CN1046559C - 在圆柱形芯子上缠绕平带的方法和装置 - Google Patents

Abstract

平丝(12)由导向辊(30，32)系统导向而会聚在闭合工位，闭合工位靠近丝切向地施加在中央芯子(14)的螺旋形表面的施加位置。相继的若干导向辊(30，32)组将丝叠成束，这些束可由绕在光滑芯子上的分隔件分隔开来，或可绕在芯子的螺旋槽中。形成每叠的相邻丝最好被导向以防止接触直至施加在芯子上。本装置可用来生产光缆、高压复合管等。在一个或多个丝束中可叠置不同数目的丝组件。

Description

在圆柱形芯子上缠绕平带的方法和装置

本申请是1992年9月16日提交的美国专利申请第07/946,270号的部分继续申请。

本发明涉及在圆柱形芯子上缠绕平带的方法和装置，具体来说，涉及在开槽芯子的螺旋槽中或在长的圆柱形件的外表面上缠绕带或条的方法和装置。

过去一直使用在槽中嵌入丝，特别是光导纤维带的装置，这种装置分为两大类。

在第一类这种装置中，纤维承载在转动的笼盒(cage)中，而一槽芯子并不转动。内装光导纤维绕线架的笼盒绕着带槽芯子跟踪槽而转动。美国专利第4,587,801；4,619,107和4,635,430号中公开了上述的系统。在第二类中，开槽芯子绕其自身轴线转动，同时穿过施加位置(applcation point)。在这种情况下，纤维承载在静止的绕线架上并嵌入槽中。美国专利第4,833,871和4,388,800号公开了这种方法的实例。

对于嵌入带槽芯子的光导纤维来说，通常将纤维制成束、叠或包，近几年来，光导纤维束也被嵌入特殊的塑料中，并排放置以形成带状结构。

光导纤维带已被通过多种方式装入缆中，其中一种方式是将若干叠放的带嵌入类似上述现有技术中提到的带槽芯子中。已经知道，这种带与分隔件一起缠绕在圆柱形芯子上，插入上述分隔件以形成将带的束保持在圆柱形芯子上的适当位置上的保持装置。详见《国际电线和电缆论坛文献》1991，第8-15页，托米塔等著《超高密度和高支光纤缆之初步研究》，以及《国际电线和电缆论坛文献》1991，第16-23页，那萨等著《气体加压和水封开槽芯子带状电缆的设计和鉴定》；还可见《国际电线和电缆论坛文献》1992，第5-11页，把米塔等著《高支预连接化的光缆之初步研究》，以及《国际电线和电缆论坛文献》1993，第5-14页，托米塔等著《带有薄镀层纤维的超高密度光缆》。

因为与在管中的光纤束或光纤不同，带显然只能在一个方向弯曲，而不同在侧向弯曲，所以带的施加和带的叠的施加时要特别留意。因此，对带和带束来说，已经采用的插入装置十分复杂，这是因为要使圈状结构的带绕在带槽的或圆柱形的芯子上是很麻烦的。

另外，需要大量的导向辊，这也使施加装置很复杂，因而在施加位置上将带或带束放入槽中或绕在圆柱形芯子上时很难控制带或带束内的实际张力。需要注意的是，当带束施加或绕在圆柱形表面上时，从内层带到外层带，带束中的每条带的速度是稍有增加的，因此，重要的是要使带束中的带能够相对地滑动。在一个圆周方向插入机器中，这就要求在接近施加位置时在尽可能的最后时刻才使带束中的带与相邻的带接触，因此，使装置变得十分繁复，特别是当需要使数百条带会集在闭合点时。

大多数上述装配或制造光缆的装置都没有考虑到下述因素，即，光纤带的光学性质对于带上的应力十分敏感。但是，因为当带被引导通过机器时要承受摩擦力，所以带要承受应力和张力，这成为需要考虑的重要因素。当带或丝以不同速度相互接触滑动时所形成的静电会加剧摩擦力引起的问题。

曾有许多技术文献致力于解决上述问题。在美国专利第4,248,035号中公开了一种装配光缆的装置，它力图避免当缆弯曲时在光纤带中的破坏性拉伸和压缩应力，其中插有光纤的槽是螺旋形的。为了减小光纤中的纵向拉力，在喂入方向沿缆的表面吹送空气。管在上游端密封，另一条管在下游端伸过内管。气流靠摩擦在喂入方向输送光纤，并在光纤上产生局部真空以局部地减小光纤和中央强力丝之间的接触压力。

在美国专利第4,450,676号中公开了一装置，用于当疏松(slackening)光纤芯子时搓绞(stranding)光纤芯子。其中设置一芯子供送系统，它具有穿过光纤芯子的通路，气体从通路的后部流向前部以便在芯子储放空间的进口侧送出光纤芯子。在进口侧光纤上的张力被缠绕鼓减小。

在美国专利第4,805,392号中公开了一种制造光纤的装置，它力图防止光纤上的拉伸应力。这是借助一个插入头，一个在供送绕线架和插入头之间用来提供指示光纤离开供送绕线架的前进位置的信号的光电系统实现的。一个控制装置连接于光电系统，并响应于光电系统的信号，以便控制光纤从供送绕线架放出的速度。

本发明的一个目的是提供一种克服了现有技术中固有缺陷的方法和装置，其用于绕着圆柱形或带槽的芯子缠绕平带如光纤带等。

本发明的另一个目的是提供一种为平带或丝的缆提供闭合模系统(closing die system)的装置和方法，其结构简单，制造成本低廉。

本发明的另一个目的是提供一种前述目的中提到的方法和装置，它能够对每个束或叠中的各条带或条进行强力控制和拉伸。

本发明的另一个目的是提供一种制造光缆或挠性管的方法和装置，其中将带或条的束螺旋形地缠绕在芯子上，其中使用了一个固定的供送系统和一条绕其轴线转动同时前进的芯子。

本发明的另一个目的是提供一种制造光缆或挠性管的方法和装置，其中将带或条的叠螺旋形缠绕在缆芯上，其中使用分隔件，当带或条的叠铺绕在芯子的圆柱形外表面上时，分开相邻的带或条的叠或束。

