CN105636890A - 缠绕一定长度的电缆的卷轴设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种卷轴设备(100)包括第一凸缘(109a)和第二凸缘(109b)，所述第一凸缘具有界定所述第一凸缘(109a)的内面(117a)的第一可适形材料层(121a)，并且所述第二凸缘具有界定所述第二凸缘(109b)的内面(117b)的第二可适形材料层(121b)。还提供方法，其中第一绕组层的第一末端绕组(709a)被压入所述第一凸缘(109a)的所述内面(117a)中，以使得所述第一凸缘(109a)的第一可适形材料层(121a)使所述第一凸缘的所述内面(117a)适形成所述第一末端绕组(709a)的圆周表面部分的形状。

Description

缠绕一定长度的电缆的卷轴设备和方法

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119主张2013年9月27日提交的美国临时申请序列号第61/883,281号的优先权权益，所述申请的内容是本申请的基础并以全文引用方式并入本文中。

背景

发明领域

本发明总体上涉及缠绕一定长度电缆的卷轴设备和方法，并且更具体来说，涉及卷轴设备和利用所述卷轴设备进行缠绕的方法，所述卷轴设备包括凸缘，所述凸缘具有界定所述凸缘的内面的可适形材料层。

技术背景

已知常规卷轴包括刚性凸缘，所述刚性凸缘被安装至卷轴的转筒。利用卷轴缠绕电缆的方法包括沿多个绕组层缠绕电缆，其中绕组层的末端绕组接合凸缘的刚性表面。此类配置是不当的，因为电缆从产生第一绕组层的第一方向到产生第二堆叠绕组层的第二方向的缠绕在电缆遇到刚性凸缘时自动地触发，而不管下方绕组层存在什么样的电缆几何形状。此类常规缠绕导致电缆绕组之间的不当的间隙和/或电缆沿绕组层的不当的重叠。因而，具有常规刚性凸缘的当前卷轴不提供用于在对应于恰当下方电缆层几何形状的选定位置处对缠绕方向的反转，在选定位置处，堆叠层的下一次缠绕会容易落到下方绕组之间界定的下方凹槽中。

概述

在本公开的第一方面中，卷轴设备被配置来缠绕一定长度的电缆。所述卷轴设备包括转筒，所述转筒沿所述卷轴设备的中心轴延伸。所述卷轴设备进一步包括第一凸缘，所述第一凸缘相对于所述转筒的第一轴向末端部分安装。所述第一凸缘包括第一可适形材料层，所述第一可适形材料层界定所述第一凸缘的内面。所述卷轴设备进一步包括第二凸缘，所述第二凸缘相对于所述转筒的第二轴向末端部分安装。所述第二凸缘包括第二可适形材料层，所述第二可适形材料层界定所述第二凸缘的内面。圆柱形存储区域被界定在所述第一凸缘的所述内面、所述第二凸缘的所述内面与所述转筒的外周边表面之间。所述第一可适形材料层被配置来响应于电缆的缠绕在所述圆柱形存储区域内的第一末端绕组受压缩抵靠所述第一凸缘的所述内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成电缆的所述第一末端绕组的圆周表面部分的形状。所述第二可适形材料层被配置来响应于电缆的缠绕在所述圆柱形存储区域内的第二末端绕组受压缩抵靠所述第二凸缘的所述内面，从而使所述第二凸缘的所述内面适形成电缆的所述第二末端绕组的圆周表面部分的形状。

在第一方面的一个实例中，所述第一可适形材料层被配置来在所述中心轴的第一方向上向电缆的所述第一末端绕组施加内轴向力分量，并且所述第二可适形材料层被配置来在所述中心轴的与所述第一轴向方向相对的第二轴向方向上向所述第二末端绕组施加内轴向力分量。

在第一方面的另一实例中，每一可适形材料层是大致上弹性的。

在第一方面的又一实例中，每一可适形材料层具有在约34kPa至约345kPa范围内为25％的压缩偏差。

在第一方面的另一实例中，所述可适形材料的外周边内边缘包括外斜面部分。

在第一方面的另一实例中，所述第一凸缘包括支撑所述第一可适形材料层的第一大致上刚性材料层，并且所述第二凸缘包括支撑所述第二可适形材料层的第二大致上刚性材料层。例如，每一大致上刚性材料层包括内主表面，所述内主表面面向朝向所述圆柱形存储区域的向内方向。所述第一可适形材料层包括外表面，所述外表面被安装至所述第一大致上刚性材料层的所述内主表面。所述第二可适形材料层包括外表面，所述外表面被安装至所述第二大致上刚性材料层的所述内主表面。

在第一方面的另一实例中，缠绕装置被配置来允许所述长度的电缆在沿所述中心轴的第一轴向方向上缠绕在所述转筒的外周边表面上以产生第一绕组层，并且进一步被配置来响应于所述第一绕组层的第一末端绕组到达选定位置而引起所述长度的电缆在第二轴向方向上开始缠绕，以产生堆叠在所述第一绕组层上的第二绕组层。例如，所述缠绕装置包括传感器，所述传感器被配置来确定所述第一绕组层的所述第一末端绕组到达所述选定位置的时间。

