CN1053935A - 编织生产及其制造方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于软管之类的导管的编织加强结构以及 该加强结构的制造方法和装置。加强结构的特征是 具有三上三下编织花样。装置包括一个Maypole型 编织机，而编织机的每个驱动轮包括用来容纳载线轴 主轴的六个凹窝，载线轴的数目为驱动轮数目的三 倍。本发明改进的编织产品可在低成本及高产量下 生产。

Description

本申请为1990年2月9日提出的申请号为07/478，088的待批专利申请的部分继续。

本发明一般涉及编织结构，其特点为具有三上三下的编织花样而不是普通已有的两上、两下的编织花样，本发明还涉及三上三下管状编织产品的制造方法和装置。

更特别地，本发明涉及一种特别适合用来提高软管之类的导管的强度的管形编织结构。

本发明还涉及采用Maypole型编织机来制造三上三下管状编织结构的方法和装置。

编织结构长期用来为纱线或金属线制成的诸如绳子或缆索之类的产品同时提供强度和柔性，也为柔性的管状结构或导管增加强度，比如在软管上加上编织纱线或金属线构成的加强套管以提高其强度，适于高压工作。

在过去五十多年的时间里，诸如软管之类的柔性导管的编织加强件采用的是“两上两下”的编织结构，实际上，所有用来制作这种结构的装置都曾用来生产两上两下的软管加强编织物。

制作普通的两上两下编织物所采用的方法和装置虽有些变化，但基本上可分成两类。第一类为所谓的Maypole或正弦编织技术，其中，当线股在张力下放出并施加到待加强的管状结构上时，载线轴在编织台上沿交叉的螺旋线运动，而管状结构则以均匀的速度沿与编织台垂直的方向拉动。尽管早先类型的Maypole编织机采用各种机构绕着安装在编织台上的正弦曲线轨道从相反方向驱动载线轴，现代的Maypole编织机则采用行星齿轮和位于载绕轴和驱动轮上的凸轮轨道及凸轮滚轮系统，从而取消了正弦轨道并消除了所带来的高摩擦及磨损问题。这种现代的行星齿轮型Maypole编织机的一个例子示于我的1974年1月8日公告的美国专利3，783，736及其国外同族专利中，即：加拿大：登记号986342，申请日76.3.30;法国：登记号2196651，申请日74.3.4;德国：登记号2341144.1，申请日86.4.3;英国：登记号1393836，申请日73.8.7;意大利：登记号992953，申请日75.9.30;日本：登记号12192919，申请日84.7.26;墨西哥：登记号140433，申请日79.10.24。

在第二种类型的编织技术中，载线轴安排成两个环形组，并相对于待加强的管子轴向错开。两组相对于管子沿相反方向转动，并有一机构将外组载线轴的线股交替地导引到从上面越过和从下面穿过内组载线轴。实施此第二类技术的装置通常称为旋转编织机，其中一个实例示于1977年7月12日公告的美国专利4，034，642中。

尽管我们相信旋转编织机可改装成制体三上三下的编织物，但这种改装会大大增加机器的复杂程度和费用，并降低产量。相反地，采用Maypole编织机有效地简化了机器并降低了其费用，而且显著提高了生产能力。

所有管状编织结构都至少由两个线股组成，线股沿相反方向的螺旋线缠绕，螺旋线以预定次序相互上下交替。通常，每个线股是一由多根柔性单线（如纱线或金属线）组成的组合结构，柔性单线相互平行但不连结，从而组成平带状线股。然而，在一些编织结构中线股单线也可成束状和/或缠绕的。当组合线股（不论是平的、束状的或缠绕的）编织成上下花样时，给定线股的相等长度的单线从载线卷轴或线轴抽下并迫使其沿不同路径行进，从而也行进不同距离。因此，以这样的组合线股制作管状编织结构需要从一线性供线源非线性地供给线股单线，这就导致在一些单线中产生张力而在另一些则产生松弛。在各种管状编织物中都有一定程度的这种恒定变化的状况发生，这种状况还受上下编织时间隔的花样所影响，也受有关的线股覆盖的密度或百分率及线股单线的韧性所影响。

通常，线股单线长度差别不会大到不能采用两种方法中的某一种方法进行一定程度的处理。

首先，编织机上的载线轴放线装置总是一张力释放装置，保证了组合带状线股在足够的张力下放出，构成编织结构，此时只有最短的各根单线受到了单性拉伸，确保每个线股编入编织物中。没有这个张力，在不满足长度要求时，线股的某些单线就会绷紧，而其他的单线则松弛，产生了不可原谅的线股单线缠结的情形。

其次，线股供线轴要满足内在的非均匀线性的要求，这是因为在编织过程中，线股各根单线可以在给定的线股中调整其相对位置，以试图补偿线股单线间的长度差别，这种变位会产生“重叠”，图11b和11c中单线15的移位就是这种情况。

尽管在各类管状编织物中都发生这些问题，无论是放线时张紧线股，还是线股单线重新排列，均不能完全解决问题。这是因为线股单线编织入结构时的不同长度及不同张力使线股单线不能均匀承受载荷或应力。然而，本发明三上三下的花样具有明显不同且更得体的处理，所涉及的方向改变要小得多。这使线股单线的长度偏差减小到只有普通编织物的粗糙的两上两下结构中所产生的偏差的很小的一部分。在绝大部分的编织结构中，采用三上三下编织花样，“重叠”现象如果不是完全消除的话，也会大大减少。图11b中示出了线股中单线末排齐而造成的单线重叠。

