машина с рогульчатой дугой, снабженная перемещающейся несущей полосой

Формула изобретения

1. Машина с рогульчатой дугой для скручивания или свивания проводов или кабелей, содержащая вращающуюся дуговую секцию, по которой продольно перемещается провод или кабель при скручивании или свивании, несущую полосу, проходящую по продольной поверхности дуги, по которой перемещается провод или кабель, и приводной механизм несущей полосы, который перемещает несущую полосу в направлении, в котором движется провод или кабель.

2. Машина с рогульчатой дугой по п.1, в которой несущая полоса перемещается со скоростью, которая отклоняется не более чем на 5% от скорости перемещения провода или кабеля.

3. Машина с рогульчатой дугой по п.1, в которой несущая полоса перемещается со скоростью, которая отклоняется не более чем на 1% от скорости перемещения провода или кабеля.

4. Машина с рогульчатой дугой по п.1, в которой несущая полоса перемещается со скоростью, которая отклоняется не более чем на 0,1% от скорости перемещения провода или кабеля.

5. Машина с рогульчатой дугой по п.1, в которой дуга имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, при этом несущая полоса и провод или кабель перемещаются в одном и том же направлении вдоль внутренней поверхности дуги.

6. Машина с рогульчатой дугой по п.5, в которой несущая полоса перемещается по внешней поверхности дуги в противоположном направлении относительно направления ее перемещения по внутренней поверхности дуги.

7. Машина с рогульчатой дугой по п.1, в которой несущая полоса проходит через расположенные в непосредственной близости от каждого конца дуги шкивы таким образом, что несущая полоса перемещается с одной стороны дуги на другую сторону дуги.

8. Машина с рогульчатой дугой по п.7, в которой по меньшей мере один из шкивов представляет собой приводной шкив, соединенный с моторизованным приводным средством, которое приводит в движение несущую полосу.

9. Машина с рогульчатой дугой по п.8, в которой моторизованное приводное средство является электродвигателем, соединенным с приводным шкивом.

10. Машина с рогульчатой дугой по п.9, в которой электродвигатель имеет соединение с приводным шкивом через дифференциальную передачу.

11. Машина с рогульчатой дугой, содержащая рогульчатую дугу, имеющую противоположные концы, внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, несущую полосу, выполненную с возможностью перемещения в одном направлении по внутренней поверхности дуги и в противоположном направлении по внешней поверхности дуги, шкивы, которые установлены в непосредственной близости от концов дуги и служат для перемещения несущей полосы от одной поверхности дуги к другой, и приводное средство для приведения в движение по меньшей мере одного из шкивов, в результате чего приводится в движение несущая полоса.

12. Машина с рогульчатой дугой по п.11, которая дополнительно содержит средство натяжения для поддержания постоянного натяжения несущей полосы.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области машин для производства многожильного провода или кабеля, в частности таких машин, в которых используется рогульчатая дуга.

Машины для производства проводов или кабелей, выполняющие двойное кручение, одинарное кручение, прогон и т.п., используют обычно для изготовления различных типов проводов и кабелей (в том числе проводов с покрытием или без покрытия, кабелей, волоконно-оптических кабелей и т.п.). Полученные провода и кабели относятся к тому типу, который содержит множество крученых жил или проводов, причем их изготавливают за один этап или за два или несколько этапов.

В том случае, когда кабели изготавливают в два этапа, сначала приготавливают крученые провода за счет свивания проводов вместе при помощи так называемых крутитьных машин или машин для свивания проводов парами. Затем из свитых проводов делают кабели для средств связи, например, при помощи стационарных натяжных приспособлений, вращающихся натяжных приспособлений (которые также называют барабанными крутильными машинами) или других типов вращающегося оборудования.

Одним из видов оборудования, которое обычно используют для свивания двух, трех или четырех проводов, является машина двойного кручения. Полученные свитые элементы называют парами, триадами или четверками.

Это оборудование включает в себя люльку для катушки, вокруг которой расположена вращающаяся рама или рогульчатая дуга (которую также просто называют дугой), которая приводится во вращение вокруг люльки. Провода для свивания могут поступать с катушек (или бобин), установленных в люльке внутри клетки для свивания, которые свиваются при их подаче к вращающейся рогульчатой дуге, и затем наматываются на приемный барабан вне клетки для свивания. При перемещении провода по рогульчатой дуге он обычно движется внутри дуги по направляющему пути таким образом, что "дуговой провод" удерживается от выпадения из дуги. Центробежные силы за счет вращения дуги прижимают провод к внутренней кромке дуги.

