆張力を供給するための、トウのそれぞれのレーンに関するサーボモーターを有する双方向の電子的なサーボ式のテンショナーを使用し、また、ヘッドとクリールとの間の距離を減少させる装置移動の間の弛みをとるために必要とされる場合に、トウを逆転させる能力を使用する。サーボ式のテンショナーは、コストおよび複雑さをトウハンドリング機構に追加する。張力付与システムが、逆張力を提供することだけができ、トウ繰り出し方向を逆転させる能力を有していない場合には、張力付与システムは受動的である。圧力容器およびロケットモーターケース構造に関して、簡単な受動的張力付与システムが、フィラメントワインディング装置用途に関して幅広く使用されている。フィラメントワインディングは、張力のかけられたファイバーバンドをクリールの中の複数のスプールから引っ張る連続的なプロセスである。フィラメントワインディング装置は、濡れた樹脂ファイバーバンドまたはプリプレグファイバーバンドを、凸形表面だけを有する滑らかな回転体の上に巻き、ファイバーブリッジングが起こらないようになっている。そのような張力付与システムは、ダンサーアームの上の簡単なばねを使用することが可能であり、また、スプールの上の制動機構を使用することが可能である。フィラメントワインディングテンショナーは、数ポンド以上の力の張力レベルを提供する。その理由は、巻き付けられることとなる形状は、通常、対称的になっており、停止することなく連続的な様式できつく巻かれるからである。高い張力レベルによって、スプール慣性荷重の影響は、受動的ばね設計に関して管理可能な要素である。フィラメントワインディングサイズ材料スプールに関するばねベースのテンショナーは、数ポンド未満の力の張力レベルで動作することを必要とされない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ファイバープレースメント工程において、凹形エリアおよびニアネットシェイプ周囲部を有するレイアップ（ｌａｙ−ｕｐ）ツールの上に、不連続的な様式でプリプレグファイバーバンドを配置することが必要である。ファイバープレースメント工程は、ファイバーバンド適用の頻繁な起動および停止を必要とする。これらの要件に起因して、ファイバープレースメントテンショナーが、０．４５３６ｋｇ（１ポンド）未満の程度の大きさの低い張力を０．１１３４ｋｇ（１／４ポンド）の公差とともに提供することが必要である。ファイバーバンドが圧縮ローラーによってツール表面の凹形エリアの上に積層されるときに、ファイバーバンドがブリッジング（谷部を横切って広がる）しないこととなるために、これが必要である。ファイバープレースメント工程において使用される低い張力において、急速なトウ加速および減速の変化、ならびに、結果として生じるスプール慣性荷重を、ファイバープレースメント工程に関して十分に細かい分解能によって和らげるために、受動的ユニットを十分に制御することができない。受動的テンショナーの上のばね荷重式のダンサーロールからの衝撃を和らげる張力スパイクの量は、ファイバープレースメント工程に関して十分ではない。先行技術の受動的張力付与システムは、ファイバープレースメント動作の間にトウに給送するためにおよびトウを停止させるために必要とされる、変化するスプール直径、ならびに、変化する加速および減速に適合することができない。材料スプールおよびテンショナーがヘッドの中へ一体化されているときに、テンショナーおよびそのダンサーロール運動は、ヘッドが動作ゾーンの中のその位置を変化させるときに、変化する重力ベクトルに影響を受けないことが必要になる。先行技術の機械的なばねベースのテンショナーは、動作配向によって影響を受ける。これは、ダンサーロールばねの力応答に影響を与える重力荷重から、張力変化を結果として生じさせる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