软管加固的工业一直在探寻提高普通的两上两下加强结构的性能，以使软管可在高的脉冲工作压力下使用，且使用寿命更长，并适合在高工作温度下使用以及具有高柔软性能。这些努力大体上都从不同角度集中在采用较强的加固材料、改进导管材料、提高线股空间的有效使用（即线股“覆盖范围”或线股密度）、搓捻线股单线、在使用前对编织结构进行加压处理以后联合采用上述几种措施。然而，这些措施往往会加强一个特性，而对其它特性产生不利影响。

为说明起见，普通的两上两下编织加强软管包括多根由平行纱线或金属线组成的平的线股，金属线典型地用于高压软管中。既然加强软管的脉冲强度实质上决定于编织加强件的材料数量，为了提高软管强度，可以采用多层编织层。这种方法由于需要进行第二次编织操作的而显得昂贵，而第二次编织加强覆盖层并未有效地使软管抗爆裂强度翻倍;它降低了柔性并增加了软管的重量及成本。

加强软管的强度也与采用的加强材料的抗拉强度有关。然而，我们发现两上两下加强编织物不能用抗拉强度大大超过约350，000psi（磅/平方英寸）的金属丝制成，这主要是因为具有较高抗拉强度的金属丝较脆而易断，不能容易地适应两上两下编织在花样所施加的急剧的或突然的方向改变。

而且，为了尽可能提高普通的两上两下编织花样的加强结构的线股覆盖程度，进行编织时必须使编织线股置于非常高的张力下，而这样做一般要求软管本身必须激冷以使其刚性化、和/或在编织时从内部支撑以防止其变形或在线股单线间发生挤压。在制作本发明的三上三下编织花样中也希望采用刚化处理或内部加固。

一种与普通的由小心控制的平行金属线组成的平的编织物很不相同的形式揭示于Slade的美国专利3，463，197中，其中在两上两下编织花样中推荐了一种采用大量小金属丝堆积成的线股结构，这种“高堆积”方法因其金属丝含量及覆盖程度增加，显著地提高了软管性能，特别是在脉冲强度方面，尽管成本高，但在高压软管方面仍被广泛采用。然而，Slade结构与三上三下编织花样结合使用时，由于采用较少纱线或金属线时可获得同样强度级，其性能特性仍然进一步提高了，从而降低了成本，而制成的软管在强度级相当时有较大的柔性。

Millard的美国专利4，567，917使Slade建议的堆积结构又进了一步，即操作金属丝并搓捻线股单线以更均匀地分担多股线所受的压载，但这也是用于两上两下编织花样中。然而，搓捻线股单线需要另外的操作并增加成本，而相当的性能指标可通过较低成本的简单的三上三下花样来获得。

因此，尽管建议了改变线股结构、材料及组成每个线股的线数，在过去五十年时间里编织加强软管的一个不变特点是采用标准的两上两下编织花样。

不幸的是，两上两下编织花样的几何形状使其不但在选择可用的材料上而且在其本身的编织操作上均受到限制。因此，依靠现有的材料、编织装置及编织技术不能进一步提高加强软管的产量及其性能。

本发明建议的加强编织物与上述采纳的两上两下标准花样大大不同。

本发明与两上两下编织花样相比，包括用于加强软管的三上三下编织花样，这使软管性能方面同时在制作速度和成本方面带来实质性的提高，并大大拓宽了可被加强的导管材料和可使用的加强材料的范围。本发明的三上三下编织花样采用了更平缓而少弯曲的路径，同时由于线股的交叉或方向改变的次数少了三分之一，可在低得多的张力下工作，摩擦力小，可生产更洁净的线股覆层。而且在编织时，张力均匀得多的线股单线重叠少，并可允许采用更高抗拉强度的编织材料。进一步地，从弯曲半径来说，三上三下编织软管比两上两下编织软管更柔软。

本发明还包括一种在管状编织结构上制作三上三下编织花样特别是采用Maypole型编织机进行制作的方法及装置。根据本发明的这一点，在目前的较佳实施例中编织机的每个驱动轮包括六个用来接纳载线轴主轴的凹窝，这样编织机与用来制作两上两下编织物的普通的Maypole编织机相比，每个驱动轮可以容纳三个载线轴而不是两个。结果，根据本发明的Maypole型编织机在生产三上三下编织物时其产量大大提高而并未增加驱动轮的转速。而且，在载线轴数目相同时，驱动轮数目减少了，简化了编织机结构。同时，驱动轮直径更大，这就可采用更大的轴和轴承及其他部件，使机器更耐用。

因此本发明的第一个目的是提供一种用于软管之类的柔性导管的改进的加强编织物，其特点是具有三上三下编织花样。

本发明的进一步目的是提供一种与普通的两上两下编织物相比减少了三分之一的线股交叉及更少的线股弯曲路径因而具有改进性能的所述加强编织物，特别是在强度、线股覆盖率和柔性方面。

本发明的还有一个目的是提供一种特别适于采用比普通的两上两下编织物中所用的材料具有更高抗拉强度的材料的所述加强编织物。

本发明的另一个目的是提供一种制作更经济且比普通Maypole编织加强结构制作得更快的所述加强编织物。

本发明还有另一个目的，即是提供一种特别适于采用Maypole型编织装置进行制作的所述加强编织物。

本发明的进一步目的是提供一种在低编织张力下经济地制作所述改进的加强编织物的方法。

本发明还有另一个目的是提供一种用来制作三上三下编织花样的Maypole型编织机。

本发明的另一个目的是提供一种比为普通编织花样设计的传统编织装置具有更高产量的所述Maypole型编织机。

本发明还有进一步目的是提供一种可采用与普通Maypole编织机同一种类型的载线轴所述现代Maypole编织机。

本发明的其他目的和优点从下面结合附图对较佳实施例的详细描述中可看得更清楚。

图1是本发明的卧式Maypole编织机的正视图;

