制造金属线缆的方法及装置.pdf

一种用于制造包括绞合的金属丝的线缆的机器，包括一对卷曲轮，具有啮合齿面，用于当多条金属丝穿过啮合齿面之间时卷曲多条金属丝；以及绞合装置，用于将金属丝沿着卷曲轮下游的绞合路径绞合在一起。卷曲轮对设置在绞合路径的起始处，并且，金属丝绞合在一起优选地始于啮合齿面之间。

1.  一种用于制造金属线缆的方法，所述方法包括以下步骤：
在啮合齿面之间卷曲金属丝；以及
将所述多条已卷曲的金属丝沿着绞合路径绞合在一起；
其特征在于，
所述卷曲是通过将所述多条金属丝穿过设置在所述绞合路径起始处的啮合齿面之间而实现的。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述绞合在一起始于所述啮合齿面之间。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述金属丝穿过所述啮合齿面之间之前被紧密地束紧。

4.  根据权利要求3所述的方法，其中，在所述啮合齿面的入口处，所述金属丝仍然紧密地并排位于一个平面中；以及，在所述啮合齿面的出口处，所述金属丝彼此交叉。

5.  一种用于制造线缆的机器，所述机器包括：
卷曲装置，包括具有用于卷曲金属丝的啮合齿面的卷曲轮；以及
绞合装置，用于将所述金属丝沿着绞合路径绞合在一起；
其特征在于，所述卷曲装置包括一对卷曲轮，具有啮合齿面，所述啮合齿面位于所述绞合路径的起始处；以及
所述机器进一步包括集束装置，位于所述卷曲轮对的上游，用于在多条金属丝经过位于所述绞合路径起始处的齿面之间之前，紧密地束紧多条金属丝。

6.  根据权利要求5所述的机器，其中，所述集束装置是具有孔的集束模，所述孔的尺寸设置成使得迫使所述多条金属丝紧密地并排排列。

7.  根据权利要求5或6所述的机器，其中，所述集束装置设置在距离所述多条金属丝进入所述啮合齿面之间的点30mm至60mm之间。

8.  根据权利要求5至7中任一项所述的机器，其中，在所述啮合齿面中，具有齿厚t的两个连续的齿由具有隙宽g的齿隙隔开，所述齿厚t与所述隙宽g满足如下关系：2t＜g＜4t。

9.  根据权利要求8所述的机器，其中，所述金属丝具有直径D，并且所述齿厚t与所述直径D满足如下关系：2D＜t＜4D。

10.  根据权利要求5至9中任一项所述的机器，其中，所述金属丝的直径D在0.2mm至1.0mm之间。

11.  根据权利要求5至10中任一项所述的机器，其中，所述一对卷曲轮中的所述卷曲轮之间的距离是可调的，从而一个轮的齿进入另一个轮的间隙的穿透度是可调的。

12.  根据权利要求5至11中任一项所述的机器，其中，所述绞合装置包括：
旋转体，可以围绕旋转体旋转轴线旋转；以及
偏转滑轮，支承在所述旋转体上，所述偏转滑轮形成所述绞合路径的一端，其中，所述绞合路径与所述旋转体旋转轴线大致同轴。

13.  根据权利要求5至12中任一项所述的机器，进一步包括：
支承结构；
旋转体，具有第一旋转体端和第二旋转体端，所述旋转体由所述支承结构以能够围绕旋转体旋转轴线旋转的方式支承；
托架，支承在所述第一旋转体端与所述第二旋转体端之间，其支承方式为使得能够绕所述旋转体旋转轴线自由地摆动，从而当所述旋转体旋转时，所述托架保持不旋转；
多个金属丝展开装置，由所述托架支承；
导引装置，在所述托架上，用于从所述展开装置向所述卷曲轮对导引多条金属丝，所述卷曲轮对安装在所述托架上，使得大致对准所述旋转体旋转轴线；
第一偏转滑轮，支承在所述旋转体的第一端上，使得能够将所述多条金属丝在所述绞合路径中绞合在一起，其中所述绞合路径从所述第一偏转滑轮延伸到所述卷曲轮对；
第一卷扬臂，连接于所述第一旋转体端，以及第二卷扬臂，连接于所述第二旋转体端，所述第一及第二卷扬臂能够绕所述托架将所述绞合金属丝从所述第一旋转体端导引至所述第二旋转体端；
第二偏转滑轮，支承在所述旋转体的第二端上，使得能够将来自所述第二卷扬臂的绞合金属丝轴向地导引出所述第二旋转体端之外；以及
牵拉装置，用于将所述绞合金属丝拉出所述第二旋转体端外。