本公开的第一方面可单独提供或与上文讨论的第一方面的一个或多个实例组合提供。

在本公开的第二方面中，缠绕电缆的卷轴包括转筒，所述转筒沿缠绕电缆的所述卷轴的中心轴延伸。缠绕电缆的所述卷轴进一步包括第一凸缘，所述第一凸缘相对于所述转筒的第一轴向末端部分安装。所述第一凸缘包括第一可适形材料层，所述第一可适形材料层界定所述第一凸缘的内面。缠绕电缆的所述卷轴进一步包括第二凸缘，所述第二凸缘相对于所述转筒的第二轴向末端部分安装。所述第二凸缘包括第二可适形材料层，所述第二可适形材料层界定所述第二凸缘的内面。圆柱形存储区域被界定在所述第一凸缘的所述内面、所述第二凸缘的所述内面与所述转筒的外周边表面之间。一定长度的电缆被缠绕在所述圆柱形存储区域内以包括至少一个绕组层，所述至少一个绕组层在所述第一凸缘与所述第二凸缘之间延伸。每一绕组层包括具有所述第一可适形材料层的第一末端绕组，所述第一可适形材料层响应于所述至少一个绕组层的至少一个第一末端绕组受压缩抵靠所述第一凸缘的所述内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成所述至少一个第一末端绕组的圆周表面部分的形状。每一绕组层包括具有所述第二可适形材料层的第二末端绕组，所述第二可适形材料层响应于所述至少一个绕组层的至少一个第二末端绕组受压缩抵靠所述第二凸缘的所述内面，从而使所述第二凸缘的所述内面适形成所述至少一个第二末端绕组的圆周表面部分的形状。

在第二方面的一个实例中，所述至少一个绕组层包括具有所述第一可适形材料层的多个堆叠绕组层，所述第一可适形材料层响应于所述多个堆叠绕组层的多个第一末端绕组受压缩抵靠所述第一凸缘的所述内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成所述多个第一末端绕组的所述圆周表面部分的所述形状。所述第二可适形材料层响应于所述多个堆叠绕组层的多个第二末端绕组受压缩抵靠所述第二凸缘的所述内面，从而使所述第二凸缘的所述内面适形成所述多个第二末端绕组的所述圆周表面部分的所述形状。

在第二方面的另一实例中，所述第一可适形材料层在所述中心轴的第一方向上向所述至少一个第一末端绕组施加第一内轴向力分量，而所述第二可适形材料层在所述中心轴的与所述第一方向相对的第二方向上向所述至少一个第二末端绕组施加第二内轴向力分量，以使得所述至少一个第一末端绕组和所述至少一个第二末端绕组朝向彼此偏置。

在第二方面的另一实例中，所述第一凸缘包括支撑所述第一可适形材料层的第一大致上刚性材料层，并且所述第二凸缘包括支撑所述第二可适形材料层的第二大致上刚性材料层。在一个实例中，所述第一大致上刚性材料层包括面向所述圆柱形存储区域的内主表面，并且所述第一可适形材料层包括被安装至所述内主表面的外表面，而所述第二大致上刚性材料层包括面向所述圆柱形存储区域的内主表面，并且所述第二可适形材料层包括被安装至所述内主表面的外表面。在另一实例中，所述长度的电缆包括沿大致上垂直于所述电缆的伸长轴的横截面截取的直径，每一可适形材料层包括界定在对应可适形材料层的所述外表面与所述第一凸缘的所述内面之间的厚度，并且每一可适形材料层的所述厚度小于或等于所述电缆的所述直径的约70％。

本公开的第二方面可单独提供或与上文讨论的第二方面的一个或多个实例组合提供。

在第三方面中，缠绕一定长度的电缆的方法包括以下步骤：将所述长度的电缆在第一轴向方向上缠绕在卷轴的转筒的外周边表面上以产生第一绕组层。在所述第一轴向方向缠绕所述电缆持续到选定位置，在所述选定位置中，所述第一绕组层的第一末端绕组被压入所述卷轴的第一凸缘的内面中，以使得所述第一凸缘的第一可适形材料层使所述第一凸缘的所述内面适形成所述第一末端绕组的圆周表面部分的形状。所述方法然后包括以下步骤：在与所述第一轴向方向相对的第二轴向方向上缠绕所述长度的电缆，以产生堆叠在所述第一绕组层上的第二绕组层。