图2是类似于图1的剖视图，但剖过载线轴主轴以部分显示使载线轴绕驱动轮沿正弦路径移动的机构;

图3是图2的部分放大视图，驱动轮转动前进以显示载线轴之一的传送位置;

图4是显示图1和图2中载线轴的正弦路径;

图5是沿图3中5-5线剖开的放大剖视图，载线轴的外端用双点划线示意地表示;

图5a显示了图5右边的驱动轮，其左边凹窝组支撑着载线轴，但部件图画得更简单，更概略;

图5b显示了图5右边的驱动轮，其右边凹窝组支撑着载线轴，但部件图画得更简单，更概略;

图5c是图5a载线轴凸轮轨道支撑板的平面图;

图6是沿图5中6-6线的缩小的部分剖视图;

图7是沿图5中7-7线的缩小的部分剖视图;

图6a-6e是与图6类似的按顺序的部分剖视图，显示了单个载线轴从一个驱动轮传送到后续的驱动轮，特别是传送过程中保持载线轴连续旋转时的齿轮啮合情况;

图7a-7e是与图7类似的按顺序的部分剖视图，显示了将载线轴从一个驱动轮传送到下一驱动轮的机构的运行方式;

图8是普通的两上两下Maypole编织机一部分的示意正视图，显示了由于驱动轮转动一周单个载线轴移过的角度;

图9是本发明的三上三下Maypole编织机的示意正视图，显示了由于驱动轮转动一周单个载线轴移过的角度;

图10a-10c依次表示采用本发明的三上三下编织花样的加强软管的平面图和正视图;

图11a-11c依次表示采用已有技术的两上两下编织花样的平面图和正视图。

本发明（方法、产品及装置）的较佳实施例包括该产品及采用管状编织结构以加强诸如软管之类的柔性导管，它们在本说明书中阐述。然而，本发明本身可使用于三上三下管状编织结构的产品中。

如上所述，并如图11a-11c所示，所谓的“普通”或“常规”的编织花样是指“两上两下”型，其中每个线股交替地从上面越过两根方向相反的线股及从下面穿过两根方向相反的线股，这可由图11a-11c中看出。两上两下编织花样已在加强软管的领域中广泛采用，实际上所有普通的为软管加强目的所制造的编织设备都设计用来制作两上两下编织物。

根据本发明，为如软管之类的导管提供的加强编织物具有“三上三下”编织花样。在这种编织花样中，每根线股交替地从上面越过三根反向缠绕的编织线股和从下面穿过三根反向缠绕的线股。本发明的三上三下编织结构示于图10a-10c中，其中软管14由覆盖的三上三下编织结构16所加强，编织结构16包括多个编织线股18，每个线股18均由平行单线19组成。在图示的实施例中，有六个独立不连结的单线，然而几乎任何数目（比如3到11根）的单线可用来组成线股组合物。尽管各种类型的用玻璃和/或纺织纤维及纱线制成的非金属细丝也可采用并且也可不是圆形的横截面，图示实施例的这些单线也包括金属属线。编织线股以大致不变的自然编织角度约54°螺旋地缠在软管上，此自然编织角度已长期用于软管加强。对其他编织结构来说，比如对绳子或缆索来说，一般采用不同的自然编织角度更合适。

这种三上三下编织花样的一个显著优点是在线股的上层变到下层或反过来时，要少三分之一的线股交叉。这种交叉或方向改变是不希望有的摩擦的首要原因，同时如上面所讨论的那样，线股内不平均的金属线张力也由于组合线股的内外单线在绕导管以上下编织花样螺旋放线时受迫经过的路径的长度不同的缘故。由于三上三下编织花样减少了在编织操作中所碰到的摩擦力，也由于将交叉数目减少了三分之一，可以知道对组合线股内的金属线线力差异的不良作用将大大减少，在同一线股内各金属线的使用寿命应力更加均匀，同时减少了线股内金属线在编织时发生重叠的趋势，避免了加强编织物中产生的弱点。

三上三下编织花样的较小弯曲的路径也允许使用具有高抗拉强度的线股单线而与线股材料的弹性关系不大，甚至与线股单线内的应力分布无关。例如，采用具有极高抗拉强度的纤维（比如kevlar商标的聚合-（p-芳香甲酰胺）[poly-（p-aramide）]或苯甲酰胺（benzamide）纤维），但这些纤维的弹性较小，因此与普通的两上两下编织物相比更适于三上三下的编织物结构。

鉴于上述本发明的优点，可以预料，当结合采用那些上面所参考的Slade和Millard的专利所揭示的近年软管的开发结果时，三上三下编织花样作为软管加强物在进一步改进软管性能上将成为最佳的形式。而且，实际上任何两上两下编织加强物改成三上三下编织加强物后性能更好，而且制作成本更低。

如下所述，在制作三上三下编织物时有显著的经济优点，尤其当采用根据本发明的方法和装置的Maypole型编织机时。

参照图1，所示的用30整体表示的卧式Maypole编织机在很多方面与我的上面所参考的美国专利3，783，736中所述的编织机相类似，这里作为参考。编织机30包括一个设有垂向延伸底板34的编织头32，底板34的下端36支撑在地板37或其他合适的基础上。底板34上的中央孔38允许待加强的软管40穿过，软管40由传统的拉出装置（图中未示）以恒定的预定速度向图1的读者方向进给。软管沿编织头的中心轴41移动，该中心轴垂直于底板34，有时称作编织机轴。