Описанную выше конфигурацию называют машиной "изнутри наружу". Однако провода для свивания могут подаваться также снаружи от клетки для свивания и наматываться на катушку, расположенную внутри люльки для катушки. Последнюю конфигурацию иногда называют машиной "снаружи внутрь".

Машины снаружи внутрь обычно являются предпочтительными для использования в качестве индивидуальных крутильных машин, так как провод может быть подан из средства хранения более простой конструкции, имеющего большую емкость. В этом случае люлька для катушки, расположенная внутри клетки для свивания, должна удерживать только одну катушку. Машина снаружи внутрь также легко может быть приспособлена для использования с большим числом проводов.

В обычной машине двойного кручения провод или кабель скручивается один раз при его входе в рогульчатую дугу и скручивается еще раз при его выходе из рогульчатой дуги. Полученные таким образом скрученные элементы направляют к натяжному приспособлению любого типа (например, к стационарному или вращающемуся натяжному приспособлению, в машину одинарного или двойного кручения, к натяжному барабану или к линиям экструзии), для раскладки свитых проводов с образованием кабеля для средств связи. Это обычно производят в один этап.

Крутильные машины для проводов могут быть горизонтальными или вертикальными в зависимости от предпочтительной планировки завода. Примеры таких машин, в которых используется рогульчатая дуга, описаны в патенте США № 5,966,917 и в патенте США № 5,400,579. Сами по себе такие типы машин хорошо известны в кабельной промышленности и далее здесь именуются как "машины с рогульчатой дугой". Таким образом, указанный термин перекрывает любые машины для производства проводов или кабелей, в которых используется рогульчатая дуга.

Для того чтобы максимально повысить производительность указанных машин с рогульчатой дугой, скорость подачи провода или кабеля может превышать 250 м/мин. Как следствие повышенной линейной скорости частота вращения рогульчатой дуги также должна быть увеличена, чтобы поддерживать соответствующую раскладку в производимом проводе или кабеле. Таким образом, частота вращения рогульчатой дуги должна быть увеличена в соответствующей степени и может достигать 3000 об/мин или больше. Однако различные машины для производства проводов или кабелей, в которых используется рогульчатая дуга, обладают производительностью, которая ограничена среди прочего допустимой максимальной частотой вращения рогульчатой дуги.

Максимальная частота вращения дуги ограничена такими факторами, как: центробежная сила, воздействующая на провод при его перемещении по пути в дуге, силами Кориолиса и силами трения о поверхность дуги. Все эти силы увеличивают растяжение провода в ходе его изготовления. Однако провода любых типов имеют максимально допустимое растяжение, которое они выдерживают в течение заданного периода времени, без возникновения повреждений различного вида. Сама по себе максимальная скорость изготовления производственного оборудования ограничена необходимостью исключения или снижения до минимума неприемлемых уровней таких повреждений.

Проектировщиками крутильных машин уже были предприняты попытки ограничения центробежной силы, силы Кориолиса и коэффициента трения дуги, однако с ограниченным успехом. Заявители настоящего изобретения поставили перед собой задачу решения этой проблемы и обеспечения более высоких скоростей изготовления и/или более высокого качества проводов или кабелей за счет снижения или сведения до минимума эффекта растяжения провода или кабеля в ходе его кручения или свивания.

Для преодоления недостатков известных ранее машин желательно создать машину с рогульчатой дугой для производства провода, в которой снижено натяжение, приложенное к изготавливаемому проводу, по сравнению с обычными машинами, в результате чего появляется возможность изготовления проводов или кабелей улучшенного качества и/или изготовления проводов или кабелей с приемлемым качеством при более высоких скоростях изготовления.

Таким образом, основной задачей настоящего изобретения является создание машины с рогульчатой дугой для производства провода, в которой снижены силы трения, возникающие за счет центробежных сил и/или сил Кориолиса, которые воздействуют на провод при его перемещении по пути перемещения провода в дуге.

Другой задачей настоящего изобретения является создание машины с рогульчатой дугой для производства провода, в которой поддерживается ограниченное натяжение или снижается натяжение изготавливаемого провода во время его перемещения по пути движения провода в дуге, а в более общем виде при прохождении провода через всю машину с рогульчатой дугой для производства провода.

Указанные ранее и другие задачи изобретения решаются полностью или частично за счет создания машины с рогульчатой дугой для скручивания или свивания проводов или кабелей, которая согласно изобретению содержит вращающуюся дуговую секцию, по которой продольно перемещается провод иди кабель при скручивании или свивании, несущую полосу, проходящую по продольной поверхности дуги, по которой перемещается провод или кабель, и приводной механизм несущей полосы, который перемещает несущую полосу в направлении, в котором движется провод или кабель.