複合材料レイアップのためにクリールから送達される複合材料のための張力付与システムは、それが逆張力を提供することだけが可能であり、トウ給送方向を逆転させる能力を有していないという点において受動的である。受動的システムは、材料スプール軸の上で動的に制御されるドラッグブレーキを使用し、また、動的に制御されるリニア滑動路の上に装着されているダンサーロールを使用する。ブレーキおよびダンサーロール滑動路の両方に働かせられる力は、制御システムによって連続的に変化させられ得る。材料スプール軸は、エンコーダーを有しており、エンコーダーは、材料スプール軸に装着され、スプールに関する角度位置フィードバック制御を提供し、ダンサーロール滑動路は、その位置を測定するためにリニア位置フィードバックデバイスを有している。デバイスは、空気圧ベースの力出力デバイスを使用する。フィードバック信号は、ドラッグブレーキおよびリニア滑動シリンダーにかかる圧力を変化させる電気空気圧式レギュレーターに制御信号を出力するために、コントローラーによって解釈される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】クリールの側面図であり、複合材料スプール、ダンサーロール、および中間巻き取りローラーがクリールの外側壁部の上に装着されていることを示しており、また、複合材プレースメントヘッドがクリールの底部に装着されていることを示す図である。
【図２】スプールからの複合材料繰り出しの経路を示す、図１に示されているクリール壁部のうちの１つの詳細図である。
【図３】図２のクリール壁部の反対側を示す図である。
【図４】図３に示されている張力付与システム機構のセクション４の詳細図である。
【図５】張力付与システムに関する制御システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここで図１を見てみると、ヘッドがその上に装着されたクリールが、全体的に、参照番号１０によって指定されている。クリール１１は、概して長方形の形状を有しており、また、概して長方形の側壁部１２〜１４（３つの壁部だけが示されている）を有しており、概して長方形の側壁部１２〜１４は、複合材料またはトウ１８の複数のスプール１５のためのサポートを提供している。複合材プレースメントヘッド１６は、クリールの下側または底壁部１７に取り付けられており、圧縮ローラーまたはシュー２０が、適用表面２２の上に複合材料１８を押し付けるために、ヘッド１６の底部に設けられている。複合材プレースメントヘッド１６は、ヘッド中心線１９を有しており、ヘッド中心線１９は、クリール１１および圧縮ローラーまたはシュー２０の中心を通過している。クリール１１は、位置決め機構２３の端部に取り付けられ得、位置決め機構２３は、ヘッド１６および圧縮ローラー２０をさまざまな位置および場所へ動かし、複合材料が、所望の場所およびパターンで適用表面２２の上に適用され得るようになっている。本明細書で使用されているように、複合材料という用語は、樹脂含浸ファイバー、トウ、スリットテープ、プリプレグ材料、および、他の同様の材料を指定するために使用されており、それらのすべては、当業者によく知られており、それらの用語のすべては、本出願において交換可能に使用されている。
【０００７】
図２に示されているように、クリール１１の外側壁部１２は、４つのスピンドル２６を支持しており、そのそれぞれが、複合材料のスプール１５を支持している。中間巻き取りロール（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ  ｔａｋｅ−ｕｐ  ｒｏｌｌ）２７およびダンサーロール３０が、それぞれのスピンドル２６に隣接している。中間巻き取りロール２７は、最終的な処分のために、複合材料１８のスプール１５から紙のセパレーターストリップを巻き上げる。ダンサーロール３０は、リニア（換言すれば、直線状）滑動路またはリニアウェイ３２の上の滑動運動のために、ダンサーロール支持ブラケット３３（図４に最良に見られる）の上に装着されている。それぞれのダンサーロール３０は、複合材料１８の隣接するスプール１５の軸線方向長さにおおよそ等しい軸線方向長さを有し、ダンサーロール３０によって材料に対する側方荷重が生成されることなく、スプール１５から材料１８を螺旋状に巻き出すことを可能にする。
【０００８】
図２は、スプール１５から中間巻き取りロール２７への、次いで、中間巻き取りロール２７の周りからダンサーロール３０への、および、ダンサーロール３０の周りから縁部ローラー３５への、複合材料１８の経路を示しており、縁部ローラー３５は、複合材料１８をヘッド１６に導く。クリール１１の残りの３つの隣接する側部のそれぞれの側部は、スピンドル２６およびダンサーロール３０の同様のパターンを備えた同様の外側壁部を有することが可能であり、または、クリール１１の外側壁部は、パッキング要件および性能要件に応じて、異なる数のスピンドルおよびダンサーロールを有することが可能であり、もしくは、異なるパターンのスピンドルおよびダンサーロールを有することが可能である。