多个驱动轮42旋转地排列在底板34的圆周上，并支承于固定在底板上的心轴44上。与驱动轮42啮合的驱动轮用42a表示，如图1所示，它沿顺时针方向旋转，而中间驱动轮42b则沿反时针方向旋转。

如图5、5a、5b及5c所示，心轴44包括靠在底板34上的法兰部46，以及伸入底板34的孔50内的缩尾端部48。心轴44用螺栓52固定在底板上，螺栓52从底板背面插入并与心轴的轴向孔拧紧。

驱动轮42有一中心孔53，该孔与心轴44相配，并借助于与法兰部46相配的内轴承54及靠近轴外端的外轴承56，驱动轮支承在心轴上。驱动轮由位于心轴44上的环槽内的弹性挡环58轴向固定在心轴44上，弹性挡环作用在轴承56上。

驱动轮42由借助于螺栓62固定在靠近内端的齿圈60带动。某一驱动轮42的每个齿圈60与每个邻近驱动轮的齿圈啮合，由于每个驱动轮的齿圈相同，所有驱动轮同速并一隔一地反向旋转。这种布置需要偶数个驱动轮，在图示的实施例中显示了八个驱动轮。整组驱动轮由齿轮64（图1）驱动旋转，齿轮64由编织机驱动电动机（未示）驱动，齿轮64和拉出装置之间有恒定的速比。

如图1所示，支撑着的多个载线轴66由驱动轮42驱动绕编织机轴41沿正弦路径行进，一半由66a表示的载线轴被驱动并以顺时针方向旋转，另一半用66b表示并如图4所示沿反时针方向旋转。每个载线轴66包括一个金属线或纱线的卷线筒或卷线轴，金属线或纱线通常绕成线股状，线股中有多根单线或线端，本例中每个线股18包括六根单线，并呈平的平行排列。如图1所示，线股18从每个载线轴上的线股放出点68松出并伴随着由拉出装置维持的软管的轴向运动而沿图4所示的载线轴的正弦路径编织到软管或导管40上。载线轴66的结构极为普通，线股张力调整机构的细节未示于本申请中。一种适用于本发明的载线轴是1974年6月18日公告的本人申请的美国专利3，817，147所示的载线轴的改形或修改，此专利的外国同族专利为：英国：登记号1472283，申请日74.4.25;意大利：登记号1010072，申请日77.1.10;加拿大：登记号1006020，申请日77.3.1。由于三上三下实施例中采用加大直径的驱动轮而需要增大补偿范围，因此要作这种修改。

驱动轮42a和42b的作用不但是沿着图4所示的交叉的正弦路径传送载线轴，更重要的是当载线轴绕编织机轴41沿其正弦路径每转过360°时使每个载线轴绕其主轴71转一圈。为了实现驱动和转动这些载线轴的功能，载线轴的定向轴70（由载线轴的主轴71及凸轮轨道88和90的中点所限定的轴，也示于图5c中）在其沿正弦轨道行进时始终保持与编织机轴41大致成一直线。最好使用行星齿轮、凸轮轨道和凸轮滚轮使载线轴具有必要的旋转运动。

驱动轮对载线轴的保持、传送及旋转方式与我早先的美国专利3，783，736中所描述的很相似，一个重要的不同点是本发明中每个驱动轮有三个载线轴，而在我早先专利中，每个驱动轮只有两个载线轴。本发明的结构在生产能力及机器设计的简练方面具有明显优点，但为了适应载线轴与驱动轮之间的大速比，还要对结构作较大的改变。特别地，本发明在每个驱动轮上有六个容纳载线轴的凹窝，每个驱动轮凹窝具有相连结的行星轮以适于驱动载线轴以适当的速度和方向旋转，还具有用于保持并在相邻驱动轮间传送载线轴的装置。

参看图5、5a和5b，每个载线轴66包括一个绕轴71旋转的载线轴主轴72，主轴72上具有隔开的轴承组件74和76，这些轴承组件同相互对准的内外凹窝78和79相配，内外凹窝78和79等间隔地布置于驱动轮42的内外圆板80和81上。从图2、3和5中最易看到，每个驱动轮包括六组沿周向间隔60°分布的上下凹窝。用78a和79a表示的另外的凹窝组适用于沿顺时针方向行进的载线轴，而其他凹窝组78b和79b适用于反时针方向行进的载线轴，如图1-4所示。凹窝组在驱动轮上的位置使驱动轮每转过60°时相邻驱动轮将相配合地对齐，如图3、5、5a及5b所示。

载线轴主轴72当在各自驱动轮上由于载线轴主轴上的凸轮轨道及位于相互作用的驱动轮上的呈滚轮形式的凸轮滚轮的的作用而行进时维持在空间隔开的凹窝78和79内。如图5、5c和7所示，每个载线轴主轴72包括径向延伸的环形轨道支撑板82，每个支撑板82有上下外围法兰84和86。向上延伸的法兰84和向下延伸的法兰86各自限定了上下凸轮轨道88和90。为了方便驱动轮间的传送，凸轮表面88和90绕支撑板82延伸稍小于180°，并在其角度位置上大致径向相对。如图2所示，凸轮轨道安排成每个凸轮轨道被载线轴的定向轴70所平分。

法兰84和86的内表面各自限定了半圆形的凸轮轨道88和90，轨道各与驱动轮42上的滚轮92和94相配合。每个驱动轮凹窝都有一与之径向对齐的滚轮，一半滚轮定位成与轨道88相配合，而另一半定位成与轨道90相配合。在图5、5a、5b和7中可以最清楚地看到，滚轮92从邻近于隔开的用以与轨道88配合的凹窝组的驱动轮42的臂93向内延伸，滚轮94从位于装有滚轮92以与轨道90相配合的中间凹窝的臂93向外延伸。