本发明的另一个目的是提供在前述目的中提到的那种制造光缆或挠性管的方法和装置，其中基本在绕芯子的施加位置上才形成带或条的叠，以便在缠绕在芯子上之前减少在一叠中的相邻的带或条的接触和摩擦。

本发明的另一个目的是提供一种上述的那种制造光缆的方法和装置，其中减小了放置在缆芯的螺旋形槽中的，或放置在螺旋形绕在缆芯表面上的分隔件上的一叠带中的相邻带之间的滑动接触，从而减少了由于滑动接触和静电引力引起的摩擦。

本发明的另一个目的是提供在前述目的中提到的那种方法和装置，其中，在带或条铺放在芯子上的施加位置上，绕转动的芯子螺旋形缠绕的带或条才形成带或条的叠，或者，这种叠可以在相继的若干缠绕工位上形成，在上述各缠绕工位上放置所述各叠的一定层的各条带或条。

本发明的另一个目的是提供一种方法和装置，其中叠中的带或条是以不同的螺纹距或铺放角缠绕的，以便补偿一叠中的下一层带的缠绕直径的不同，从而将螺旋形缠绕的叠中所有的带的绞距(lay)基本保持在一个恒定的预先选择的值上。

本发明的另一个目的是提供一种将带的叠螺旋形缠绕在一转动的芯子上的方法和装置，它可以减少整个平带上的应力，使其与带在叠中所处的位置无关。

为了实现上述的和其它的目的，本发明包括一种闭合模系统(closing die system)，它使用在上述第二类的生产线中，圆柱形的或带槽的芯子转动，而平带或条的喂入路径是静止的。

按照本发明的一个主要方面，将多条平丝或带螺旋形缠绕在圆柱芯子上的装置包括第一供送装置，其用于供送一条具有圆柱形表面的转动的中央芯子，使其沿装置的机器轴线作纵向移动。设有相对于所述机器轴线基本固定的第二供送装置，其用于供送多条平丝，以便螺旋形缠绕在芯子的圆柱形表面上。设有在所述第一供送装置下游，基本沿所述机器轴线布置的至少一个缠绕工位。设有导向装置，其用于沿一喂入方向引导多条丝中的每一条，所述喂入方向与所述机器轴线形成一个基本相应于丝绕芯子的铺放角(lay angle)的锐角。每条所述丝被转动的芯子沿所述喂入方向拉曵，以便将所述丝基本切向地在所述缠绕工位绕在芯子上。

按照本发明的一个推荐实施例，设置有一个支承装置，它具有基本沿所述机器轴线布置的上游端和一个下游端，所述下游端与所述机器轴线偏置，以便在所述支承装置和所述机器轴线之间形成一个角，这个角基本等于丝绕芯子的需要的铺放角，以便在所述上游端和下游端之间引导所述丝。所述导向装置将丝从所述第二供送装置引向所述支承装置的所述上游端，并使丝定位在沿着基本在所述支承装置的横向的方向上的预定数目的位置上，以便形成不大于准备绕在芯子上的螺旋绕组的数目的预定数目的丝组件，所述丝组件被转动的芯子沿所述支承装置拉曵，以便在所述支承装置的下游端的所述缠绕工位上错开地和沿切向地施加在芯子上。

按照本发明的一个方面，所述导向装置包括一个导向件组，其用于将多条丝在一个表面施加位置上会聚成一个叠放的丝组件，以便基本呈切向地施加在中央芯子的圆柱形表面上，上述表面施加位置限定了一个从所述机器轴线伸过所述施加位置的径向的方向，所述导向装置将所述多条丝布置在一个喂入面内，所述喂入面是由所述喂入和径向的方向限定的，并包括所述喂入和径向的方向。所述多条丝从所述导向装置会聚至所述缠绕工位，以便使相邻的丝基本在丝在芯子上的施加位置上才开始接触以形成一叠丝。形成每叠的相邻的丝在接触之前，在所述喂入面内相互角位偏置。在所述施加位置设有插入装置，以便基本在所述施加位置将丝合成一叠并将其施加在转动的芯子上。

按照本发明的另一个方面，所述导向装置包括多个导向件组，每个导向件组用于将多条丝引向沿芯子纵向相互在轴向间隔开来的相应的多个螺旋形芯子表面。所述多个螺旋形芯子表面连同每个导向件组形成一个缠绕工位。相继的若干导向件组将相同的多条丝施加在以前铺放的丝上，以便在每个螺旋形表面上形成丝的叠，每个丝的叠具有丝的数目相应于在轴向间隔开来的缠绕工位的数目。

在至少一些上述实施例中，所述导向装置用来基本上防止正在喂入的平带的接触，直至它们铺放在前进和转动的芯子上为止。

本发明还涉及将多条平丝或带螺旋形缠绕在圆柱形的或带槽的芯子上的方法。

现有技术中是将所有的丝或带在一个固定的闭合点径向插入，然而在本发明中丝或带是切向地插在芯子的螺旋形表面上的，可以在芯子上的纵向即轴向错开的点上施加在圆柱形表面上或螺旋形槽中。这样的系统使丝的路径简单了许多。在丝叠或束的情形中，因为在最后的导向辊之后，带基本沿直线行进至错开的施加位置或会聚至施加位置，所以减小或基本消除了带在相邻带上滑动的影响。这种系统也可以通过简单地控制最后导向辊上的张力而控制在施加位置上施加每条丝或带的张力。在最后导向辊处测得的张力和在施加位置测得的张力之间的唯一差别是(就本发明的一个实施例而言)在分隔件上在相邻层或丝之间的摩擦，由于丝或带运行的基本上直的路径，在带束上没有压力，在同一束中的带相对速度极小，因而上述差别极小。但是，对于本发明的其它实施例而言，带保持相互分开，直至恰好在施加位置之前，它们被闭合而相互接触，因而基本消除了任何摩擦。