在第三方面的一个实例中，所述缠绕所述电缆的步骤提供多个堆叠绕组层，所述堆叠绕组层包括所述第一绕组层和所述第二绕组层。每一堆叠绕组层包括第一末端绕组，并且所述第一可适形材料层响应于所述多个堆叠绕组层的多个第一末端绕组压缩抵靠所述第一凸缘的所述内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成由所述多个第一末端绕组界定的所述圆周表面部分的形状。每一堆叠绕组层包括第二末端绕组，并且所述卷轴的第二凸缘的第二可适形材料层响应于所述多个堆叠绕组层的多个第二末端绕组压缩抵靠所述第二凸缘的内面，从而使所述第二凸缘的所述内面适形成由所述多个第二末端绕组界定的所述圆周表面部分的形状。在一个实例中，所述第一可适形材料层在第一轴向方向上向所述多个第一末端绕组中的每一个施加第一内轴向力分量，而所述第二可适形材料层在与所述第一轴向方向相对的第二轴向方向上向所述多个第二末端绕组中的每一个施加第二内轴向力分量。

在第三方面的另一实例中，所述方法包括以下步骤：一旦所述第一绕组层到达所述选定位置，就操作缠绕装置以开始在所述第二轴向方向上缠绕所述长度的电缆。例如，所述方法可包括以下步骤：基于来自所述缠绕装置的反馈确定所述选定位置。

本公开的第三方面可单独提供或与上文讨论的第三方面的一个或多个实例组合提供。

附图简述

当参照附图阅读本发明的以下详细描述时，更好地理解本发明的这些和其他特征、方面以及优点，在附图中：

图1是根据本公开的示例性方面的被配置来存储一定长度的缠绕电缆的卷轴设备的卷轴的前视图；

图2是沿图1的线2-2的卷轴的横截面图；

图3图示利用卷轴设备的缠绕装置将一定长度的电缆缠绕在卷轴的转筒的外周边表面上；

图4图示利用缠绕装置在沿中心轴的第一轴向方向上将所述长度的电缆进一步缠绕在转筒的外周边表面上以产生第一绕组层；

图5图示利用缠绕装置在沿中心轴的与第一轴向方向相对的第二轴向方向上将所述长度的电缆再进一步缠绕以产生堆叠在第一绕组层上的第二绕组层；

图6图示缠绕电缆的卷轴，所述缠绕电缆包括缠绕在图1的卷轴上的所述长度的电缆；

图7是沿图6的线7-7的缠绕电缆的卷轴的横截面图；

图8是图7的部分的放大视图，图中图示第一凸缘的第一可适形材料层，所述第一可适形材料层使第一凸缘的内面适形成多个堆叠绕组层的第一末端绕组的圆周表面部分的形状；并且

图9是另一示例性堆叠配置的放大视图，其中第一凸缘的第一可适形材料层使第一凸缘的内面适形成多个堆叠绕组层的第一末端绕组的圆周表面部分的形状。

详细描述

现在将参照附图在下文中对本发明进行更全面地描述，在附图中示出本发明的示例性实施方案。在任何可能的情况下，相同的元件符号在所有附图中用于指代相同或类似的部分。然而，本发明可被体现为许多不同的形式，并且不应解释为限制于本文中所阐述的实施方案。提供这些示例性实施方案以使得本公开将会透彻并完整，并且将向本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。

出于说明的目的，图1图示被配置来存储一定长度的缠绕电缆711的卷轴设备100的卷轴101。如图8所示，在一个实例中，电缆可包括保护多个光纤803的外护套801，所述光纤可被一起捆绑在图8所图示的单一伸长电缆711中。卷轴101包括转筒103，所述转筒沿卷轴101的中心轴105延伸。在一个实例中，卷轴的中心轴105可包括转筒103的对称轴。例如，如图2所示，中心轴105可包括转筒103的对称轴。如图2所示，转筒可包括中空内部区域201，所述中空内部区域被配置来减少卷轴101的重量，同时提供转筒103足够的结构完整性以便支撑缠绕在转筒上的一定长度的电缆。

转筒103可进一步包括外周边表面107，所述外周边表面可包括各种形状。例如，如图1和2所示，转筒103的外周边表面107可包括圆形圆柱表面。如图2所示，外周边表面107的圆形圆柱表面可由外周边表面107的圆形轮廓表示，所述圆形轮廓是沿垂直于卷轴101的中心轴105的横截面平面截取。尽管未示出，外周边表面可包括其他横截面轮廓形状，如椭圆形、多边形或其他形状配置。

如图7所示，如果转筒提供有中空配置，那么转筒103可任选地包括末端支撑盖701a、701b，所述末端支撑盖相对于中空转筒103的其他开口末端来安装。如果提供末端支撑盖701a、701b，那么所述末端支撑盖可帮助支撑转筒103以便提供进一步结构完整性。任选的末端支撑盖701a、701b也可充当用于卷轴101的支撑结构。例如，在卷轴101包括旋转卷轴设备的实例中，末端支撑盖701a、701b可提供旋转支撑结构以便于卷轴101绕卷轴101的中心轴105的旋转。实际上，在一个说明性实例中，轮轴703可延伸穿过任选的末端支撑盖701a、701b的对应开口705a、705b，以便允许卷轴101相对于轮轴703的相对旋转。如下文相对于图3-5所讨论的，卷轴101可沿旋转方向“R”绕中心轴105旋转以便将电缆711缠绕在卷轴上。