在图5中，滚轮92位于图示的右边驱动轮的凹窝组78a和79a附近，而左边驱动轮的滚轮92位于凹窝组78b和79b附近。这样成对的驱动轮具有相对于驱动轮凹窝78a、79a和78b和79b交替布置的滚轮92和滚轮94，这样当凹窝组在驱动轮旋转中对齐时，一个滚轮92总是会与一个滚轮94对齐。这种安排结合下述的载线轴主轴受行星轮驱动的转动，使得载线轴从一个驱动轮传送到下一驱动轮以执行如图4所示的正弦的载线轴路经。滚轮92和94各自支承在驱驱动轮的轴承92a和94a中，这些轴承及其他轴承组件在图5中只是示意地表示。

使载线轴在与驱动轮一起行进时旋转的行星轮示于图5、5a、5b、6和6a-6e。固定在每个心轴44的近内端的一对内外太阳轮96和98用与槽相配合的键100与同心轴相配。尽管轮齿的周节相同，内太阳轮98的节径远大于外太阳轮96。旋转地安装在每个驱动轮的轴104上的三个内行星轮102与太阳轮98啮合，在驱动轮如图示顺时针旋转时，三个行星轮102位于与凹窝组78b和79b径向对齐的位置，在驱动轮反时针旋转时，三个行星轮102位于与凹窝组78a和78b对齐的位置。每个驱动轮还包括三个旋转地安装在轴108上并与太阳轮96啮合的外行星轮106。从图6可见，在驱动轮顺时针转动时外行星轮106与另外的凹窝组78a和79a径向对齐，在驱动轮反时针旋转时，外行星轮106则与凹窝组78b和79b对齐。太阳轮98及行星轮102之一的节径总和与太阳轮96及行星轮106之一的节径总和相等。

每个载线轴主轴72包括一个从其径向延伸且轴向宽度足以与行星轮102或106啮合的齿轮110，太阳轮96和98的轮齿节距、行星轮102和106以及主轴齿轮110的轮齿节距都相同。由于行星齿轮相对于驱动轮凹窝的位置关系，凹窝内的载线轴主轴的齿面110总是与行星轮98或106啮合，每个载线轴主轴总是至少与一个行星轮啮合，而且当邻近驱动轮的凹窝对齐时，在载线轴从一个驱动轮传到另一个驱动轮的那一点上，主轴齿轮面与两个驱动轮的行星轮相啮合。

行星轮系统的作用是为了完全将载线轴转动同驱动轮转动相隔开。驱动轮42a和42b用于隔开载线轴主轴并推动其沿正弦路径移动。行星轮使载线轴主轴保持预定的转动，这样就可消除驱动轮转动带来的转动影响。每个载线轴主轴总是直接受到一个或更多的行星轮的作用。所希望的控制是在绕台转动一圈时使每个载线轴主轴转过360°。即使当主轴在驱动轮间传送从而消除了载线轴及相关联的单线质量的角加速度时，行星轮对载线轴主轴的旋转的影响不间断。

这种类型的行星轮很容易用数学关系描述。一个驱动轮旋转一周，推动载线轴主轴转90°，或使其绕台转其轨道的四分之一（看图5c和9）。这样，对图示的八个驱动轮二十四个载线轴的例子来说，行星轮系的数值为：

主轴转动量＝90°

驱动轮转动量＝360°

或速比为1∶4。

这个速比确定了驱动轮每转四圈，主轴在其行进方向上转一圈。为了达到这点，可通过选择行星轮系统的尺寸，使主轴在相对于编织机心轴41而言的驱动轮的外周时可减去一部分主轴转动量。当主轴移动到相对于编织机心轴41的驱动轮内周上时，齿轮系统增加主轴的转动量。通过这种方式，保持所希望的对主轴转动量的控制，在载线轴绕编织点移动的整个轨迹上使齿速保持恒定。

特别地，在考虑软管的情况下，当载线轴沿驱动轮外周移动时，如图6可见，主轴齿轮面110将总是与大行星轮106啮合。因此，在驱动轮42a顺时针转动的情况下，大行星轮106位于与凹窝组78a和80a径向对齐的位置。而在驱动轮42b反时针转动的情况下，大行星轮位于与驱动轮凹窝组78b及80b对齐的位置。

反过来，在相对软管而言的情况下，当载线轴沿驱动轮内周缘移动时，载线轴与小行星轮102啮合。在驱动轮42a顺时针转动的情形下，小行星轮102与凹窝80b对齐，而在驱动轮42b反时针转动的情况下，小行星轮102与凹窝组78a及80a对齐。

由于图6中所示的行星轮每个都与安装这些行星轮的驱动轮的转向相同，载线轴的转向同安装这些载线轴的驱动轮相反。然而，相对于软管而言，每个载线轴将继续绕软管在其正弦路径所取的方向上转动，即使相对于携带载线轴的驱动轮而言载线轴是反向转动的。

例如，在图6中，左边画全的驱动轮与其行星轮相同作反时针转动，因此在该驱动轮十一点钟位置的载线轴相对于驱动轮作顺时针转动。然而，相对于待编织的软管而言，载线轴是作反时针转动的。在图中，尤其在图6中，每个载线轴相对于软管或编织点的运动由载线轴外的箭头表示，而每个载线轴相对于所沿着运动的驱动轮的转动则用载线轴轮廓内的箭头表示。

考虑到绕外周移动的载线轴与驱动轮同向转动，而内周的则反向转动，可以明白为什么在载线轴绕驱动轮外周移动时需要采用大行星与载线轴啮合，相反，当载线轴沿驱动轮内周移动时则用小行星轮与载线轴相啮合。因此，相对于驱动轮而言，载线轴沿内部路径移动时的旋转速度需要加快，而载线轴沿外部路径移动时速度实际上减慢了。这种行星轮更详细的描述在我的上述美国专利3，783，736中已提出。