现在对照以下附图详细描述本发明的实施例：

图1是按照本发明的装置的示意图，表示将叠层的光纤带绕在光缆的圆柱形芯子上的方法；

图2是图1所示装置的装配和张力传感工位的局部前视图；

图3是沿图2中3-3线的截面图；

图4是图1所示装置的纵向施加工位的平面图；

图5是沿图4中5-5线的截面图，表示光纤带沿装配台被引导及借助分隔件被相互隔开的情况；

图6与图5类似，但表示倒T形的分隔件，而不是图5中的倒U形分隔件；

图7是使用图6所示的分隔件的缠绕的光缆的局部前视图；

图8与图6类似，但是表示倒梯形的分隔件；

图9与图7类似，但表示使用图8所示分隔件的情况；

图10与图6和8类似，但表示倒U形，图5所示的那种分隔件；

图11与图7和9类似，但表示图10所示的分隔件；

图12是按照本发明的缆的横截面图，其中缆芯设有螺旋槽，在槽中放置光纤的叠或束，不使用分隔件；

图13与图6类似，其中，相邻的叠的分隔件是在装配台或导向支承装置上整体形成的，图中也表示邻近装配台或导向支承装置设置的格栅结构，该结构形成多个开口，其用作保持带相互之间的位置和方向的定位模；

图14是本发明另一实施例的局部侧视图；其中，多个导向件用于使多条平丝或带会聚至一系列插入件之一，在插入件中有关的丝或带相互接触并施加在前进的芯子的螺旋形表面上；

图15是沿图14中15-15线的顶视平面图；

图16是图14所示插入件之一的放大的和局部的立体图，表示出多条平丝或带向插入件会聚并在插入件中闭合，并铺放在前进的芯子的螺旋槽面上；

图17是按照本发明另一实施例的顶视平面图，表示5个缠绕工位，在每个缠绕工位上，多条平丝或带施加在前进的芯子上；

图18是表示为保持不变的铺放角，在铺放角和缠绕平带的直径之间的关系的示意图：

图19表示按照图18所示原理，丝或带的铺放角之差，它是为了补偿在不同的缠绕工位上带所缠绕的螺旋形表面的直径差。

现在参阅附图，其中相同或相似的零件使用相同的标号。首先参阅图1，图1示意地表示绕缆16的圆柱形芯子铺放长丝12的装置10和方法。为了描述方便，术语“丝”、“带”、“条”和/或“股”基本具有相同或相似的含义并互换地使用，本发明主要是关于横截面扁平的这种构件。在被描述的具体实施例中，丝12是光导纤维带或条，而缆16是光导纤维缆，不过显然本发明的方法和装置也可用来制造其它任何缆或管，在其中螺旋地绕有若干长的电气的或其它的带或条。

装置10具有一个供给部分18，它包括供给绕线架20，用于供应基本扁平的光导纤维带、股或丝12。与被制造的光导纤维缆的尺寸或性质相适应，可以使用任意数目的绕线架20。因此，如果缆需要总数为100的光导纤维带，那就要设置100个绕线架20。

在本发明中，光导纤维带12可以绕在中央或支承芯子14上或绕在支承芯子表面切削或其它方法形成的螺旋槽22(图12)中。但是，当准备将带螺旋式地绕在芯子的圆柱形表面上时，按照本发明的一个推荐实施例最好设有用于分隔相邻的丝或丝束的分隔件24，这将在下文中详述。象纤维带12一样，分隔件24也可以从绕线架26放出，绕线架26的数目由一定的缆的尺寸和结构和所要求的分隔件24的数目来决定。因此，如果一定的缆的尺寸和结构要求10条分隔件，那么就使用10个绕线架。

供给部分还包括一个提供中央支承芯子14的源或供给绕线架28，使芯子14以任何普通的方式绕装置10的机器轴线A转动。例如，将绕线架28支承在一个支架28′中，绕轴线A(例如)以顺时针方向R转动。芯子的具体结构和尺寸对于本发明的目的并不是关键所在，任何普通的芯子结构都可用于本发明的目的。例如，芯子可设有多股钢件或凯福勒(KEVLAR)件，以便增加对拉伸的抗力或稳定芯子的整体性。

如上所述，绕线架28以任何已知的或普通的方式提供沿机器轴线A延伸，绕轴线A且绕自身纵向转动的中央芯子14。虽然只设有一个中央芯子14和一个绕线架28，但是可以设置大量丝或带12，绕线架20，分隔件24和绕线架26。在图1中，绕线架20和26显然只是许多实际使用的绕线架的代表。由于使用大量的绕线架20,26，所以，将有时达数百个绕线架设在装置10附近是不实际的，这些绕线架必须成组地设置在离装置主要部分或远或近的不同地点。因此，供应部分18之后是引导部分29，引导部分包括导向辊30,32，其根据需要分别偏转带12和分隔件24的方向，以便引导和转换它们至装配和张力检测工位34a和34b。当设有许多这种工位(工位34b)以生产包括一根丝以上的丝组件时，工位34a代表一个第一装配和张力检测部分。当绕芯子14缠绕的丝组件只有一条带，带并不是叠置的时候，工位34可以不设或绕过。

工位34a可包括一个导向辊36，其作用与导向辊32相同或相似，并将分隔件24引向最后的导向辊38，以便将分隔件24至一适当的支承装置如长形装配台40的上游端40a，并使分隔件24在工作台上缠绕丝或带12之前沿着工作台的下游方向41延伸。上述分隔件在装配台40上的最初放置构成长形通道42(图6-9)，以便接纳丝或带12，丝或带12以相似的方式由导向辊43引导，导向辊43的作用与导向辊30的作用相同或相似，并将光导丝或带12引向最后的导向辊44。同样，每个最后的导向辊44使有关的丝偏转，并使其沿装配台40的下游方向41在由相邻的分隔件24形成的通道42中延伸(当分隔件与非开槽芯子14一起使用时)。