返回参考图1，卷轴101进一步包括第一凸缘109a，所述第一凸缘相对于转筒103的第一轴向末端部分111a安装。卷轴101还包括第二凸缘109b，所述第二凸缘相对于转筒103的第二轴向末端部分111b安装。如图所示，第一凸缘109a和第二凸缘109b可大致上彼此相同，但可在其他实例中提供不同配置。如图所示，第一凸缘109a和第二凸缘109b各自沿相应凸缘平面113a、113b延伸。如图所示，凸缘平面是大致上平坦的，但凸缘平面可在其他实例中具有弯曲形状。例如，凸缘平面可包括具有彼此面向的向内凸表面的弯曲平面，以便允许凸缘的周边末端向外扩开，以便于缠绕在卷轴设备上的电缆线圈的接收和/或对准。另外，如图所图示，凸缘平面113a、113b可大致上垂直于中心轴105延伸。此外，凸缘平面113a、113b也可大致上垂直于转筒103的外周边表面107延伸，但凸缘平面113a、113b可在其他实例中以相对于外周边表面107的其他角度延伸。在一个实例中，虽然可能需要大致上垂直配置，但实际上，大致上垂直性质随时间推移而因破坏而可能未达到或可丧失。

此外，在其他实例中，外周边表面可沿中心轴105渐缩。在一些实例中，转筒103的中心部分的直径可小于转筒103的第一轴向末端部分111a和第二轴向末端部分111b的直径。在此类实例中，凸缘平面113a、113b可大致上垂直于中心轴105，同时仍处于相对于转筒的第一轴向末端部分和第二轴向末端部分的外周边表面的内钝角。

如图1所示，第一凸缘109a包括内面117a，所述内面面向朝向卷轴101的圆柱形存储区域115的向内方向119a。同样地，第二凸缘109b还包括内面117b，所述内面面向朝向圆柱形存储区域115的向内方向119b。如图所示，在一些实例中，向内方向119a、119b大致上彼此相对并且两者都沿中心轴105延伸，但可在其他实例中提供其他定向。第一凸缘109a和第二凸缘109b的每一内面117a、117b被设计来施加抵靠缠绕在卷轴101上的电缆的相应末端绕组的反作用力，以便对绕组层提供侧向支撑。

如图1所示，圆柱形存储区域115被界定在第一凸缘109a的内面117a、第二凸缘109b的内面117b与转筒103的外周边表面107之间。如下文更全面地讨论，圆柱形存储区域允许绕组层相对于彼此堆叠，以便提供缠绕在卷轴上的一定长度的电缆的有效存储。

第一凸缘109a和第二凸缘109b提供有界定相应凸缘的内面的可适形材料层。图式图示包括相应可适形材料层121a、121b的两个凸缘109a、109b，但在其他实例中，凸缘中只有一个可包括可适形材料层。在所图示实例中，第一凸缘109a包括第一可适形材料层121a，所述第一可适形材料层界定第一凸缘109a的内面117a。第二凸缘109b同样地包括第二可适形材料层121b，所述第二可适形材料层121b界定第二凸缘109b的内面117b。

如图7和8所示，第一可适形材料层121a被配置来响应于存储在圆柱形存储区域115内的电缆711的第一末端绕组709a受压缩抵靠第一凸缘109a的内面117a，从而使第一凸缘109a的内面117a适形成电缆711的第一末端绕组709a的圆周表面部分707a的形状。同样地，也如图7所示，第二可适形材料层121b被配置来响应于存储在圆柱形存储区域115内的电缆711的第二末端绕组709b受压缩抵靠第二凸缘109b的内面117b，从而使第二凸缘109b的内面117b适形成电缆711的第二末端绕组709b的圆周表面部分707b的形状。图7和8图示内面的所有适形部分接合电缆的对应圆周表面部分的实例。尽管未示出，但在其他实例中，内面的适形部分中的仅部分接合电缆的对应圆周表面部分。例如，在一些实例中，对应适形部分的中心区域可接合电缆的对应圆周表面部分，而适形部分的外区域可不接合电缆。

可适形材料层(如第一可适形材料层121a和第二可适形材料层121b)可被配置来在中心轴105的方向上向电缆的相应末端绕组施加内轴向力分量。例如，如图7所示，第一可适形材料层121a可被配置来在中心轴105的朝向卷轴101的圆柱形存储区域115的向内方向119a上借助于内面117a向第一末端绕组709a施加内轴向力分量F1。同样地，第二可适形材料层121b可被配置来在中心轴105的朝向卷轴101的圆柱形存储区域115的向内方向119b上借助于内面117b向第二末端绕组709b施加内轴向力分量F2。在一些实例中，内面在所述内面接合于圆周表面部分中的所有位置处施加与圆周表面部分垂直的力。在此类实例中，垂直力还可包括在中心轴的向内方向上延伸的内轴向力分量。因而，第一末端绕组709a和第二末端绕组709b可朝向彼此偏置。在一些实例中，使末端绕组朝向彼此偏置可帮助形成紧凑绕组层并且绕组之间的间隙(如果存在)很小。在其他实例中，使末端绕组朝向彼此偏置可帮助阻止绕组相对于彼此移位而在绕组之间产生不当的间隙。