载线轴主轴从一个驱动轮传至另一个驱动轮的方式依次示于图7a-7e中。图6a-6e相应地显示了在载线轴传送时行星轮与载线轴齿轮啮合的情形。在这些图中，图示的载线轴66b相对于被编织的软管作反时针转动，而在初始的图6a和图7a中载线轴则沿着驱动轮42a的内周移动，并由与载线轴轨道90相啮合的滚轮94保持在其凹窝内。

在图6b和7b中，载线轴前进到接近传送点的位置，但是滚轮94将载线轴主轴保持在驱动轮凹窝内，此时载线轴仍保持在驱动轮42a上。如图6b所示，载线轴仍通过与小行星齿轮102啮合而转动。

在图6c和7c中，载线轴已到达传送点，在此处邻近的驱动轮42a和42b的凹窝和一条连接驱动轮轴的直线对齐。在这一点，滚轮94已到达轨道90的一端，而驱动轮42b的一个滚轮92已移到邻近载线轴轨道88一端的位置。在这时，载线轴主轴除了由滚轮92和94同轨道88和90相配合而保持位置外，还由邻近驱动轮的并列对齐的凹窝牢固地保持位置。同时在这点，载线轴齿轮110已与驱动轮42b的大行星轮106啮合，但仍保持与驱动轮42a的小行星轮102啮合。

由于每边相啮合和行星轮虽然转速不同，但齿速恒等，主轴仍维持着所希望的转动（驱动轮每转4°时，主轴转1°）。在图6c和7c所示的传送点，主轴齿轮在其左边与大的且转动慢的行星轮106啮合，而在其右边则与小的且转动快的行星轮102啮合。齿轮106相对于驱动轮转动量提供一负的1∶4的速比，而齿轮102提供一正的1∶4的速比，这样在凹窝范围内使反时针的主轴转动维持正确的速比，即驱动轮每转4°，主轴转1°。

在图6d和7d所示的载线轴位置，由于滚轮94不再与轨道90啮合，载线轴已离开驱动轮42a的控制。驱动轮42b的滚轮92已与轨道88啮合，这样将载线轴转动地固定在驱动轮42b的凹窝内。如图6d所示，载线轴齿轮110已不与驱动轮42a的小行星轮102啮合，且仍由于与驱动轮42b的齿轮106啮合而转动。

在图6e和7e中，载线轴已沿其路径进一步移动，显然它不再与驱动轮42a啮合的情景更加看得清楚。载线轴相对于编织点仍作反时针转动（虽然它由于驱动轮及其行星轮的反时针转动而相对于驱动轮42b作顺时针转动）。

上述的邻近驱动轮交换载线轴的方式基本上与对所有载线轴都相同，尽管在图4中显示，一半载线轴沿顺时针螺旋线移动，而另一半沿反时针螺旋线移动。通过这种方式，每个载线轴将从上面越过从相反方向接近的三个载线轴，然后从下面穿过三个载线轴，而这三上三下的花样是连续的。

在编织装置工作时，载线轴上装以纱线卷轴或金属线卷轴，线股从其上引到待编织的中央导管或软管上，导管或软管则由拉出装置抓紧。在拉出速度和编织头速度之间建立了必要的速比，接着在编织头和拉出装置的电动机通电后就开始了编织操作。驱动轮以一预定速度连续转动，加上拉出装置使被编织结构匀速前进，即可得到三上三下编织物。这种编织物具有恒定的编织角度（最好自然编织角度约为54°）。一种采用上述方法和装置加强的编织软管实例示于图10a-10c中。

在有利情况下，在已加强的软管上还可以再覆一层三上三下花样的编织层，以进一步提高软管强度。

另外，本发明设想在编织加强软管上还可加弹性体（如橡胶）涂层，就象普通的两上两下编织加强软管加涂层那样。当采用这种新的编织花样后，加强的软管将比相对应的用两上两下花样编织的软管结构更柔软。还发现，与两上两下编织软管相配的软管接头或附件也可与本发明的三上三下软管结构密切配合。

本方法及本装置也可用来制作其它结构，如编织绳子或缆索。

图8和图9示意了采用本发明可实现的生产能力的提高。在图8中，显示了普通的两上两下编织机，它具有十二个驱动轮及二十四个载线轴，每个驱动轮有四个凹窝，示意图中可看到驱动轮每转一周，载线轴行进的角度距离为60°。

相反，本发明采用八个驱动轮及二十四个载线轴，驱动轮转一圈则载线轴绕编织点移过90°。在每一瞬间，载线轴实质上行进距离等于驱动轮的周长，但相对于同样数目的载线轴来说本发明的驱动轮数目较少。其结果是，采用这里揭示的方法和装置可显著提高生产能力，大约可提高33%。生产能力的实际提高取决于许多因素。所预期的超过两上两下编织机33%同机器指标有关，其中涉及加大驱动轮直径及较高的合速度，还有向心加速度之类。

下面将设有二十四个驱动轮的两上两下已有技术编织机与本发明的编织机相比较，显示了有效提高的生产能力，此时载线轴的转速直接显示了编织机的生产能力。

已有技术  本发明

驱动轮数目  12  8

载线轴数目  24  24

编织花样  2/2  3/3

驱动轮转数/分  225  225

载线轴转数/分  37.5  56

三上三下的放线特性对其操作及产生的管状编织物有很大影响，且对装置很有利。有了本发明的三上三下编织机，制造相同长度的相应的编织物，载线轴的放线周期要比采用两上两下的编织机要少1/3。这些因素对提高机器寿命及减少维修有利。而且，不需要的线股间的摩擦力大大减小了。