【０００９】
図３は、図２の外側クリール壁部１２の裏側表面３６を示しており、図４は、図３に示されている張力付与システム機構のうちに１つの詳細図である。外側壁部１２の前面の上のスピンドル２６のそれぞれからの軸３７は、壁部１２を通って延在しており、また、それに取り付けられたブレーキローター３８を有している。１つまたは複数のドラッグブレーキシリンダー４２は、それぞれブレーキパッド（図示せず）を有しており、ブレーキローター３８の表面に近接する壁部３６に連結され得る。２つのドラッグブレーキシリンダー４２が使用されている場合には、それらは、互いに対して鏡像位置に、ブレーキローター３８の互いに反対の側において、壁部３６に連結され得る。ドラッグブレーキシリンダー４２は、ドラッグブレーキ制御ライン４５によって制御システム４６に連結されている。ドラッグブレーキシリンダー４２は、電気的に、油圧式に、または空気圧式に動作させられ得る。好適な実施形態では、空気圧式のブレーキが使用された。ブレーキローター３８の一方の側または両側に係合するブレーキ機構を有するロッキングブレーキ４８が、壁部３６に取り付けられ得る。ロッキングブレーキ４８は、ロッキングブレーキ制御ライン４９を有することが可能であり、ロッキングブレーキ制御ライン４９は、制御システム４６に連結されている。ロッキングブレーキ４８は、電気的に、油圧式に、または空気圧式に動作させられ得る。好適な実施形態では、空気圧式のブレーキが使用された。ロータリーエンコーダー５０が、スピンドル２６からの軸３７の端部に取り付けられ得、ロータリーエンコーダー５０からの出力信号が、エンコーダーケーブル５１によって制御システム４６に連結され得る。
【００１０】
ダンサーロールシリンダー５４が、外側壁部１２の前面の上に、ダンサーロール３０のそれぞれに関して設けられ得る。ダンサーロールシリンダー５４は、ダンサーロールシリンダーライン５６によって制御システム４６に連結され得る。それぞれのダンサーロールシリンダー５４は、シリンダーロッド５７を有することが可能であり、シリンダーロッド５７は、シリンダー５４の内側のピストン５８に接続されている。シリンダーロッド５７は、ダンサーロール支持ブラケット３３に連結され得、ダンサーロール支持ブラケット３３は、クリールの壁部の上のリニア滑動路またはリニアウェイ３２を通って延在しており、外側壁部１２の前面の上のダンサーロール３０に連結され得る。それぞれのダンサーロール支持ブラケット３３は、連結ロッド５９に連結され得、連結ロッド５９は、表面３６の上に装着されているリニア可変変位変換器（ＬＶＤＴ）６２などのようなリニア位置フィードバックセンサーの上の入力滑動路６１に連結されている。ＬＶＤＴ６２は、ダンサーロールシリンダー３０の移動を表す信号を発生させることが可能であり、ＬＶＤＴケーブル６３を介して制御システム４６に信号を送る。ダンサーロールシリンダー３０は、電気的に、油圧式に、または空気圧式に動作させられ得る。好適な実施形態では、空気圧式シリンダーが使用された。
【００１１】
図５は、図１〜図４に関連して説明されている受動的張力付与システムのための制御システム４６のブロック図である。複合材プレースメントシステム（換言すれば、複合材形成システム）は、ＣＮＣコントロール（換言すれば、制御部）６８を使用し、ＣＮＣコントロール６８は、適用表面２２に対するヘッド１６の移動、および、ヘッド１６による適用表面２２の上への複合材料のプレースメントを決定する。複合材料の張力に関する値は、ＣＮＣコントロール６８の中に含有されている張力設定点コントロール６５によって、オペレーターによって設定され得る。次いで、張力設定点は、張力制御ソフトウェア６７によって処理され、張力制御ソフトウェア６７は、ＣＮＣコントロール６８とともに動作し、ヘッド１６からの複合材料１５の繰り出しを測る。張力制御ソフトウェア６７は、産業用ＩＯシステムなどのような入力／出力デバイス６６にコマンドを連結する。入力／出力デバイス６６は、ドラッグブレーキ圧力アナログ出力信号７０を発生させ、ドラッグブレーキ圧力アナログ出力信号７０は、ドラッグブレーキ電気空気圧式レギュレーター７２に連結されている。レギュレーター７２は、ドラッグブレーキシリンダー４２に連結されており、ドラッグブレーキシリンダー４２は、ローター３８に作用し、ローター３８は、材料のスプール１５に連結されている。材料のスプール１５の回転は、エンコーダー５０によってセンシングされ、エンコーダー５０は、エンコーダー入力５１を発生させ、エンコーダー入力５１は、入力／出力デバイス６６に連結されている。
