生产螺旋制品的方法与设备 本发明涉及生产螺旋制品(包括但不仅限于绝缘结(insulatorties)和端头(dead-ends))的方法和设备及这类制品本身。
诸如端头和绝缘结之类的常规螺旋制品一般是由多股线构成。在单股线被制成之后，使它们成螺旋形并粘结在一起形成多股线。在很多情况下磨料被喷涂到粘结股线上以提高总的磨擦系数。随后每股线都被矫直以供生产最终产品。然而，这种矫直技术将导致各粘结股间的分离，并且整个成形过程经常是种繁重劳动的过程。
Poffenberger的美国专利第3.847.491号(“′491专利”)公开了另一类用于缆索和丝索安装之用的螺旋成形端头和“连接型”器具。根据′491号专利，端头可由塑料杆或诸如钢质材料的扁平板材或带材制成。在每个端头的两个螺旋支段和U型索眼(bight)成形之后，将这三个构件通过焊接或箝压连接到一起。端头可以包含滚花表面或打毛表面以增强它们箝紧缆索的能力，虽然在′491号专利以及与之相关的美国专利3.183.658号中都未曾公开过用于滚压合适表面的装置。
Poffenberger的美国专利第3.800.397号(′397专利)提出一种制造螺旋支段和端头索眼的方法。如该专利所述，通过成形一段细长的螺旋带材再将其切断成所需长度来制成各支段。另一段连续带材用于成形为“大致连续的正弦波型瓦垅物”，并且瓦垅物的每个起伏与最终端头索眼所需的外形轮廓相对应。切割瓦垅状带材形成多个索眼，然后任一个索眼与上述螺旋支段相连制成端头。
如专利′491和′397所述，两个螺旋支段的螺距长度不同。在使用中，第一个支段(有较长螺距)缠绕在缆索上，而第二个支段缠绕在缆索和第一个支段上。当第二个支段围绕缆索紧压着第一个支段的表面时，第一个支段的螺旋线提供了一个外形相对均匀和刚性较大的本体以便于第二个支段螺旋线的夹紧。
专利′491和′397都没仔细考虑从连续带材生产出端头的螺旋结构部分和索眼部分。同样，该专利也没有公开形成其它用于缆索安装之用的器件或用于在线滚压此类器件的任何设备。此外，专利′491和′397也没有告之或提出所述器件应具有螺距长度相同地支段并且每个支段都应缠绕在导体或其它缆索上。代入以如下所述，专利′491和′397中端头的具有较短螺距的支段缠绕在另一支段上以减小过大的局部径向压力，若不这样则会发生压力过大的情况。
本发明提供了一种用带材来成形螺旋段的方法，该方法包括以下步骤：
a)沿第一方向喂送带材至一对成形部件；
b)在成形部件处使带材弯曲和扭转以形成螺旋段，并使之沿第二方向离开该成形部件，弯曲程度决定了螺旋段的直径，扭转程度决定了螺旋段的螺旋升角。
本发明还提供了完成上述方法所需的设备，它包括：
a)沿第一方向喂送带材的装置；以及
b)成形部件，它们使带材弯曲并扭转以形成螺旋段并使其沿第二方向离开该成形部件，第一方向与第二方向之间的夹角决定了螺旋段的螺旋升角。
成形部件可以任选地包括分开布置的成形辊，成形辊的回转轴线与第一方向呈角度布置而与第二方向平行。
本发明还提供了一种自动生产螺旋结构器件的方法，所述器件包括第一段螺旋段、第二段非螺旋段和第三段螺旋段，所述方法包括以下步骤：
a)将具有整体成形第一、二和三段的带材喂送至一台设备中；
b)在所述设备中使带材的第一和第三段自动成形为螺旋结构，但不包括第二段；
c)从带材上切断第一、二和第三段以形成第一个螺旋结构器件；并且
d)重复步骤a)-c)以形成第二个螺旋结构器件。
因此本发明提供了用于生产多种类型的螺旋结构器件(包括端头和绝缘结)的可选择方法和设备。与专利′491和′397的器件不同，本发明器件的组成部件可利用单根带材连续成形而不是单个地生产。这样做避免了部件之间的焊接或箝压连接，减少了连接时产生应力和不均匀变形的可能性。由于允许进行连续地自动或半自动生产，它也减少了在生产现有端头时经常涉及的对人工的需求。