三上三下编织路经更得体，这样使具有相似性能的编织物能在很低的张力下制成。这样，比如，三上三下编织结构可在低到12磅的线股张力下制作而不对其他性能产生影响。在这样低的张力下不可能制作具有高覆盖率的两上两下编织结构，因为低的张力不能正确补偿单线的大偏移，从而单线纠缠得不可救药。由于这个因素以及前面提及的摩擦力减小，同从前用于两上两下软管结构中那些单线相比，本发明可以采用更高抗拉强度及更大直径的单线。另外，有了三上三下编织机柔和且摩擦小的路经，复盖率可从两上两下编织机的90%扩展到本发明的约96%而不对软管柔性或弯折范围产生不良影响。另外，具有三上三下编织花样的加强软管比用两上两下编织花样加强的其他方法制成的相比较的软管有更大的柔性。例如，具有三上三下编织物的SAE  100  R1  1/2″软管的变曲半经比相应的具有两上两下编织物的SAE  100  R1  1/2″软管的弯曲半径大约大10%（即，软管可绕更小直径弯曲），这样既确保了原来的优点，又不会影响脉冲周期寿命。

从前，SEA  100  R1  1/2″加强软管（工业标准橡胶/金属线/橡胶管）当用最先进的普通的两上两下编织花样制成时，在根据1989年5月颁布的SAE  J  343标准“SAE  100R系列压软管及软管组件试验方法”测试时，预计其脉冲周期寿命为400，000至600，000次。采用同样尺寸的橡胶管构造、同样的加强金属线、同样的线股张力（17磅）及同样的橡胶覆盖层的三上三下编织花样的相应的SAE  100  R1  1/2″的软管试样在作同样的SAE  J343脉冲周期测试时，其寿命均可达到2，100，000次。

而且，在12磅的单线张力下制作的三上三下编织品其脉冲周期寿命均可达到2，100，000次。相反地，在这样低的张力下制造不出这种两上两下编织品。另外，编织角度改变约2/3。看上去不会对三上三下编织物的脉冲周期寿命产品影响。

采用三上三下100  R-2型软管（即两层编织加强软管：橡胶/金属线/金属线/橡胶）及采用“高堆积”加强结构（比如Slade和Millard型结构）都发现了类似的强度增加。

这些惊人的性能改进为实际制作的经济性和/或产品改进提供了许多机会。

这样，由于节省了弹性体，软管外径可作得较小，这样可消耗较低的原料费用而制作给定内径的三上三下加强软管。这种软管与同样内径的相应的两上两下加强软管相比具有同等的或更好的应力性能和柔性，同时降低了成本并增大了外径。

南卡罗来纳州Orangeburg的Mayer工业公司（“MII”）生产的一种三上三下编织机（MR-15型）是根据本发明制造的并具有24个载线轴，这种编织机已在“满负荷”“全速”（转子转速188转/分）情况下以每天工作24小时的方式连续工作200小时。这相当于载线轴旋转速度为47转/分，即比也是MII生产的两上两下编织机（MR-11型）在同样“满负荷”条件下的产量提高20%。而且，MR-15编织机不会碰到任何所说的故障，机器关键元件的温度一律比以满负荷全速运转的MR-11型的温度低。

由于上述MR-15型编织机的生产能力比MR-11型编织机提高20%，使用者就有了两种选择：第一种，维持相同的线股负载而提高产量;第二种，提高线股负载，从而维持MR-11型的生产率但具有延长运转时间及减少装配成本的优点。

本发明的编织和除具有生产能力大量提高的优点外，还由于本发明的编织机驱动轮可成比例减少，部件相应减少，因此同普通编织装置相比，具有结构简单且制作成本低的特点，因此也带来了其他经济上的优点。进一步地，本发明装置的动不平衡也比普通装置小。两上两下编织机的驱动轮所承受的载线轴载荷为一个到三个载线轴，而本发明的三上三下编织机的驱动轮所承受的只是两个或三个载线轴的载荷。

由于本发明的驱动轮在给定的供线卷轴容量下比普通驱动轮大，包括心轴、轴承的驱动轮支承结构可以更大因而也更坚固。

从Mayppole型编织机变到本发明的三上三下编织机，与普通的两上两下编织机相比还有其他优点，例如减少了主轴传送的频率，将轨道速度降到滚轮速度（同样的驱动轮转速下）。另外，减少了载线轴放线量，降低了编织物张力及减小了振动。

尽管所述的较佳编织装置采用了行星轮和凸轮轨道机构以推进、转动及传递载线轴，很明显本发明的装置可采用其他比如旧式轨道座型的编织机之类的载线轴驱动轮形式。然而，这从上述编织机及从我的专利3，783，736中所参考的编织机的许多已证明的优点可以看到描述的行星轮系统理想地适合生产三上三下编织物。

尽管本装置描述成具有八个驱动轮和二十四个载线轴，但也可能有其他保持载线轴与驱动轮之比也为三比一的结构;比如，具有六个驱动轮和十八个载线轴，具有十个驱动轮和三十个载线轴，十二个驱动轮和三十六个载线轴，以及十六个驱动轮和四十八个载线轴。

虽然较佳形式的所示编织物的特点是具有相等数目的单线的平的线股，本编织物也很好地适于如Slade美国专利3，463，197所示的那种“堆积”型编织线股，或适于如Van  Sickle的美国专利3，481，368所示的不平衡型编织物，其中的编织线股在一个方向有五根平线而在另一个方向则有六根单线。