Предпочтительно несущая полоса перемещается со скоростью, которая отклоняется не более чем на 5% от скорости перемещения провода или кабеля.

Предпочтительно несущая полоса перемещается со скоростью, которая отклоняется не более чем на 1% от скорости перемещения провода или кабеля.

Предпочтительно несущая полоса перемещается со скоростью, которая отклоняется не более чем на 0,1% от скорости перемещения провода или кабеля.

Предпочтительно дуга имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, при этом несущая полоса и провод или кабель перемещаются в одном и том же направлении вдоль внутренней поверхности дуги.

Предпочтительно несущая полоса перемещается по внешней поверхности дуги в противоположном направлении относительно направления ее перемещения по внутренней поверхности дуги.

Предпочтительно несущая полоса проходит через расположенные в непосредственной близости от каждого конца дуги шкивы таким образом, что несущая полоса перемещается с одной стороны дуги на другую сторону дуги.

Предпочтительно по меньшей мере один из шкивов представляет собой приводной шкив, соединенный с моторизованным приводным средством, которое приводит в движение несущую полосу.

Предпочтительно моторизованное приводное средство является электродвигателем, соединенным с приводным шкивом.

Предпочтительно электродвигатель имеет соединение с приводным шкивом через дифференциальную передачу.

Указанные ранее и другие задачи изобретения также решаются полностью или частично за счет создания машины с рогульчатой дугой, которая согласно изобретению содержит рогульчатую дугу, имеющую противоположные концы, внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, несущую полосу, выполненную с возможностью перемещения в одном направлении по внутренней поверхности дуги и в противоположном направлении по внешней поверхности дуги, шкивы, которые установлены в непосредственной близости от концов дуги и служат для перемещения несущей полосы от одной поверхности дуги к другой, и приводное средство для приведения в движение по меньшей мере одного из шкивов, в результате чего приводится в движение несущая полоса.

Предпочтительно машина дополнительно содержит средство натяжения для поддержания постоянного натяжения несущей полосы.

В тексте описания настоящего изобретения термин "машина с рогульчатой дугой" относится к любой известной машине для изготовления провода или кабеля, в которой используется рогульчатая дуга. Настоящее изобретение в первую очередь направлено на изготовление провода или кабеля, который может содержать покрытые или не имеющие покрытия жилы провода или кабеля, причем это может быть, например, волоконно-оптический кабель. Провод или кабель может быть изготовлен из любого подходящего черного или цветного металла, в том числе, например, из меди, стали или алюминия, однако для его изготовления может быть применен и любой другой материал, подходящий для использования в качестве провода или кабеля или же их компонента, такой как пластик, стекловолокно и т.п.

Специалисты в данной области техники знают, что машины с рогульчатой дугой для производства проводов и кабелей имеют самые различные применения и предназначены для изготовления самой различной продукции в виде проводов и кабелей. Таким образом, несмотря на то, что настоящее изобретение описано далее с конкретной ссылкой на производство проводов, специалисты легко поймут, что настоящее изобретение также может найти применение и в различных других областях.

Рогульчатая дуга может быть изготовлена из уже известных материалов. Обычно рогульчатую дугу делают из стекловолокна или углеродного волокна. Однако в зависимости от частоты вращения и линейной скорости провода специалисты легко могут применить и другие известные материалы, подходящие для конструирования дуги. Обычно имеются две дуги на одной машине с рогульчатой дугой, и несмотря на то, что провод обычно совершает перемещение только по одной дуге, известны машины с рогульчатой дугой, в которых провод подают вдоль каждой дуги. Дуги преимущественно сбалансированы таким образом, чтобы снизить до минимума вращательные вибрации, вызванные движением дуг.

Бесконечная несущая полоса преимущественно представляет собой петлю соответствующего материала, которая совершает полное перемещение по кругу. Может быть использована такая схема расположения, в которой несущая полоса перемещается вверх внутри одной дуги и возвращается внутри противоположной дуги. Альтернативно несущая полоса может перемещаться вверх и возвращаться по одной стороне дуги. Однако несущая полоса преимущественно движется в продольном направлении вверх внутри дуги, проходит через шкив и возвращается, при перемещении в противоположном направлении, снаружи от дуги. После этого второй шкив возвращает несущую полосу снаружи внутрь дуги. Обычно провода, которые проходят вдоль дуги ("дуговые провода"), контактируют с несущей полосой на внутренней поверхности дуги.