通过使用合适的导引装置、例如导引辊和导引轮，本发明可控制连续的扁平带材或其它合适材料以形成螺旋段和非螺旋段。首先喂送带材至一对成形部件，本发明可以生产不同螺距长度和螺旋直径的器件，例如可通过调整送料轴和成形轴之间的夹角以及成形部件之间的距离来实现。而且通过将成形部件与合适的控制器相联，可自动进行这种调整。因此，尽管本发明的一些实施方案只考虑了生产具有相同螺距长度段的器件，但本发明不局限于此，它也可用于生产具有不同螺距长度和螺旋线直径的器件。本发明特别适用于生产绝缘结以及其它一般与电缆有关的器件。
然而按照本发明来生产端头，只需向一对成形辊或其它成形部件喂送扁平带材。当端头的第一螺旋支段被制成后，可以撤出成形辊以保证器件的直线段。在这个操作过程中，其它辊子可用来沿前一螺旋段的同一轴线弯曲或重新引导直线段。或者，简单地将第一螺旋支段弯回原喂料轴线。在这两种情况下，保证器件的螺旋段和非螺旋段的前进轴线的一致，可以有效地防止它在成形过程中旋转时变成一个巨大的飞轮。
然后再次使成形辊致动以形成器件的第二螺旋支段，并可使用切断机构分离相邻器件。带材的直线段随后被手工或自动地弯曲成形为最终端头的索眼。如果端头需要滚花面，可利用液压或其它方式驱动的滚压轮在线成形。
本发明的优点是利用带材连续成形所需器件而不需要焊接、箝压连接或其它联接组成部件的操作，因此可以提高生产速度，降低生产费用并可以改善物理性能。
参照权利要求书和附图，本发明的其它特点和优点将在下面的叙述中显而易见。
图1是滚压轮处于驱动状态的本发明设备的示意图。
图2是图1所示设备在撤出滚压轮后的示意图。
图3是图1所示设备的成形辊的平面图。
图3A是沿图3中A-A线截取的成形辊截面图。
图4是图1设备的重新导向辊的平面图，图中示出了同时具有直线段和螺旋段的器件在其直线段被咬入时的情况。
图5是成形辊的平面图，示出图4所示器件在螺旋段被咬入时的情况。
图6是本发明端头的侧视图。
图7和图7A分别是本发明绝缘结的俯视图和侧视图。
图8是本发明另一绝缘结的主视图。
图1-2示意出按照本发明的设备10。设备10包括驱动部分14和导向件22，该驱动部分包括一对或多对对置的驱动轮18。驱动部分14的结构使得原料26、一般是(但不是必须的)扁平金属带材沿箭头30所示喂料方向前进。驱动轮18以及导向件22的恰当定位可减少原料26在向设备10喂送时发生翘曲或其它变形的可能性。导向件22也可在一个或多个方向对原料26起矫直作用，因此可以减少缠绕和弯曲的发生。
由于原料26可能被成形为用于缆索和线索安装之用的产品，因此至少需在产品的部分表面上进行滚压。正如图1-2详细示意的一样，这种滚压可通过包含在设备10中的可伸缩滚压轮34来完成。在图1中，滚压轮34与原料26相接触，在其上滚压出合适的滚花以增强原料26围绕缆索或其它物体的夹紧力。相反，在图2中滚压轮34缩回以免于与原料26接触。
如图1-2所示，滚压轮34可与液压缸38相联接以产生这种伸缩运动。然而本领域的技术人员知道，也可利用气缸或其它致动机构使滚压轮34相对原料26运动。同样，尽管滚压轮34被示意地布置在驱动轮18A的对侧并处于驱动轮18与导向件22之间，它也可布置在其它需要的或有利于达到所需结果的位置。
也可安装其它设备利用诸如激光标记、打印、喷涂、冲压或贴标签等任何已知方法对带材表面进行标记，例如打零件号或商标。
原料26(虽然可能已经过滚压或其它标记)经过驱动部分14后仍然保持平整。但是，原料26经过导向件22后与成形部分42相遇，如图3和图3A所示，成形部分包括顶成形辊42A和沿纵轴线C的底成形辊42B。象滚压轮34一样，成形辊42A和42B可以伸缩，因此当需要时成形辊可以缩回。或者，成形部分42仅包括一个单个的顶成形辊42A，而利用一个支座或可能是导向件22的后沿或后部来代替底成形辊42B。
当工作时，成形辊42A和42B通过弯曲和扭转原料26而使之呈螺旋形结构。成形辊42A和42B之间的距离D可决定原料26上形成的螺旋线46的直径，因此不同直径的螺旋线仅需通过调整距离D来成形。另一种可选择的方法是改变成形辊42A和42B轴线所在平面与原料26运动方向之间的夹角F。这种方法可与调整距离D结合使用。成形辊42A和42B同时将原料26的运动方向改变了角度B，并使原料26沿纵轴线C而不是沿原喂料轴线A延伸。这样，通过调整纵轴线C与喂料轴线A之间的夹角B可制成具有不同螺距长度的螺旋线46。而且，将成形辊42A和42B与合适的控制器相联，则距离D和角度B的这种调整可自动完成。并且，通过使角度B变为负角可制得旋向相反的螺旋线46。