【００１２】
また、入力出力デバイス６６は、ダンサーアーム圧力アナログ出力信号７５を発生させ、ダンサーアーム圧力アナログ出力信号７５は、ダンサーアーム電気空気圧式レギュレーター７６に連結されており、ダンサーアーム電気空気圧式レギュレーター７６の出力は、ダンサーロールシリンダー５４に連結されている。ダンサーロールシリンダー５４の中の圧力を変化させることは、ダンサーロール３０の応答特性を変化させる。ダンサーロール３０の位置は、リニア位置フィードバックシリンダー６２によってセンシングされる。リニア位置フィードバックシリンダー６２は、信号を発生させ、信号は、ＬＶＤＴケーブル６３によって出力デバイス６６に連結されている。
【００１３】
動作時に、張力付与システムは、複合材プレースメントシステムによって実施されている特定の動作に動的に適応する。ダンサーロール３０の力は、電気空気圧式レギュレーター７６およびダンサーロールシリンダー５４によって調節され、ダンサーロール３０が、調節可能なばねのように作用するようになっている。ダンサーロールシリンダー５４は、複動式シリンダーであることが可能であり、複動式シリンダーは、シリンダーロッド５７を担持する端部に一定の背圧を有し、また、ダンサーロールシリンダーケーブル５６に連結されている端部に調節可能な圧力を有することが可能であり、滑らかで変化するばね力（換言すれば、弾性力）の移動を作り出す。他のシリンダー設計も使用され得る。ダンサーロールシリンダー５４の中の圧力を増加させることは、ダンサーロール３０をリニア滑動路またはリニアウェイ３２の中のその行程の上部から底部へ押し下げるために必要な力を増加させる。ブレーキローター３８にかかるドラッグブレーキ４２の力、および、ダンサーロール３０にかかるばね力は、オペレーターによって制御システム６８の中へ設定され得る、張力設定点コントロール６５からの信号とともに変化する。張力設定点コントロールは、典型的に、トウにかかる張力が０．４５３６ｋｇ（１ポンド）未満になるように設定される。ロータリーエンコーダー５０からの信号は、スプール１５の上の複合材料の直径、スプール１５の慣性、スプール１５の回転速度、および、スプール１５の加速度を決定するために使用され得る。このデータを使用して、ダンサーロールばね力は、スプール１５の直径、スプール１５の慣性、および、スプール１５の加速度に基づいて、張力制御ソフトウェア６７によって動的に調節され得る。スプールにかかるドラッグブレーキ４２の力は、スプール１５の直径、スプール１５の慣性、ならびに、スプール１５の速度および加速度に基づいて、動的に調節される。
【００１４】
張力付与システムは、スプール１５の上の複合材料が給送されて表面２２に適用されている時間の間に、複合材プレースメントシステムの上で使用される。レイダウン（ｌａｙｄｏｗｎ）経路の終わりに、ヘッド１６への材料１８の給送は、急に停止され得、材料１８が必要に応じて切断され得るようになっている。これらの動作は、可能な限り速く実施され、高いスプール加速および減速を結果として生じさせる可能性がある。ＣＮＣコントロール６８は、これらの動作が起こることとなるときにコマンドを発する。これらが起こっている間に、ドラッグブレーキ４２にかかる力のタイミングおよび量、ならびに、空気圧式シリンダー５４によってダンサーロール３０に働かせられる力のタイミングおよび量が、リアルタイムに瞬間的に調節され得る。
【００１５】
材料繰り出し動作のための準備のときに、ダンサーロール３０は、複合材料の繰り出しが起こる前に、リニア滑動路３２の上部へ押される。これは、トウ１８が高速で給送されるときにダンサーロール３０が最大行程範囲を有することを可能にする。トウ給送コマンドがコントローラー６８から送られるとき、ダンサーロール３０は、トウ１８が材料スプール１５から給送されるときに、リニア滑動路３２の底部に向けて行程移動し、材料スプール１５にかかる加速力の一部分を吸収するようになっている。これは、給送動作の間にトウ１８にかかる張力を低減させ、それは、トウ設定張力精度およびトウレイダウン位置精度を維持することを助ける。空気圧式シリンダー５４によるダンサーロール３０の制御は、さまざまな動作の間にトウ１８にかかる張力を制御することを助けるために、制御システムがダンサーロールの運動を最適化することを可能にする。空気圧式のダンサーロールシリンダー５４によってダンサーローラー３０を制御することは、ダンサーロール３０のばね定数が必要に応じて変化することを可能にし、異なるサイズの材料のロール、または、異なる張力設定点、または、極度に高い加速または減速などのような、さまざまな動的イベントを補償する。また、空気圧式シリンダー５４のばね定数は、ダンサーロール３０の位置の関数として変化させられ得る。