各种材料可用于提供可适形材料层。例如，各种材料可被并入来使得第一可适形材料层和第二可适形材料层是大致上柔性和弹性的。因而，在一些实例中，可适形材料层可能够在适形成末端绕组的圆周表面部分的形状之后至少部分地或完全地回到其原始形状。由于可适形材料的回弹力，可适形材料可向电缆施加轴向力分量，这是由于可适形材料试图弹性地回到或至少部分地回到其原始形状。

提供弹性的可适形材料也可允许卷轴设备被再循环以供后续与可具有不同尺寸的不同电缆的使用。在一个实例中，弹性的可适形材料在压力下暂时地弹性形变，以便允许内面适形成末端绕组的圆周表面部分的形状。另外，可适形层的回弹力允许反作用力，所述反作用力包括在可适形材料试图弹性地回到(例如，部分地或完全地回到)其原始形状时将施加于末端绕组的上述内轴向力。

在一个实例中，第一可适形材料层和第二可适形材料层可包括橡胶、泡沫(例如，泡沫橡胶)或其他材料或此类材料的组合。虽然开孔泡沫可被并入一些实例中，但可提供闭孔泡沫来帮助抵抗液体或其他污染物装载可适形材料层。在其他实例中，可适形材料层可被包封或以其他方式封装在防护层中以便避免来自液体或其他碎屑的污染。例如，柔性塑料层可另外包封可适形材料的外暴露部分，所述外暴露部分可在其他情况下由环境污染物渗透。

如图所示，可适形材料层可包括单一可适形材料层，但可在其他实例中提供层压的可适形材料。例如，可适形材料层可包括多个材料子层的复合物，所述多个材料子层被整合在一起作为层压的可适形材料层。

在仅仅一些实例中，可适形材料可具有约1lb/ft³(16kg/m³)至约10lb/ft³(160kg/m³)，如约2lb/ft³(32kg/m³)至约5lb/ft³(80kg/m³)的密度。

在其他实例中，除上文讨论的材料的密度之外或替代上文讨论材料的密度，可适形材料可具有在各种范围内为25％的压缩偏差。25％的压缩偏差是将可适形材料压缩25％所需的压力的量。例如，参考图8，第一可适形材料层121a的25％的压缩偏差将是产生材料的压缩以使得第一层121a的厚度“T”减少25％的压力。在一些实例中，可适形材料层可具有在约5psi(34kPa)至约30psi(207kPa)，如约9psi(62kPa)至约20psi(138kPa)的压力范围内为25％的压缩偏差。

在其他实例中，除上文讨论的密度性质和压缩偏差性质中的一个或两个之外或替代上文讨论的密度性质和压缩偏差性质中的一个或两个，可适形材料可具有在各种范围内的压缩设定值。压缩设定值是当移除力时对可适形材料的永久变形的量度。压缩设定值可由实验来计算，在所述实验中，将1.8kN力施加于可适形材料持续设定温度和时间。随后，压缩设定值可接着被定义为在已移除力30分钟之后达到的原始厚度百分比。在此种实例中，压缩设定值可利用方程式100*(T_o-T_f)/T_o来计算，其中(T_o)是可适形材料层的原始厚度，并且(T_f)是在测试之后可适形材料层的最终厚度。

在另一实例中，压缩设定值可通过针对设定温度和时间将可适形材料压缩至其原始厚度的25％来计算。压缩设定值可接着被定义为在已移除力30分钟之后达到的原始厚度百分比。在此种实例中，压缩设定值可利用可适形材料层的原始厚度(T_o)、在测试之后的最终厚度(T_f)和可适形材料层的厚度(T_t)，以100*(T_o-T_f)/(T_o-T_t)来计算。在一个实例中，由上文阐述的测试中的一个或两个获得的压缩设定值可在约0％至约40％，如约10％至约30％，如约15％至约25％的范围内。

一些示例性可适形材料层可例如由以下各项来制造：粘弹性聚氨酯泡沫、低弹性聚氨酯泡沫(LRPu)、可购自俄亥俄州肯特市Sorbothane公司的泡沫、氯丁橡胶、聚氯丁二烯、可购自FoamexInnovations的聚醚泡沫、可购自Sinomax的泡沫、可以产品号XLP10022、XLP100180和XLP10019购自位于明尼苏达普林斯顿市的Nott公司的泡沫、可购自NCFIPolyurethanes的泡沫、可购自DomfoamInternational的泡沫或其他泡沫。

示例性材料的性质在下文列出。

例如，在一些实施方案中，泡沫的密度是至少约1.5lb/ft³以提供对压缩的足够抵抗力以达本文公开的目的，和/或密度不大于8lb/ft³以便提供足够柔韧性。在一些实施方案中，针对泡沫的25％偏差的压缩压力是至少5psi和/或不大于40psi，如当以5％每秒的速率压缩时的情况。