大体上讲，带材的每部分在通过成形辊时都被弯离其最初的前进方向并且被扭转。在图3和图3A所示的实施例中，弯曲程度取决于距离D而扭转程度取决于角度B。正是这种弯曲和扭转产生了螺旋线。
诸如端头50以及绝缘结54和58(见图6、7、7A和8)之类的产品形状一般是不连续的。因此生产这些产品时，在螺旋线46被成形之后必须在原料26上生产一段非螺旋段62。这种不连续性阐明了专利′491和′397中所述技术的一些局限性，即它们不能从带材中连续生产这类产品。
相反，通过收缩成形辊42A和42B并让原料26继续通过成形部分42，本发明可以制成象非螺旋段62那样的直线段。虽然用这种方法可制成非螺旋段62，但是这样做会导致原料26的螺旋线46在旋转时象一个飞轮一样。因此本发明的设备10也可包括如图4所示的重新导向辊66A和66B。具有不同直径、相对布置的导向辊66A和66B沿纵轴线C弯曲或引导非螺旋段62。或者，螺旋线46可简单地被弯回至原喂料轴线A。
象成形辊42A和42B一样，重新导向辊66A和66B也可以伸缩，在设备10的操作过程中根据需要将其投入使用。相关领域的技术人员知道，可利用伺服电机、液压、气压或任何其它合适的机械来收缩和重新致动部分或全部成形辊42A和42B及重新导向辊66A和66B。原料26在执行这种缩回和重新致动时一般不会前进通过设备10，尽管利用现有的控制器几乎可以立即完成这些动作。
收缩所述辊子66A和66B并重新致动所述成形辊42A和42B以生产另一螺旋线70。或者，也可利用将单独一对辊子从成形位置向重新导向位置移动来完成这一目的。
尽管本发明能以较大的均匀性生产具有相同螺距长度和直径的螺旋线46和70的产品，但设备10的使用并不局限于此。而是如上面所述，如果需要，通过自动调整(甚至在一段单独的螺旋线46和70的成形过程中)成形辊42A和42B间的角度B和距离D，可以生产出具有不同螺距长度和不同螺旋直径的螺旋结构器件。原料26中用作端头50或绝缘结54或58的那部分在螺旋线70形成以后被切断，因此可以生产出在螺旋线46和70之间具有非螺旋段62的螺旋结构器件，并且可以连续地生产下一个这样的器件。
图6示出了一种本发明的端头50，端头50由连续的带材26形成并包括螺旋线46、70和非螺旋段62。尽管端头50的非螺旋段62在离开设备10时大体上是平直的，但它仍被弯曲(人工或利用其它设备)形成索眼74，从而支段78(包括螺旋线46)大致平行于支段82(包括螺旋线70)。特别是图6所示的端头50，螺旋线46和70的螺距长度是2.85英寸(约72.4mm)，而螺旋线46和70的外径(螺旋直径与两倍带材厚度之和)是0.457英寸(约11.6mm)。带材可以是例如0.05～0.5英寸厚(约1.3～12.7mm)、0.1～1英寸宽(约2.5～25.4mm)，宽厚比为2～10。
图7和图7A详述了一般的绝缘“顶”结54，其非螺旋段62被弯曲成“S”状的索眼74，这类结的名义螺距长度和外径可以分别是5.50英寸(约139.7mm)和1.004英寸(约25.5mm)。最后，图8表示了本发明的一种绝缘“侧”结58。在绝缘结58中，非螺旋段62被弯曲约300度以形成索眼74。这样在支段78和82之间形成一个大约120度的名义角度E。绝缘结58中螺旋线46和70的一般螺距长度和外径分别为4.00英寸(约101.6mm)和0.683英寸(约17.3mm)。
在使用中，支段78和82通常缠绕在导体或其它缆索周围以利于牢固夹紧。如果支段78和82采用滚花表面则有助于加强夹紧，因而可提供更有效的产品。如上所述，本发明的螺旋制品可由连续的带材(无论是平、圆或其它外形)成形，并且不仅仅局限于诸如端头和绝缘结之类的两段器件。而是，本发明可生产任何本质上细长、沿其长度方向有一段或多段非连续部分的产品。因此，尽管上面对本发明的实施方案提供了图示、解释和描述，但对本领域的技术人员而言，只要不脱离本发明的范围和精神，对这些实施方案的改进和应用是显而易见的。