如图1和4所示，支承装置40是平的和长形的，并具有一个基本沿轴线A布置的下游端40b和一个与轴线A径向间隔开的上游端4a，从而在装配台40和轴线A之间限定了一个相应于带12绕芯子14的缠绕角的a角。虽然所述实施例采用装配台40作为支承装置，但是显然任何支承件如对准或定位模可以在导向部分29之后使用，即使这样会使丝出现某种程度的下垂。

分隔件24的导向辊32,36和38和带12的导向辊30,43和44分别使分隔件和带被导向和定位在沿着垂直于装配台40纵向的方向上的预定数目的相邻位置上，以形成预定数目的丝组件，这些丝组件全部同时被转动的芯子14拉曵，这些丝或带组件的数目相应于缠绕在芯子上的螺旋绕组数目，取决于螺旋绕组是否由一层绕组或多层叠置的带束构成，上述丝组件含有一个或多根丝或带。

在所述的实施例中，10个丝组件或束，每个均包括10根叠层的丝或带12。因此，如果设定m为绕在10条槽22或10条通道42中的丝组件的数目，那么m=10。同样，如果设定n为在每个丝组件中的丝或带的数目，那么n=10。由于图1表示生产单一丝组件的所需的构件，因而必须在设置10个图1所示的构件组，这些构件组在基本平行的平面内相互偏置。另外，由于导向辊43,44是为每个丝组件中一根丝或带而设置的，因而必须另外增设若干绕线架20和导向辊30,43和44(在所述实施例中须增设9组)，这些增设的构件沿下游方向41为每个丝组件顺序布置，当n=9时，在部分34b中，这些丝标为12a-12n。

如图1和2所示，分隔件首先放置在装配台40上，通过带供送件20,30,43和44向每个丝组件添加带的层。导向辊43,44逐渐向装配台40的下游错位。一旦最上游的带12n已放置在每个叠放装置的顶部，每个叠放装置52以直线方式沿装配台滑动(50)，直至每个叠放组件到达装配台的下游端40b。

一旦带组件固定在芯子14上，丝或带组件就由转动的芯子沿装配台40拉动，以便丝组件52的错开地、切向地施加，丝组件52转变成工位56上的螺旋绕组54。如图所示，带组件52可以放置在芯子的槽22中，也可以在螺旋通道42中放置在芯子的表面，螺旋通道42是由相邻的分隔件24形成的。

在装配台40的上游端40a，带最初被放置或定位在装配台40的部位上，在各个最后的导向辊38,44上设置传感器46,48，用来监测沿输送路径在分隔件24和带12中的张力。传感46,48的输出可以显示在一控制台上，或用作控制器58的直接输入，控制器58响应于来自传感器的反馈信号，将装配台上游端40a处的带12和分隔件24中的张力控制并保持在需要的水平上。由于分隔件不如带对扭转和拉伸敏感，因而设置传感器46总是很重要的。但是，在推荐实施例中，用于分隔件的传感器46用于消除分隔件中的应力，从而使缆成品稳定，尽可能减小对缆成品和带的有害影响。

现在参阅图2和3，装配部分34a包括一框架60，它支承着分隔件的导向辊36和最后的导向辊38，导向辊38上连接着用于监测分隔件中张力的传感器46。当使用分隔件24(带装放在芯子的圆柱形表面上)时，所有的分隔件导向辊36,38放置在框架60中，由于在放置带12之前，所有的分隔件一般都同时地安放在装配台40上，因而分隔件相互平行，且平行于装配台40的纵向地放置，如图4,6,8所示，从而形成带12的叠或束52的纵向接纳通道42。第一个框架64a也构成装配工位34a的一部分，它包括一放置在接纳通道42之一中的带的导向辊43,44，并代表在每一形成的叠或束52中的(最下)一层。因此，在这个实例中，框架60包括10组导向辊36,38以提供10条平行的通道42，如图6和8所示，在分隔件24和止动器53之间可以限定这些通道之一。如图6,8和10所示，止动器53可以由简单的平板构成，用来抵靠并挡住端部的分隔件24a的垂向表面(图10)或抵靠并挡住端部的叠或束52(图8)。但是，可以设置一个止动器53b(图6)，它补充一毗邻的止动器以便为叠或束52提供一个适当的通道42。在图8中，一种改进的止动器53c具有一个与分隔件24c接触的倾斜抵接面以便将分隔件保持在垂直的方向上。第一框架64a被包括在组装工位34a中，并包括10组导向辊43,44，其用于在每条通道42中放置构成束或叠52的第一或最下层。下一个相继的框架64b同样包括10组导向辊43,44，以便在10条通道中的每一条中放置下一层带。框架64n是10组导向辊43,44中的最后一组，用于在每一束或叠上放置最后的即最上部的带，在本实例中n等于10。如果m等于横跨组装台放置的通道或丝或带组件的数目，那么在本实例中m=10。

现在参阅图3，最后的分隔件导向辊38-38i沿着垂直于装配台40纵向的方向上相互偏置，从而这种地导向辊限定出在该方向上交错的独特位置，使导向辊38可将其分隔件放置在需要的位置上以形成需要的通道。同样，最后的带或丝导向辊44-44i相互偏置即交错开以便使每个这种导向辊与一敞开的通道42对准，使带或丝可放入通道42中。在相继的框架66a-66n的每一个中的最后的导向辊44-44i同样偏置，使每一层的带同样与有关的敞开的通道42对准，使其被接纳在通道42中。

显然，如图2和3所示的布置不能用于由倒U形分隔件24a形成的图5,10和11所示的那种封闭的通道42′。在这种情况下，必须首先形成丝或带的叠52，然后再由分隔件24a覆盖。这要求框架60和框架64a-64n的位置颠倒，使框架60放置在所有框架64-a-64m的下游。

现在参阅图4，带的叠或束52连同有关的分隔件一起在标号50处直线的行进(图1)，直至缠绕工位56，在缠绕工位56，丝的束、叠或组件与分隔件一起在错开的施加位置68接合转动的芯子14。虽然并非关键，但是，沿施加位置78设有与装配台40共同延伸的芯子支承件70。它与芯子的至少一部分在相对于机器轴线的装配台的同一侧相抵接。这种芯子支承件70可抵抗垂直于轴线A的横向力的作用，防止芯子从轴线A膨胀，从而防止芯子偏离机器轴线，影响光纤组件绕在芯子上。显然，缠绕的丝或组件越多，或芯子的刚性越小，就越需要使用芯子支承件70。但是，芯子支承件70的具体性质和结构并不十分关键，对于一定的装置可以使用任何一种结构。