任选地，第一凸缘和/或第二凸缘可包括大致上刚性材料层。例如，如图1所示，第一凸缘109a可包括第一大致上刚性材料层123a，并且第二凸缘109b可包括第二大致上刚性材料层123b。对应刚性材料层可提供对可适形材料层的支撑。例如，如图1所示，第一大致上刚性材料层123a支撑第一可适形材料层121a，而第二大致上刚性材料层123b支撑第二可适形材料层121b。每一可适形材料层可是自我支撑材料，而无需对应的大致上刚性材料层。然而，提供大致上刚性材料层可帮助增加可由可适形材料施加的反作用力，并且帮助可适形材料维持结构支撑，所述结构支撑可为帮助横向地支撑电缆的末端绕组所需的。

大致上刚性材料层的大致上刚性材料可包括具有大于或等于10GPa的剪切模量的材料。例如，材料可包括具有13GPa的剪切模量的木材、具有至少24GPa的剪切模量的铝、具有77GPa的剪切模量的钢或其他大致上刚性材料。

此外，可适形材料层的可适形材料可具有小于约0.1GPa的剪切模量。例如，可适形材料可具有橡胶的剪切模量，所述橡胶具有0.0003GPa的剪切模量。在其他实例中，可适形材料和刚性材料可被选择来使得可适形材料的剪切模量比大致上刚性材料的剪切模量小4-5个数量级。例如，如果刚性材料包括木材(G＝13GPa)并且可适形材料包括橡胶(G＝0.0003GPa)，那么可适形材料比刚性材料小4-5之间的数量级。

如示例性实施方案所示，第一大致上刚性材料层123a包括界定在外主表面125a与内主表面127a之间的厚度。内主表面127a面向朝向圆柱形存储区域115的向内方向119a。第一可适形材料层121a包括外表面129a，所述外表面被安装至第一大致上刚性材料层123a的内主表面127a。同样地，第二大致上刚性材料层123b包括界定在外主表面125b与内主表面127b之间的厚度。内主表面127b面向朝向圆柱形存储区域115的向内方向119b。第二可适形材料层121b包括外表面129b，所述外表面被安装至第二大致上刚性材料层123b的内主表面127b。在一个实例中，可适形材料层由粘着剂安裝至大致上刚性材料层，但可在其他实例中提供紧固机构。例如，现有卷轴可被改型来包括可适形材料层，所述可适形材料层可例如由粘着剂安裝至卷轴的现有大致上刚性凸缘。

现在将描述缠绕一定长度的电缆711的方法。所述方法包括以下步骤：提供具有卷轴101的卷轴设备100，所述卷轴包括转筒103，所述转筒沿卷轴设备的中心轴105延伸。第一凸缘109a相对于转筒的第一轴向末端部分111a安装，并且第二凸缘109b相对于转筒103的第二轴向末端部分111b安装。卷轴设备包括圆柱形存储区域115，所述圆柱形存储区域被界定在第一凸缘109a的内面117a、第二凸缘109b的内面117b与转筒103的外周边表面107之间。如上文所讨论，第一凸缘109a包括界定第一凸缘109a的内面117a的第一可适形材料层121a，并且第二凸缘109b包括界定第二凸缘109b的内面117b的第二可适形材料层121b。

如图3和4所示，所述方法包括以下步骤：将所述长度的电缆711在沿中心轴105的第一轴向方向301上缠绕在转筒103的外周边表面107上以产生第一绕组层401。缠绕的步骤可由使卷轴101绕中心轴105沿旋转方向“R”旋转来进行。任选地，如图3-5示意地展示，卷轴设备100可包括缠绕装置305。在一个实例中，缠绕装置可包括臂307，所述臂可由致动器309伸长或回缩，所述致动器可由控制器311控制，所述控制器被编程来使得控制器311被配置来操作致动器309，从而将所述长度的电缆711适当地缠绕在卷轴101上。缠绕装置305可包括执行器(effector)315，在一些实例中，所述执行器可提供有第一力传感器313a和第二力传感器313b。在操作中，控制器可沿第一轴向方向301使臂307伸长，以使得执行器315沿所述长度的电缆711而行，如图4所示。缠绕可继续直到第一末端绕组到达选定位置。例如，力传感器313a可被设计来沿线路317a向控制器311发送信号。当末端绕组被渐增地压入可适形材料层中时，力传感器313a向控制器311发送渐增量值力的信号。一旦力具有与选定位置相关联的足够量值，控制器就引起致动器309开始使臂回缩，以使得电缆开始在第二轴向方向501上缠绕，如图5所示。因而，所述方法提供用于使第一绕组层401的第一末端绕组709a被足够地压入第一凸缘109a的内面117a中，以使得第一可适形材料层121a使第一凸缘的内面117a适形成第一末端绕组709a的圆周表面部分707a的形状。然后，如上文所讨论，一旦达到选定位置，缠绕电缆就在沿中心轴105的与第一轴向方向301相对的第二轴向方向501上继续，以便产生堆叠在第一绕组层上的第二绕组层503。第二力传感器313a可同样地沿线路317b向控制器发送信号，所述信号可指示达到选定位置的时间。