По меньшей мере один из шкивов преимущественно имеет связь со средством привода несущей полосы для того, чтобы перемещать несущую полосу с заданной скоростью.

Несущая полоса может быть плоской или может иметь некоторую другую приемлемую форму. Например, это может быть вогнутая форма, при этом провод располагается в центре несущей полосы, что способствует снижению вероятности любого повреждения за счет силы Кориолиса. Несущая полоса преимущественно является "бесконечной" и может быть изготовлена из любого материала, который обеспечивает приемлемые для заданного применения прочностные характеристики. Несущая полоса может быть сделана из ткани или пластика, однако более предпочтительным для ее изготовления является черный или цветной металл, а преимущественно металлический сплав с высокой прочностью на растяжение, такой как сталь, имеющий хорошие прочностные характеристики и одновременно обладающий малым растяжением при ожидаемых скоростях.

Несущая полоса преимущественно удерживается в заданном положении внутри канала несущей полосы на внутренней поверхности дуги вместе с дуговым проводом при помощи направляющей провода. Обратный путь несущей полосы по внешней поверхности дуги может быть обеспечен с использованием нескольких накладок, которые поддерживают несущую полосу и удерживают ее в заданном положении на внешней поверхности дуги.

В соответствии с предпочтительным вариантом несущая полоса приводится в движение при помощи прецизионного двигателя переменной скорости и регулятора, а преимущественно имеет дифференциал. Таким образом, скорость несущей полосы может точно контролироваться и совпадать со скоростью дугового провода. Дифференциал преимущественно соединен с рогульчатым валом при помощи согласующих ремней и шкивов, так что вращение рогульчатой дуги не оказывает влияния на скорость несущей полосы. Рогульчатый вал является преимущественно концентрическим с приводным валом несущей полосы, поддерживается при помощи шарикоподшипников и, в свою очередь, вращает комплект прямозубых цилиндрических зубчатых колес и, в конечном счете, приводной шкив несущей полосы.

Преимущественно предусмотрено также пружинное натяжное приспособление, которое поддерживает желательный уровень натяжения несущей полосы.

Варианты изобретения, а также его новые характеристики, которые можно полагать отличительными в части конструкции, организации процесса, использования и способа выполнения операций, вместе с дополнительными задачами и преимуществами настоящего изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные элементы имеют одинаковые ссылочные позиции.

Однако необходимо специально подчеркнуть, что чертежи приведены только для пояснения настоящего изобретения и не ограничивают объем патентных притязаний в соответствии с настоящим изобретением, и на чертежах:

фиг.1 - вид сверху известной машины с рогульчатой дугой;

фиг.2 - вид сверху машины с рогульчатой дугой в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3 - вид сверху секции рогульчатой дуги машины, показанной на фиг.2;

фиг.4 - частично вид в перспективе участка рогульчатой дуги, показанной на фиг.3.

Работа и конструкция известных машин с рогульчатой дугой подробно описана в различных публикациях, в том числе, например, в патенте США № 5400549. Общий вид известной машины 10 с рогульчатой дугой показан на фиг.1. В этом примере машина с рогульчатой дугой представляет собой машину изнутри наружу и имеет опорную раму 11, а также два кожуха 12 и 14, каждый из которых содержит катушку с имеющим покрытие одножильным проводом, причем кожухи расположены в секции 20 основного корпуса. Расположенные внутри кожухов 12 и 14 катушки вращаются при помощи электродвигателя 16 с такой скоростью, что провода "W" выходят из катушек, главным образом, с такой же скоростью, что и линейная скорость изготовления.

На каждой стороне секции 20 основного корпуса имеются дуги 22 и 24, которые соединены при помощи кронштейнов 26 с центральной осью 28, которая, в свою очередь, соединена с электродвигателем (не показан) при помощи шкива 29, который предназначен для вращения дуг 22 и 24 относительно секции 20 основного корпуса. Прядь провода подается с каждой катушки внутри кожухов 12 и 14 и проходит вокруг одинарных шкивов 30 к двойному шкиву 32. Два провода, расположенные рядом друг с другом, затем поступают через центр секции 20 корпуса к первому шкиву 34 дуги, а затем на дугу 22. Дуги 22 и 24 вращаются вокруг секции 20 основного корпуса таким образом, что происходит первое скручивание проводов. "Дуговые провода" затем движутся по внутренней стороне дуги 22 и проходят через различные направляющие 36 для провода. У конца дуги 22 провода поступают ко второму шкиву 38 дуги, а затем выходят из машины 10 с рогульчатой дугой. Когда дуговые провода выходят из дуги 22, производится второе скручивание, так что в данной машине обеспечивается двойное кручение.