现在参阅图4，在机器轴线A的另一侧，装配台40由虚线40′所示轮廓表示。如果放置角度的方向相反，可以占据上述位置。为此目的，装配台40为了绕枢轴72的运动最好安装使铺放角a可以调节和反向。

在图6-11中表示，使用本发明的装置和方法可以容易地实现以圆柱形芯子为基础的光缆16的三种可能的实例。显然，可以获得多种其它的缆结构，包括单独的光纤带或丝，或其叠或束的复式共轴层结构。现在参阅图12，本装置也可以用来制造以带槽芯子为基础的缆，其中，带槽芯子可以从一个转动的卷线轴放出，或者由一个带槽的模在线地挤出，一个转动的抗张力件拉过上述带槽的模。

当将带插入带槽的芯子时，由于每一带叠或束可装放在接受带的槽中并由其固定在位，因而不必再使用图6-11所示的那种分隔件。但是，不用分隔件却要采取一些附加步骤，以便当带束插入槽中之前沿装配台40移动时保持带束的整体性。这种措施可以包括在装配台40上采用纵向延伸的肋，这些肋，类似肋24a-24c，间隔开来以便有效地形成用于维持带的方向和位置的起等同作用的通道。或者也可以沿着台40使用一个或多个定位模，或用定位模取代台40，以便将每一束或叠中的带定位在需要的相对位置上。在施加位置上，可以使用插入工具，以便放置每一叠预先安排，预先定向的带，迫使带在被放置时具有适当的定向，在此时，带会受到槽壁的限位。

显然，上述装置和方法使丝的路径更为简捷，使在带的叠或束的情况下，每条带可在相邻的带上容易地滑动，这是由于在最后的导向辊44之后，带是在基本直的路径中行进至交错开的施加位置的，在相邻的带之间摩擦很小，在被缠绕的元件之间只有小的相对运动，在最后的导向辊44之前作用的任何有意义的摩擦已经被传感器48和控制装置58补偿。

由于可以容易且有效地形成光纤带的叠或束，上述的装置和方法可以方便地处理大量的光纤带，并制造可以包括数百条带的大型光缆。虽然图示装配台是光骨的平台，但是装配台也可以为其它形状。装配台在其支承表面可以为弯曲的或异型的，唯一的要求是对丝或带的摩擦低。而且装配台的端部40b定位在施加位置68处，以便使丝组件(和分隔件)交错和切向地在缠绕工位绕在芯子上。另外，上面描述了丝和分隔件的传感器连接在最后的导向辊46,48上。这样，在将丝和分隔件放置在装配台40上之前，可以对丝和分隔件提供最佳的补偿控制。但是，传感器显然也可以连接在线上的最后的导向辊上游的任何其它导向辊上，只是所获效益有所不同。另外，如上所述，分隔件的框架60和框架64a-64n也可以颠倒以便使成叠的丝或带插入在敞开或闭合的通道内。显然，在上述每个框架中设置的导向辊数目可以按照需要变化，以装配任何尺寸和结构的缆。

为了便于穿线，可以使用无装配台或其它平的表面连续支承的支承装置，使用丝和分隔件的导向装置，将丝和分隔件在缠绕或施加工位56导入纵向的插入模。

在图13中，支承导向台或架40包括整体形成的纵向肋80，纵向肋80沿着支承台延伸并且相互间隔开来以形成通道81，从而维持已形成的平带52的叠的整体性。但是，为了保证在施加位置平带的适当位置和方向，最好设置由间隔开来的垂向件84和水平分隔件86形成的格栅框架82(或其它在功能上等同的结构)，以便形成或限定尺寸适于接纳各条丝或带12的通道或开口88。通过上述布置，在构成丝组件或叠的每组丝中的丝相互之间可以维持在需要的位置和方向上。格栅框架82最好沿支承台40的纵向，在接近于施加位置或将丝施加在芯子的缠绕工位的区域中设置。

在图14-16中，本装置的替代实施例90与图1-13所示实施例的主要区别在于，带被保持分开或相互不接触直至其达到施加位置或缠绕工位(一个或多个)。带并不是沿着图1所示的那种支承台相互叠放地前进。

图14是本装置的实施例90的局部视图，只画出一个完整的导向件组92和部分的第二导向件组94，显然该装置可以包括具体情况所需要的任何适当数目的导向件组。虽然第一导向件组92包括多个上部导向辊96a-96f，第二导向件组只画出第一个导向辊96g，但是，在本实施例中的每组导向件具有相同数目的导向辊96(在图14中是6个)。对于每个上部导向辊96，如图所示，设有一个下部导向辊98。因此，第一导向件组92也包括下部导向辊98a-98f，而第二导向件组94只画出了6个下部导向辊中的一个，即下部导向辊98g。每对上、下导向辊用来引导相关的平带或丝12a-12g，显然，只画出了一部分平带或丝，其它的平带或丝在图14中未画出的部分中进行处理。

每个导向件组92,94等将多条丝会聚成叠放的丝组件，以便基本切向地将丝施加在芯子14的圆柱形表面上，表面施加位置限定了一个径向方向，该方向从机器轴线A穿过带施加在芯子上的表面位置。