如上文所讨论，缠绕装置305可包括力传感器313a、313b以便于确定达到选定位置的时间以便开始在相对方向上的缠绕。另外或或者，缠绕装置305可包括光学传感器或接近传感器319a、319b，所述光学传感器或接近传感器可被提供来帮助确定达到选定位置的时间。光学传感器或接近传感器319a、319b可被放置成与控制器311可操作地通信，以便于缠绕装置的操作。不使用缠绕装置，操作者可手动地馈送电缆并且做出关于电缆何时已达到选定位置的视觉或其他感官确定。选定位置可为电缆的绕组会容易地掉落到在堆叠绕组层下方的绕组层的绕组之间的凹槽中的位置。

如图7所示，缠绕电缆711的方法提供多个堆叠绕组层，所述堆叠绕组层包括第一绕组层401和第二绕组层503。每一堆叠绕组层包括第一末端绕组709a。第一可适形材料层121a响应于多个堆叠绕组层的多个第一末端绕组压缩抵靠第一凸缘109a的内面117a，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成由所述多个第一末端绕组界定的圆周表面部分707a的形状。例如，如图8所示，每隔一个第一末端绕组被压入第一凸缘中，以使得第一可适形材料层适形成每隔一个末端绕组的圆周表面部分的形状。或者，如图9所示，一些电缆层可以对准列垂直堆叠或偏移但不完全地安置在由下方绕组层界定的下方凹槽中，以使得堆叠的每一绕组层的每一末端绕组被压入第一凸缘中，以使得第一可适形材料层适形成每一末端绕组的圆周表面部分的形状。

同样地，如果提供第二可适形材料层121b，那么所述第二可适形材料层也可响应于电缆的存储在圆柱形存储区域内的第二末端绕组压缩抵靠第二凸缘的内面，从而使第二凸缘的内面适形成所述第二末端绕组的圆周表面部分的形状。

如图7所示，第一可适形材料层在中心轴105的第一轴向方向119a上向第一末端绕组709a施加第一内轴向力分量F1，而第二可适形材料层121b在中心轴105的与第一方向119a相对的第二轴向方向119b上向第二末端绕组709b施加第二内轴向力分量F2，以使得第一末端绕组和第二末端绕组朝向彼此偏置。因而，在第一末端绕组和第二末端绕组两者都在同一绕组层内的一些实例中，由于相对末端部分的一起偏置，绕组层中的多个绕组可一起受压缩以提供在绕组之间具有减少间隙的紧凑层并且减少移位，所述移位可在其他情况下在电缆的绕组之间产生不当的续接间隔。

可适形材料层也可配合当达到选定位置时在适当时间缠绕方向的变化(例如，自动变化、手动变化等)。例如，在一些实施方案中，所述长度的电缆711可在第一轴向方向301上缠绕直到电缆足够地压缩抵靠内面117a，以使得可适形材料层逐步适形内面117a以便适形成圆周表面部分的形状，直到基于电缆的末端绕组109a在第一凸缘109a内的足够嵌入而获得足够力。缠绕可随后由沿第二轴向方向501缠绕另一绕组层而手动地或自动地继续。在所述长度的电缆沿第一轴向方向301和第二轴向方向501缠绕时顺序地形成各层。

一旦缠绕的方法完成，缠绕电缆601的卷轴设备如图6和7所示来提供。如图所示，所述长度的电缆被缠绕在圆柱形存储区域115内以包括在第一凸缘109a与第二凸缘109b之间延伸的至少一个绕组层。如上文所讨论，每一绕组层(例如，参见层401和503)包括第一末端绕组709a。如先前所讨论，第一可适形材料层121a被配置来响应于至少一个绕组层的至少一个第一末端绕组受压缩抵靠第一凸缘109a的内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成所述至少一个第一末端绕组的圆周表面部分707a的形状。如图8所示，第一可适形材料层可被配置来使第一凸缘的内面适形成末端绕组堆叠中的每隔一个末端绕组的圆周表面部分的形状。或者，如图9所示，第一可适形材料层可被配置来使第一凸缘的内面适形成绕组堆叠中的每一绕组的圆周表面部分的形状。

因而，至少一个绕组层可包括多个堆叠绕组层，如图7所示的堆叠在第一绕组层401上的第二绕组层503。此外，第一可适形材料层可响应于多个堆叠绕组层的多个第一末端绕组受压缩抵靠第一凸缘的内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成由所述多个第一末端绕组界定的圆周表面部分的形状。如图8所示，仅一些末端绕组(例如，来自每隔一个堆叠绕组层)可被压入第一凸缘的内面中。或者，如图9所示，所有末端绕组(例如，来自每一堆叠绕组层)可被压入第一凸缘的内面中。