显然，在不偏离本发明的情况下，结构部件的改变由本技术领域的内行可来完成。

Claims (21)

1、一种制作编织结构的方法，其特征在于，包括的步骤有：供给许多由柔性单线组成的线股，将所述线股编织成均匀的大致为管状的编织结构，其中每一线股沿螺旋路经缠绕并以大致相同的编织角度交替地从上面越过和从下面穿过来自相反方向的三根线股。

2、如权利要求1所述的本发明，其特征在于，每个线股包括由平行但互不相连的若干单线组成的平条带。

3、一种加强柔性导管的方法，其特征在于，包括的步骤有：供给许多由柔性单线组成的线股，在编织操作中将所述线股加到所述导管的外部以在所述导管上形成连续的，均匀的且大致呈管状的编织加强结构，其中每一线股沿螺旋路径缠绕，且以大致相同的编织角度交替地从上面越过和从下面穿过来自相反方向的三个根线股。

4、如权利要求3所述的本发明，其特征在于，每个线股包括由平行但互不相连的若干单线组成的平条带。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，与编织第一编织层的方法一样，将第二层编织到已编织加强的导管上。

6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，将一弹性体材料的覆盖层加到已编织加强的导管上。

7、一种管状编织结构，其特征在于，包括多个螺旋缠绕的线股，每个线股包括多根柔性单线，每个线股以大致相同的编织角度交替地从上面越过和从下面穿过来自相反方向的三根线股。

8、如权利要求7所述的管状编织结构，其特征在于，线股单线是金属线或非金属细丝。

9、一种用于柔性导管的加强结构，其特征在于包括一个由多根线股形成的编织外套，每个纱股包括多根柔性加强单线，每个线股以大致相同的编织角度交替地从上面越过和从下面穿过来自相反方向的三根线股。

10、如权利要求9所述的本发明，其特征在于每个线股包括由平行但互不相连的单线组成的平条带。

11、如权利要求10所述的本发明，其特征在于，线股由抗拉强度超过350，000磅/平方英寸（p.s.i）的材料构成。

12、一种耐压的加强导管，其特征在于，包括一管状的大致圆筒形的柔性软管，还有用于所述软管的加强编织物，所述编织物包括多个螺旋缠绕的线股，每个所述线股包括多根单线，每个所述线股交替地从上面越过和从下面穿过来自相反的三个线股，将这样加强的软管与具有两上两下编织物加强的软管相比，其柔性加强了约10%，表现为其弯曲半经减小，此时软管尺寸相同并用同样材料制成，线股单线用同样材料制成，并有同样的尺寸和同样的截面形状，加强结构在相同张力下编织。

13、一种耐压的加强软管，其特征在于，包括一个管状的大致圆筒形的柔性软管，还有用于所述软管的加强编织物，所述编织物包括多个螺旋缠绕的线股，每个所述线股包括多根单线，每个所述线股交替地从上面越过和从下面穿过来自相反方向三个线股，这种加强软管的脉冲周期寿命至少比具有两上两下加强编织花样的编织加强软管的平均脉冲周期寿命大三倍，其中软管的尺寸相同并用相同材料制作，线股单线材料相同且具有同样尺寸和横截面形状，加强结构在同样张力下编织。

14、一种耐压的加强导管，其特征在于，包括一管状的大致圆筒形的柔性软管，还有用于该软管的加强编织物，所述编织物包括多个螺旋缠绕的线股，每个所述线股包括多根单线，每个所述线股交替地从上面越过和从下面穿过来自相反方向的三个线股，其中加强软管的最大编织覆盖率从具有两上两下加强编织花样的编织加强软管的90%扩展到约96%，其中软管尺寸相同且材料相同，线股单线材料相同、尺寸相同、横截面形状相同，加强结构在相同张力下编织而成。

15、一种耐压的加强导管，其特征在于，包括一管状的大致圆筒形的柔性软管和一用于该软管的加强编织物，所述编织物包括多个螺旋缠绕的线股，每个所述线股包括多根单线，每个所述线股交替地从上面越过和从下面穿过来自相反方向的三个线股，其中线股单线材料的抗拉强度超过约350，000磅/平方英寸（p.s.i）。

16、一种编织装置，其特征在于，包括：一个底板，通常布置在圆周上且圆心为编织中心的、转动地安装在所述底板上的偶数个驱动轮，使所述驱动轮同速转动相邻驱动轮转向相反的装置，多个由所述驱动轮驱动的载线轴，所述载线轴的数目为所述驱动轮数目的三倍，所述驱动轮引导半数所述载线轴绕所述编织点沿一正弦路径向一个方向移动，并引导另外半数所述载线轴绕所述编织点沿一定交错的正弦路经相反方向移动，这样每个载线轴交替地从外面绕过三个和从里面绕过三个反相移动的载线轴。

17、如权利要求16所述的本发明，其特征在于每个驱动轮具有间隔60°的六个凹窝以接纳所述载线轴。

18、如权利要求16所述的本发明，其特征在于，还包括将所述载线轴保持在所述驱动轮上并在所述驱动轮之间传送所述载线轴的装置。

19、如权利要求18所述的本发明，其特征在于，所述用来维持和传送所述载体轴的装置包括一邻近每个驱动轮凹窝的滚轮，每个载线轴上还有用来有选择地与所述滚轮相配合地啮合的轨道。

20、如权利要求16所述的本发明，其特征在于，还包括当载线轴由所述驱动轮驱动时使每个载线轴转动并维持载线轴定向轴于大致一直与所述编织点对齐的装置。

21、如权利要求20所述的本发明，其特征在于，所述使载线轴转动的装置包括一个行星轮系统。

Images