每个导向件组的导向辊96,98将多条丝布置在一个喂入平面上，该喂入平面由喂入和径向方向所限定，并包括喂入和径向方向。本实施例的一个重要的特征在于，多条丝从各导向件会聚至各缠绕工位，以便基本在丝施加在芯子上的位置才形成相邻丝之间的最初接触，从而形成丝的叠。因此，如图14所示，由第一导向件组92引导的丝12a-12e被布置成第一带组100a。第二导向件组94形成第二带组100b。其它的导向件组(未画出)形成其它的带组100c-100f。从图14和16中可以清楚地看出，构成每一叠或组的相邻的丝在接触之前，在喂入平面内角位是偏置开来的。每个插入件或插入工具102a-102f。如图14所示，沿机器轴线相互间隔开来。每个插入件或插入工具限定一个缠绕或施加工位，在该工位各带组施加在芯子14上。因此，每个插入件或插入工具102a-102e使一组会聚的带基本在施加位置闭合成一叠，并使其施加在转动的芯子上。这种方案避免了相邻带之间的滑动接触，而这种滑动接触在某些情况下会产生滑动摩擦问题，以及形成使滑动摩擦加剧的静电。

图16最清楚地示出，形成有关的丝的叠或组的相邻的丝之间的角位偏置是基本相等的，具体的角位偏置是被处理的带的总数及在叠或组内带的数目的函数。

在所述的实施例90中，沿机器轴线A，为每个缠绕工位设置一个导向件组和插入工具102e-102f，以便将丝的叠施加在沿芯子的多个相继的施加位置之一上。如上所述，虽然在图14中画出了六个施加或缠绕工位，但是可以使用或多或少的数目以便适应准备缠绕在芯子表面上的相同数目的槽或带的螺旋叠或束。

在图14所示的布置中，所述的喂入面基本上是相互平行的，因此，所有的施加位置基本上沿着一条平行于机器轴线A的直线对准。如图15所示。但是，各施加工位的喂入面的位置也可以是不同的，而且可以绕着芯子表面在圆周方向上相互偏置。但是，在所述推荐实施例中，所有的喂入平面是相互平行的，且插入件或插入工具是在一个通过机器轴线A的共同喂入面中对准的。

插入件或工具102的具体结构对本发明的目的而言并不是关键。现在参阅图16，插入工具的一个实例包括一个以适当方式连接在一个固定支承件104上的上部102′和一个可被接纳在一条有关的槽中的下部102″。在上、下部102′、102″之间设有一个开口106，其用于接纳和闭合一组准备放入槽中的丝，使这些丝恰好在放入槽中之前相互接触。开口106最好在径向上布置在芯子表面附近，以便使形成一叠的相邻的丝只是在放入槽之前才相互接触。

如图所示，槽具有预定的宽度，它基本上等于平带的宽度。插入件或插入工具的下部102″的宽度基本等于槽的宽度，以便以很小的间隙容纳在槽中。以上述方式，保证了丝的叠基本在槽的中央的连续放置。

虽然图14-16的实施例的描绘和表述结合带槽的芯子进行的，但是也可以在相似的布置中使用具有光滑圆柱面的芯子，在其上首先设置图7和9所示的通道或分隔件，或者设置图11所示的那种U形通道但颠倒180。使通道的敞口径向朝外(如同本说明书前面现有技术部分中提到的托米塔等人和那萨等人的出版物中所公开的那样)。

现在参阅图17，在本发明的另一实施例110中，设有多个与实施例90中的导向件组92,94相似的导向件组(图中未画出)。每个导向件组用来将一组丝引导到沿芯子纵向相互之间在轴向上间隔开来的相交的一组螺旋形芯子表面上。这些螺旋形芯子表面连同每个导向件组限定了缠绕工位112,114,116,118和120。相继的导向件组将多条丝施加在以前铺放的丝上，从而形成在每条螺旋形芯子表面上的丝的叠，在每叠中具有数目与轴向间隔开来的缠绕工位的数目相同的丝。因此，6个平带12a-12f最初施加在第一缠绕工位112上。在叠中的最下层的带或丝是在第一缠绕工位112上施加的。由于芯子14的转动R和直线运动M，最初的丝12a-12f显然是螺旋形地缠绕在芯子上的，并向下游行进，然后被引至缠绕工位114。在缠绕工位114，第二组丝12g-12l相似地被施加在芯子的相同的螺旋形表面上，因此覆盖第一组丝12a-12f。这时每叠中有两条丝，在第三缠绕工位116，第三组丝12m-12r，作为第三层丝被施加在六叠中的每一叠上。在缠绕工位118和120重复上述过程以形成6叠带，每叠带中有5条丝。

但是显然，在每个相继的缠绕工位上，丝是施加在直径逐渐增大的螺旋形表面上的。这是由于在每个上游的缠绕工位上增加的丝对或丝组被施加的缘故。因此，丝12a-12f是施加在芯子本身的螺旋形表面上的，而下游相继的施加工位则将带施加在前面施加的带层上，因此，带12z-12ff是施加在直径最大的芯子加带的结构上的。但是，如图18所示，丝被施加在越大的直径上，带必须以越陡的喂入角施加，才能保持预定的或固定的铺放和长度L。因此，仅通过举例说明，施加在芯子直径D₁上的第一带12a，为了在铺放长度L上包围芯子，必须以喂入角α施加。但是如果带或丝12a的厚度使第二带或丝12b必须缠绕在带12a的顶面上，那么，为在相同的铺放长度L上完成铺放循环，铺放角就必须增大为β。因此，按照本实施例，为了补偿在不同缠绕工位上施加带的不同螺旋表面直径，从而不管缠绕工位的位置和施加带的芯子直径如何都可保持需要的铺设长度，图17所示的喂入方向F₁-F₅最好在不同的缠绕工位作不同的选择。这一点在图19中有进一步的举例说明，图19中画出了图18中的铺放角的差Δα。在图17所示的布置中，在喂入方向F₁-F₅之间的角度对于沿机器轴线更下游位置的缠绕工位的丝来说，是逐次增加的。

本发明也提供了一种绕圆柱形芯子螺旋形缠绕多条平丝或带的方法。该方法包括提供一根转动的中央芯子，芯子具有圆柱形表面(可以是开槽表面或光滑表面)，用于作沿着装置的机器轴线的纵向运动。提多条平丝，使平丝缠绕在芯子的圆柱形表面上。至少一个缠绕工位设置在第一供送装置的下游，基本沿机器轴线布置。然后沿喂入方向引导多条丝中每一条丝，所述喂入方向与机器轴线形成一个锐角，该锐角基本相应于绕芯子的丝的需要的铺放角。每条丝由转动的芯子沿喂入方向拉曵，以便在缠绕工位，绕芯子基本切向地施加丝。设置导向装置以便基本防止喂入的平丝在其铺放在转动的芯子之前的接触。