Провода затем поступают через натяжной барабан (не показан), который производит протягивание проводов через машину с рогульчатой дугой. После натяжного барабана скрученные или свитые провода наматываются на приемную бобину (не показана).

Во время работы линейная скорость подачи провода и частота вращения дуг могут быть подстроены для обеспечения соответствующей производительности для конкретного натяжения провода, чтобы обеспечить заданное расстояние раскладки. В некоторых вариантах частота вращения может составлять 2250 об/мин или выше, что дает частоту скручивания в 2 раза выше, и линейную скорость 250 м/мин или выше.

На фиг.2 показана машина 100 с рогульчатой дугой в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте машина 100 установлена под углом, но в основных чертах является аналогичной машине 10, показанной на фиг.1. Машина 100 также содержит блок рогульчатых дуг, который более подробно показан на фиг.3.

В соответствии с этим вариантом, дуга 120 имеет первый шкив 122, приводной шкив 124, пружинное натяжное приспособление 126, двигатель 135 шкива и приводной механизм 130 для вращения приводного шкива 124, который содержит дифференциал 136 и несколько шестерен.

Во время работы двигатель 135 шкива, который представляет собой прецизионный двигатель с переменной скоростью и регулятором, соединен с дифференциалом 136 при помощи шкивов и ремня 145. Выход дифференциала 136 соединен с рогульчатым валом 139 при помощи другого комплекта шкивов и ремней 146. Рогульчатый вал является концентрическим с приводным валом 138 несущей полосы, установлен в шарикоподшипниках и, в свою очередь, вращает комплект прямозубых цилиндрических зубчатых колес 140, а затем комплект конических зубчатых колес 141 приводного шкива 124. Несущая полоса 110 проходит по внутренней стороне дуги 120 и проходит вокруг приводного шкива 124. Затем несущая полоса 110 идет по внешней стороне дуги 120 и проходит вокруг шкива 122, чтобы вернуться на внутреннюю сторону дуги 120. Пружинное натяжное приспособление 126 поддерживает соответствующий уровень натяжения несущей полосы 110. Несущая полоса 110 движется вокруг дуги 120 за счет вращения приводного шкива 124, со скоростью, которая в основном совпадает со скоростью движения провода вдоль внутренней стороны дуги 120.

Приводной шкив 124 также действует в качестве выходного шкива для провода рогульчатой дуги, так что провод W выходит из дуги у этого шкива.

Следует иметь в виду, что задаваемая системой управления линейная скорость несущей полосы может быть ведущей, что означает, что линейная скорость провода или кабеля равна скорости несущей полосы. Вспомогательный натяжной барабан может контролировать скорость кабеля, а управление скоростью несущей полосы может быть электронным и может совпадать со скоростью натяжного барабана. В некоторых конструкциях скорость несущей полосы может быть выше, чем скорость движения провода или кабеля, что приводит к снижению натяжения, или медленнее скорости движения провода или кабеля, что приводит к повышению натяжения. Таким образом, следует иметь в виду, что могут быть использованы различные средства управления для контроля натяжением провода или кабеля, позволяющие осуществлять желательный контроль натяжения.

На фиг.4 показан частичный вид в перспективе участка рогульчатой дуги с фиг.3. Дуга 120 сделана из стекловолокна и имеет внутреннюю поверхность, по которой перемещается несущая полоса 110. Несущая полоса 110 находится внутри канала 113 для несущей полосы, образованного с использованием направляющей 112 несущей полосы, на внутренней поверхности дуги 120. Несущая полоса 110 проходит в противоположном направлении по внешней стороне дуги 120 и удерживается в заданном положении при помощи направляющих провод накладок 114. В данном случае для примера показаны две пряди провода W, прижатые к несущей полосе 110 на внутренней стороне дуги 120.

В соответствии с изложенным, предлагается машина с рогульчатой дугой в соответствии с настоящим изобретением, которая полностью решает все поставленные задачи и обеспечивает указанные преимущества. Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Кроме того, следует иметь в виду, что примененные в описании изобретения и в формуле изобретения термины "содержит", "включает в себя" и "имеет", а также их вариации являются взаимозаменяемыми, если специально не указано иное.

Более того, слова "в основном" или "по существу" расширяют объем конкретной характеристики, например, "главным образом плоский элемент" означает плоский элемент, почти плоский элемент и/или элемент, имеющий характеристики, присущие плоскому элементу.

Кроме того, несмотря на то, что было проведено обсуждение аналога, известного заявителю, оно относится и к другим аналогичным известным техническим решениям.