制造金属线缆的方法及装置
技术领域
本发明通常涉及一种制造金属线缆的方法和机器，尤其是一种用于增强目的的高延伸率的金属线缆，包括绞合在一起的已卷曲的金属丝。
背景技术
这种金属线缆通常用于增强弹性制品，比如轮胎。所有或者部分金属丝绞合在一起之前被卷曲。金属丝的卷曲导致线缆的较高的断裂延伸率，并且保证较好的弹性体渗入线缆的性能。
已有不同的现有技术，用于制造由绞合在一起的卷曲的钢丝构成的高延伸率的线缆。
美国专利5,707,467公开了在将金属丝绞合在一起之前，在旋转的凸轮状预压机中卷曲金属丝。这样的凸轮状预压机包括板状或管状的旋转件，其具有3至4个交错的销。金属丝沿着交错销被导入z字形路径并且预压机沿金属丝轴线旋转，由此预压机在金属丝中预制螺旋波状形状。每条金属丝在分开的预压机中被预制。卷曲的金属丝通过压模和中空轴被引入旋转的集束器式绞合器中，在绞合器中，卷曲的金属线绞合在一起形成缠绕在卷绕线轴上的线缆。这种方法具有严重的缺陷。在旋转的预压机中的金属丝的z字形路径需要限制金属丝的牵引速度，这必然导致较低的生产率。所有预压机必须以可控制的旋转速度被驱动，这是难以实现的。最后但并非最不重要的，当卷曲的金属丝被绞合在一起之前，从导辊上方导入并通过导向模时，重新变的平滑。
美国专利5,111,649公开了在一对齿轮状的轮子的啮合齿之间卷曲金属丝。在齿轮状轮子的下游，在卷曲金属丝被导入将其绞合在一起而形成钢丝绳的绞合机器之前，通过固定盘中的通孔。这种方法也有显著缺点。在没有损坏金属丝的风险的情况下，齿轮只能提供金属丝的相对扁平的变形。另外，导引卷曲的金属丝进入绞合机器的固定盘，有将其再次平滑的趋势。
还有美国专利6,311,466公开了在齿轮之间卷曲金属丝。然而，代替只用一对齿轮，建议采用紧靠第一对齿轮设置的第二对齿轮，以便在与第一卷曲面相比转过90°的平面中预制金属丝，并且其具有不同于第一对的节距。每条金属丝穿过分开的齿轮装置。此后，卷曲金属丝被捆扎并被引入已知的绞合机器以被绞合在一起。根据美国专利6,311,466，单独的钢丝绞合在一起之前，应该受到空间变形，据说是为了改善橡胶渗入性，提高断裂延伸率以及降低线缆的刚度。然而，可以意识到当金属线离开第一对齿轮时，有翘起的趋势。这样，第二对齿轮有在第一波的相同平面中产生第二波的趋势，这就部分地破坏了期望的优势。此外，这种方法也遭受在最后的绞合操作之前的卷曲金属丝恢复平滑的损害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法和机器，用于更有效地制造金属线缆，所述金属线缆包括绞合在一起的卷曲的金属丝。
该目的分别通过权利要求1中所述的方法以及权利要求5中所述的机器实现。
根据本发明的重要方面，通过在设置于绞合路径的起始处的啮合齿面之间穿过多条金属线而实现卷曲，其中，沿着绞合路径，金属线被绞合在一起。这种特征容许对于线缆的断裂延伸率以及线缆的弹性体渗入线缆的性能方面获得极佳效果。在卷曲金属丝绞合在一起之前，没有平滑化，并且在绞合线缆中，卷曲波形的分布非常均匀。另外，根据本发明地方法以非常简单的卷曲设备而可以实现，不需要复杂的调整，并且容许获得非常好的生产率效果。
优选地，多条金属丝在啮合齿面之间被卷曲之前将被紧密地束紧，并且最好是金属丝的绞合在一起在卷曲轮的啮合齿面之间已经开始。在理想情况下，在卷曲轮的啮合齿面的入口处，多条金属丝将仍然紧密地并排位于一个平面中，而在啮合齿面的出口处，金属丝将已经彼此交叉。
根据本发明的用于制造线缆的机器具有卷曲装置，其具有卷曲轮，该卷曲轮具有用于卷曲金属丝的啮合齿面；以及绞合装置，用于沿绞合路径将金属丝绞合在一起。根据本发明的重要方面，卷曲装置包括具有啮合齿面的一对卷曲轮，啮合齿面设置在绞合路径的起始处，并且该机器还包括集束装置，设置在该一对卷曲轮的上游，用于在多条金属丝在经过位于绞合路径起始处的所述齿面之间之前被紧密地束紧。