虽然上面已对照附图描述了本发明的推荐实施例，但是显然本专业技术人员可以对其作各种修改而并不超出本发明的范围。虽然本发明可用于制造光缆，但是本发明也可用来制造任何螺旋形缠绕平的带、条或丝的长形结构。例如，本发明适合的一种应用是制造高压挠性复合管。这种管一般包括一条管状内衬，在其上以相同的或不同的铺放角相继地缠绕长条形的左、右旋加固层。然后装整个组件包在一外层中。因此，这种复合管可相继地应用本发明的方法制成，其中相继的层是以需要的铺放角缠绕的。

Claims (44)

1．一种用于将多条平丝螺旋形地缠绕在圆柱形芯子上的装置，它包括第一供送装置，其用于供送基本沿装置的机器轴线作纵向运动的具有圆柱形表面的转动的中央芯子；第二供送装置，其基本相对于所述机器轴线的方向固定，用于供送多条平丝以便螺旋形地缠绕在所述芯子的圆柱形表面上；至少一个缠绕工位，它处于所述第一供送装置的下游且基本沿所述机器轴线布置；以及导向装置，其用于沿一喂入方向引导多条丝中的每一条丝，所述喂入方向与所述机器轴线形成一个基本相应于丝绕芯子的需要的铺放角的锐角，所述每条丝被所述转动的芯子沿所述喂入方向拉曵，以便将所述丝在所述缠绕工位基本切向地缠绕在芯子上。

2．如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括支承装置，其具有基本沿所述机器轴线布置的下游端和一个上游端，所述上游端从所述机器轴线偏置，在所述支承装置和所述机器轴线之间形成一个基本等于所述丝绕芯子的所需铺放角的角度，以便在所述上游端和下游端之间支承和引导所述丝；所述导向装置将所述丝从所述第二供送装置引导至所述支承装置的所述上游端，并用于将所述丝放置在沿基本垂直于所述支承装置的方向上的预定数目的相邻位置上，以便形成不多于准备缠绕在芯子上的螺旋形绕组的数目的预定数目的丝组件，所述丝组件被所述转动的芯子沿所述支承装置拉曵，从而在所述支承装置下游端在所述缠绕工位将所述丝组件交错开地且切向地绕所述芯子施加。

3．如权利要求2所述的装置，其特征在于：还包括用于监测每条丝中的张力的传感装置和用于在所述传感装置提供的信息的基础上控制所述丝中的张力的张力补偿装置，因而当所述丝沿所述支承装置基本直线地移动时，所述丝以受控的张力缠绕在芯子上。

4．如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一个具有顶面的基本平的长形台，在其上放置所述丝，所述顶面基本在一水平面内。

5．如权利要求2所述的装置，其特征在于：还包括一个在所述丝组件绕芯子的施加位置上与所述支承装置基本共同延伸的直线的模，所述模的位置在相对于所述机器轴线的与所述支承装置的同一侧邻近于所述芯子的至少一部分，以便支承所述芯子并抵消在垂直于芯子的纵轴线的方向上的缠绕张力的侧向分力。

6．如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一个台，以及还包括一个沿着所述的台的至少一个边缘的保持装置，以便当所述丝组件在所述台的上游端和下游端之间移动时保持所述丝组件。

7．如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一个台，其安装时可选择地使所述上游端向着所述机器轴线相反侧运动，同时保持所述下游端基本上处于所述缠绕工位上，从而可以改变铺放角并使缠绕方向反向。

8．如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述工作台的所述下游端是通过枢轴安装的。

9．如权利要求3所述的装置，其特征在于：还包括一个第三供送装置，其用于供送多条长的分隔件，以便分隔开相邻的丝组件。

10．如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第二供送装置包括一个光纤带的卷线筒。

11．如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述导向装置包括若干最后导向辊，每条所述丝有一个最后导向辊，其用于基本共同伸展地并沿着所述支承装置的所述下游方向配送各条丝。

12．如权利要求11所述的装置，其特征在于：所述传感装置包括连接在所述最后导向辊上的传感器，其用于监测在所述最后导向辊上的所述丝的张力。

13．如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述导向装置包括若干最后导向辊，每条分隔件有一个最后导向辊，其用于基本共同伸展地且沿着所述支承装置的所述下游方向配送各条分隔件。

14．如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述传感装置包括连接于所述最后导向辊的传感器，其用于监测在所述最后导向辊上的分隔件中的张力。

15．如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述导向装置包括一个在所述支承装置的所述上游端的分隔件偏转工位，其用于偏转分隔件的方向，使分隔件基本共同伸展地，沿所述支承装置的下游方向被配送。

16．如权利要求15所述的装置，其特征在于：相应于预定数目的缠绕在芯子上的丝组件，所述分隔件偏转工位包括m个最后导向辊，其用于沿着所述支承装置的下游方向配送m条分隔件。

17．如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述导向装置包括在所述支承装置上游端的至少一个丝偏转工位，其用于偏转丝的方向，基本共同伸展地，沿所述支承装置的下游方向配送所述丝。

18．如权利要求17所述的装置，其特征在于：相应于预定数目的缠绕在芯子上的丝组件，所述丝偏转工位包括m个最后导向辊，其用于沿所述支承装置的下游方向配送m条丝。

19．如权利要求18所述的装置，其特征在于：沿所述支承装置的纵向顺序布置多个丝偏转工位。

20．如权利要求17所述的装置，其特征在于：所述导向装置包括在所述丝偏转工位上游的一个分隔件偏转工位。

21．如权利要求20所述的装置，其特征在于：每个丝偏转工位为沿所述台的横向的每条丝组件位置配送一条丝，n个丝偏转工位沿所述支承装置顺序布置以形成每一个所述m个丝组件位置上的n叠丝束。