【００１６】
切断動作の間に、スプール１５からのトウ１８の供給は、突然に停止する必要がある。ドラッグブレーキ４２は、ブレーキローター３８に対して締め付けられ、スプール１５を迅速に停止させ、トウがスプールから外れることを防止する。追加的に、ダンサーロールシリンダー５４の中の圧力は、システムの停止運動にクッションを与えるように変更される。
【００１７】
クリール１１は、複合材プレースメント装置のエンドエフェクター２３に装着され得る。エンドエフェクター２３が、ＣＮＣコントロール６８の制御の下で３つの方向に操作されるので、クリール１１は傾けられる。クリール１１を傾けることは、ヘッド中心線１９に対する重力ベクトルを再位置決めし、また、ダンサーロール３０のコンポーネント重量に起因する効果的な力が変化し、ＣＮＣコントロール６８の中へプログラムされ得る。したがって、重力に対してダンサーロール３０を再位置決めすることに起因してダンサーロール３０にかかる重力ベクトル力変化を補償するために、ダンサーロールシリンダー５４の中の圧力が変化させられ得る。
【００１８】
エンコーダー５０は、材料スプール軸３７に装着され、繰り出しコマンドに応答してスプール１５の角度位置の変化を検出し、スプール５０の直径をリアルタイムでコンピューター計算するようになっている。スプール５０のリアルタイム直径は、ブレーキローター３８にかかるドラッグブレーキ４２の力、および、ダンサーロール３０にかかる効果的なばね力を調節するために使用され、トウ１８にかかる張力をより効果的に制御する。
【００１９】
ロッキングブレーキ４８は、ヘッドのアフターサービス、ヘッド交換、またはスプール交換などのような、特定の装置モードの間に、回転に対してブレーキローター３８をロックするために、および、それによってスプール１５をロックするために設けられている。
【００２０】
上記に説明されている受動的張力付与システムは、以下の利点を提供する。
１．  張力を制御する高価な双方向サーボ式のテンショナーモーターの排除。
２．  すべての配向で動作する能力。
３．  クリールを含むヘッドの上にしっかりとパッケージ化される能力。
４．  ０．２２６８ｋｇ（１／２ポンド）未満の低い設定点張力で動作する能力。
５．  トウの低い張力制御を変化させることからスプール慣性荷重の影響を分離する能力。
【００２１】
上記に説明されているスプールおよび受動的張力付与システムが、ヘッドから分離しているクリールの中に存在しており、ヘッドがクリールに向けておよびクリールから離れるように移動し、したがって、ファイバー弛みを発生させる場合には、ファイバーフェスツーン（ｆｅｓｔｏｏｎ）が弛みをとるために使用され得る。ファイバーフェスツーンは、装置運動の間のリアルタイム弛み排除を可能にすることとなり、受動的張力付与システムがファイバー弛みを除去するために逆転することができないということを補償する。説明されているデバイスは、空気圧ベースの力出力デバイスを使用しているが、当業者は、電気的な力出力デバイスも使用され得るということを理解することとなる。
【００２２】
そのように本考案を説明してきたが、さまざまな修正例および代替例が当業者に考え付くこととなり、それらの修正例および代替例は、添付の特許請求の範囲によって定義されているような本発明の範囲の中にあることが意図されている。
【図１】
2018530489.tif 000003
【図２】
2018530489.tif 000004
【図３】
2018530489.tif 000005
【図４】
2018530489.tif 000006
【図５】
2018530489.tif 000007
【国際調査報告】
2018530489.tif 000008
2018530489.tif 000009