优选地，集束装置是具有孔的集束模，以迫使多条金属丝紧密地并排排列的方式确定孔的尺寸。如果集束装置设置在距离金属丝进入啮合齿面之间的点30mm至60mm之间，将会取得良好的效果。
在齿面中，具有齿厚t的两个连续的齿由具有隙宽g的齿隙隔开，其中齿厚t与隙宽g优选地满足如下关系：2t＜g＜4t。而且，如果金属丝具有直径D，则齿厚t与直径D应满足如下关系：2D＜t＜4D，其中，金属丝通常具有在0.2mm至1.0mm之间的直径D，且最常见是在0.2mm至0.5mm之间。
方便地，卷曲轮之间的距离是可微调的，从而一个轮上的齿进入另一个轮的齿隙的穿透度是可调的。这容许调整卷曲的幅度，从而可优化线缆的机械性能和/或橡胶渗入线缆的性能。
在优选的实施例中，绞合装置包括旋转体，可以绕旋转体旋转轴线旋转；以及偏转滑轮，支承在旋转体上。偏转滑轮形成与旋转体的旋转轴线大致同轴的绞合路径的末端。
本发明可以在多种金属线缆绞合机器上实现。然而，因为用于卷曲金属丝所需的空间较小，举例来说，本发明尤其适用于其中的用于金属丝的金属丝展开装置支承在中心托架上的绞合机器。这样的机器包括，举例来说，支承结构；旋转体，具有第一旋转体端和第二旋转体端，由支承结构支承从而使得能够绕旋转体旋转轴线旋转；托架，支承在第一旋转体端和第二旋转体端之间，能够绕旋转体旋转轴线自由地摆动，由此，当旋转体旋转时，托架保持不转动。托架支承多个金属丝展开装置。卷曲轮对安装在托架上使得大致对准旋转体旋转轴线。导引装置设置在托架上，用于从展开装置向卷曲轮对导引多条金属丝。第一偏转滑轮支承在第一旋转体端，从而使得能够在绞合路径中将金属丝绞合在一起，其中绞合路径从第一偏转滑轮延伸到卷曲轮对。第一卷扬臂连接于第一旋转体端，而第二卷扬臂连接于第二旋转体端，其中第一和第二卷扬臂能够围绕托架将绞合的金属丝从第一旋转体端导引到第二旋转体端。第二偏转滑轮支承在第二旋转体端，使得能够将来自第二卷扬臂的绞合金属丝轴向地导引出第二旋转体端之外，此处，采用牵引装置将绞合金属丝拉出第二旋转体端外。
附图说明
下面通过示例参照附图对本发明进行解释，其中：
图1是用于制造包括多条卷曲金属丝的线缆的机器的总示意图；
图2是示出了金属丝的集束、在一对卷曲轮的啮合齿面之间的金属丝的卷曲以及金属丝绞合在一起的示意图；
图3是示出了其上具有金属丝的卷曲轮的齿面的放大详细俯视图；以及
图4是金属丝通过其中的集束模的放大的剖面图。
具体实施方式
图1示出了用于制造包括五条卷曲并绞合在一起的钢丝的线缆的机器10。机器本身的构造是已知的，包括旋转体12，由支承结构14、14′支承，使得通过电动机15，能够绕旋转体旋转轴线16旋转。旋转体包括，第一旋转体端18和第二旋转体端18′。托架(cradle)20安装在两个旋转体端18、18′之间，使得能够绕旋转体旋转轴线16自由地摆动，由此，当旋转体12绕旋转体旋转轴16旋转时，托架20保持不旋转。
托架20支承五个常规的展开装置22₁、22₂、22₃、22₄、22₅。每个展开装置容纳一个引线卷轴24₁、24₂、24₃、24₄、24₅，传送将构成最终线缆的五条钢丝26₁、26₂、26₃、26₄、26₅之一。五个导引滑轮28₁、28₂、28₃、28₄、28₅将从五个引线卷轴24₁、24₂、24₃、24₄、24₅上展开的五条金属丝26₁、26₂、26₃、26₄、26₅导入与旋转体旋转轴线16大致同轴的集束模30。钢丝26₁、26₂、26₃、26₄、26₅从集束模30穿过卷曲装置32，到达绕旋转体旋转轴线16旋转的第一旋转体端18上，其中，卷曲装置固定在托架20上，并且因此不绕旋转体旋转轴线16旋转。卷曲装置32和卷曲操作将随后加以说明。在卷曲装置32的出口处，金属丝沿与旋转体旋转轴线16大致同轴的路径34而行。由于单独的金属丝26₁、26₂、26₃、26₄、26₅沿路径34绞合在一起，如所解释的，下文中路径34将被称作“绞合路径”。