22．如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一个基本平的长形台。

23．如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述传感装置设置在靠近所述支承装置的所述上游端的位置上，因而所述丝可以同作用在所述支承装置上游的所述丝上的力无关地，以受控的张力沿所述支承装置被移动。

24．如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述张力补偿装置响应于所述传感装置而工作。

25．如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述张力补偿装置是按照所述传感装置的指示而手动调节的。

26．如权利要求2所述的装置，其特征在于：还包括至少在选择所述缠绕工位的区域中的组件，从而保证所述丝组件绕所述芯子施加时的整体性。

27．如权利要求26所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括所述定位装置。

28．如权利要求26所述的装置，其特征在于：所述定位装置包括纵向肋，纵向肋相互间隔开来地沿所述支承装置延伸以形成维持所述丝的方向和位置的通道。

29．如权利要求26所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括多个定位模，其用于使形成丝组件的每组丝中的丝得以定向和定位，使其相互保持在要求的位置上。

30．如权利要求26所述的装置，其特征在于：所述芯子上具有多条螺旋槽，所述定位装置具有插入工具，其用于迫使每条丝组件在插入槽中时，具有适宜的定向，直至丝受到槽壁的限位为止。

31．如权利要求2所述的装置，其特征在于：为了将多条丝螺旋形地缠绕在具有多条螺旋槽的圆柱形芯子上，所述装置还包括在靠近所述缠绕工位的区域中的插入装置，其用于将每条丝组件放置在螺旋槽中，同时保证丝在螺旋槽中的适宜的方向。

32．如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述导向装置包括一个导向件组，其用于将多条丝会聚成一个叠层的丝组件，以便在一表面施加位置基本呈切向地施加在中央芯子的圆柱形表面上，上述表面施加位置限定一个径向方向，该径向方向从所述机器轴线穿过所述施加位置，所述导向装置将所述多条丝布置在一个喂入面中，所述喂入面是由所述喂入和径向方向限定的，所述多条丝从所述导向件会聚至所述缠绕工位，使相邻的丝基本在芯子上的施加位置上才开始最初的接触以形成一叠丝，形成每叠的相邻的丝在接触之前在所述喂入面中相互角位偏置；还包括在所述施加位置上的插入装置，其用于使所述丝基本在所述施加位置上合成一叠并绕在所述转动的芯子上，从而使正在喂入的平丝基本防止了相互接触，直至其铺放在进行中的芯子上。

33．如权利要求32所述的装置，其特征在于：在形成一叠的相邻丝间的所述角位偏置是基本相等的。

34．如权利要求32所述的装置，其特征在于：沿所述机器轴线顺序地设有多个缠绕工位，并且为每个缠绕工位设置插入装置，以便将一叠丝施加在多条沿芯子的相继施加位置之一上。

35．如权利要求34所述的装置，其特征在于：每个缠绕工位将多条丝在施加在芯子上之前，布置在一喂入面上，所有所述喂入面基本在一共同的喂入面内延伸。

36．如权利要求35所述的装置，其特征在于：为所述多个缠绕工位设置的所述导向件用于使所述共同喂入面内的所有相邻丝相互在角位上偏置开来，使所述丝基本从所述导向件会聚至所述插入装置。

37．如权利要求32所述的装置，其特征在于：所述芯子在圆柱面上设有多条螺旋槽，所述插入装置包括为每条螺旋槽设置的一插入工具，每个插入工具包括一个在丝被喂入和施加在芯子上时相对于芯子固定的一个上部，一个可接纳在槽中的下部，以及所述上部和下部之间的开口，其用于接纳和合并多条准备放入槽中的丝，以便恰好地被放入槽中之前使这些丝相互接触。

38．如权利要求37所述的装置，其特征在于：所述开口径向靠近芯子的圆柱形表面布置，从而使形成一叠的相邻丝恰好在放入槽中前才相互接触。

39．如权利要求37所述的装置，其特征在于：在芯子上的所述槽具有预定的宽度，所述下部的宽度基本等于所述预定的宽度以便以很小的间隙装纳在槽中，从而保证所述丝的叠放在槽的正中央。

40．如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述导向装置包括多个导向件组，每组用于将多条丝引导至沿芯子纵向相互轴向间隔开来的相应的多条螺旋形芯子表面上，所述螺旋形芯子表面连同每个导向件组形成缠绕工位，相继的导向件组将相同的多条丝铺放在以前铺好的丝上，从而在每个螺旋形芯子表面上形成一叠丝，每叠中丝的数目相应于轴向间隔开来的缠绕工位的数目，从而基本防止了喂入的平丝的相互接触，直至其铺放在行进中的芯子上为止。

41．如权利要求41所述的装置，其特征在于：所述丝的所述喂入方向在不同的缠绕工位各不相同，以便补偿在不同的缠绕工位上，所述螺旋形芯子表面直径的不同，从而保持需要的绞距(lay)长度，使其基本与所述缠绕工位的位置和铺放丝处的芯子直径无关。

42．如权利要求41所述的装置，其特征在于：在所述喂入方向和所述机器轴线之间的角度，对于沿所述机器轴线相继的更下游处的缠绕工位上铺放的丝来说，是逐次增加的。

43．绕着圆柱形芯子螺旋形缠绕多条平丝的方法，包括以下步骤：供送一条具有圆柱形表面的转动的中央芯子，使其沿装置的机器轴线作纵向运动；供送多条准备螺旋形缠绕在芯子的圆柱形表面上的平丝；在上述第一供送装置的下游并基本沿所述机器轴线设置至少一个缠绕工位；沿着一喂入方向引导多条丝中的每一条丝，上述喂入方向与所述机器轴线形成一个基本相应于丝绕着芯子的铺放角的锐角，每条所述丝被转动的芯子沿所述喂入方向拉曵，以便在缠绕工位上绕芯子基本切向地施加所述丝。

44．如权利要求43所述的方法，其特征在于：还包括防止正在喂入的平丝接触，基本直至在其铺放在正在行进和转动的芯子上为止的步骤。

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