第一旋转体端18形成第一绞合装置，其本身构造是已知的，包括，偏转滑轮36(也称作绞合滑轮36)、卷扬臂38以及卷扬臂偏转滑轮40。绞合滑轮36直接支承在旋转体12上。卷扬臂38从第一旋转体端18径向延伸，并且在其自由端支承卷扬臂滑轮40。第二旋转体端18′同样地包括，偏转滑轮36′、卷扬臂38′以及卷扬臂偏转滑轮40′。
当旋转体12通过电动机15旋转时，托架20保持固定不动，从而绞合滑轮36将金属丝26₁、26₂、26₃、26₄、26₅在绞合路径34内绞合在一起。这样，形成绞合的金属线缆44。绞合滑轮36导引线缆44至卷扬臂38的卷扬臂偏转滑轮40上。线缆44从卷扬臂偏转滑轮40传送到卷扬臂38′的卷扬臂偏转滑轮40′上，由此，线缆44围绕托架20，从第一旋转体端18被导引至第二旋转体端18′上。线缆44从卷扬臂偏转滑轮40′进入第二旋转体端18′。第二旋转体端18′中的偏转滑轮36′在旋转轴线16内将线缆44导引出第二旋转体端18′之外，在那里线缆44由常规卷绕装置50(此处由线轴示意)拉出。在偏转滑轮36′的下游，线缆44受到第二次绞合，完成其构成。
下面将参照图2描述卷曲装置32。卷曲装置包括一对具有啮合齿面52、52′的卷曲轮51、51′。当金属丝26_i被牵引通过啮合齿面52、52′之间时，卷曲轮51、51′自动旋转。这些啮合齿面52、52′具有特定的设计。事实上，具有齿厚t的两个连续的齿由具有隙宽g的齿隙隔开，其中隙宽g远远大于齿厚t。隙宽g通常满足以下条件：2t＜g＜4t。在金属丝直径D的函数中确定齿厚，并且通常满足以下条件：2D＜t＜4D。对于0.38mm的金属丝直径D，保持1mm的齿厚t以及3mm的隙宽g。为了不损伤金属丝，齿将具有圆形的轮廓。两个卷曲轮51、51′之间的距离是可微调的，从而一个轮上的齿进入另一个轮的齿隙的穿透度是可调的。举例来说，这可以通过将卷曲轮51、51′中的一个安装在常规的千分尺调整装置(未示出)上实现。
从图2中也可以看出，集束模30设置在卷曲轮51、51′的上游。集束模30的目的是在金属丝26_i在啮合齿面52、52′之间被卷曲之前紧密地束紧金属丝26_i。为了充分起作用，集束模30将设置在距离金属丝26_i进入啮合齿面之间的点30mm至60mm之间。图4示出了穿过集束模30的截面图。可以看出集束模30具有用于金属丝26_i的孔60，孔的尺寸设置成促使五条金属丝26_i紧密地并排排列。
图2还示出了具有绞合滑轮36、卷扬臂38以及卷扬臂偏转滑轮40的绞合装置的示意图。卷曲轮51、51′和绞合滑轮36之间的距离L在100mm至150mm范围中可以获得良好效果。
下面参照图3，描述本发明的一个重要方面，其中图3示意性地示出了卷曲轮51的啮合齿面52的放大详细俯视图，卷曲轮51的啮合齿面52与卷曲轮51′的啮合齿面52′啮合，用于卷曲金属丝26_i。箭头71标示金属丝26_i的移动方向，其与图3的平面平行，而箭头73标示绞合方向。点划线76表示卷曲轮51的旋转轴线。附图标记72₁、72₂、72₃标示啮合齿面52的三个齿，其由间隙74₁和74₂分隔。卷曲轮51′的啮合齿面52′的两个齿72′₁、72′₂以虚线标示，其穿入啮合齿面52的齿隙74₁和74₂。啮合齿面52的三个齿72₁、72₂、72₃和啮合齿面52′的两个齿72′₁、72′₂配合以卷曲金属丝26_i。根据本发明的一个重要方面，该卷曲在绞合路径34的起始处发生。在图3中可以看出，在啮合齿面52、52′入口处，五条金属丝26_i紧密地并排位于一个平面中，而在啮合齿面52、52′的出口处，金属丝26_i已经彼此交叉，也就是说，金属丝26_i绞合在一起是在啮合齿面52、52′之间开始的。
可以理解，将金属丝的卷曲设置在金属丝绞合的开始，对于就线缆的断裂延伸率以及弹性体渗入线缆的性能方面，容许获得极好的效果。这样，举例来说，可以制成5×0.38HT HE的金属线缆，其断裂延伸率大于5％。卷曲的金属丝绞合在一起之前没有被平滑，并且在已绞合的线缆中，卷曲波形非常均匀地分布。另外，以非常简单的卷曲设备就可以实现根据本发明的方法，不需要复杂的调试，并且容许得到非常好的生产效果。