可适形材料层可允许末端绕组嵌入凸缘内，以帮助以紧凑方式来适当地安置电缆层。实际上，由于可适形层的回弹力，侧向力可由于试图至少部分地回到材料原始形状的材料的弹性而施加，以便帮助将绕组压缩在一起以消除电缆绕组之间的不当的间隙。此外，与可适形材料层相互作用可允许缠绕装置自动地反转电缆的方向以便提供良好界定的绕组层。如图3所示，可适形材料层可任选地包括具有外斜面部分303的外周边内边缘，以帮助减少应力点并帮助阻止电缆沿凸缘上滑并超过所述凸缘。另外，可适形材料可允许卷轴设备与各种直径的电缆一起使用，同时仍提供良好成形的电缆绕组层，所述电缆绕组层有效地相互交替堆叠。实际上，在没有可适形层的情况下，图3所示的宽度“W”将被严格设定成相应的第一大致上刚性材料层123a和第二大致上刚性材料层123b的内主表面127a、127b之间的距离。因而，为确保末端绕组的最外部分之间的密贴配合，宽度“W”将需要对电缆的多个外径来说是大致上相等的。另外，在外绕组中的一个或两个与相应凸缘之间会存在不利间隙，从而在绕组层中产生游隙(play)，所述游隙可能引起电缆的无效缠绕。然而，可适形材料层可允许内面适形成电缆的圆周表面部分的形状，以便适应可在其他情况下存在于大致上刚性材料层的内主表面之间的间隙。

另外，在一个实例中，如图8所示，所述长度的电缆包括沿大致上垂直于电缆711的伸长轴的横截面截取的直径“D”，其中第一可适形材料层121a包括界定在第一可适形材料层的外表面129a与第一凸缘109a的内面117a之间的厚度“T”。在一些实例中，第一可适形材料层121a的厚度“T”小于或等于电缆711的直径的约70％，如电缆711的直径的约50％至约70％。同样地，在一些实例中，第二可适形材料层121b的厚度可小于或等于电缆711的直径的约70％，如电缆711的直径的约50％至约70％。已发现，在一些实施方案中，提供小于或等于电缆711的直径的70％(如电缆711的直径的约50％至约70％)的厚度“T”产生对可适形材料层的足够支撑，以便阻止末端绕组嵌入对应凸缘中过深。

提供具有可适形材料层的第一凸缘和第二凸缘可帮助将各种直径的电缆缠绕在共同卷轴上。因而，单一卷轴可被提供用于成功地缠绕广泛范围的电缆直径。实际上，电缆可缠绕并且可适形材料可足够地偏离以使得沿绕组层实现所需数目的绕组。因而，卷轴可适应绕组层的长度取决于电缆直径的轻微变化，以使得由整数数目的电缆绕组实现最佳长度。此外，可适形材料层可帮助修正最佳凸缘配置中的任何不一致，所述最佳凸缘配置可在其他情况下因凸缘上的磨损和撕裂而受损。实际上，常规的大致上刚性凸缘可变得凹陷或受其他方式破坏，从而可干扰电缆的最佳缠绕。然而，在最佳缠绕可仍由于可适形材料的弹性而实现时，可适形材料层可帮助修正对凸缘的任何破坏。因而，可适形材料层可帮助解决凸缘相对于转筒在方位角上和径向上不是正方形并且受凹陷和破坏的配置，所述配置可在其他情况下引起凸缘之间的不规则宽度。缠绕程序可通过提供克服凸缘刚性和不均匀性的缺点的构造来改进，以及通过允许堆叠绕组层的每一绕组被适当地安置在下方绕组层的绕组之间界定的对应下方凹槽内而改变电缆直径。

对于本领域的技术人员来说将明显的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种修改和变化。因此，意图在于，只要对本发明的修改和变化落入所附权利要求书和其等效物的范围内，本发明就涵盖这些修改和变化。

Claims (20)

1.一种被配置来缠绕一定长度的电缆的卷轴设备，所述卷轴设备包括：

转筒，所述转筒沿所述卷轴设备的中心轴延伸；

相对于所述转筒的第一轴向末端部分安装的第一凸缘，所述第一凸缘包括界定所述第一凸缘的内面的第一可适形材料层；和

相对于所述转筒的第二轴向末端部分安装的第二凸缘，所述第二凸缘包括界定所述第二凸缘的内面的第二可适形材料层，

其中圆柱形存储区域被界定在所述第一凸缘的所述内面、所述第二凸缘的所述内面与所述转筒的外周边表面之间，其中所述第一可适形材料层被配置来响应于电缆的缠绕在所述圆柱形存储区域内的第一末端绕组受压缩抵靠所述第一凸缘的所述内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成电缆的所述第一末端绕组的圆周表面部分的形状，并且其中所述第二可适形材料层被配置来响应于电缆的缠绕在所述圆柱形存储区域内的第二末端绕组受压缩抵靠所述第二凸缘的所述内面，从而使所述第二凸缘的所述内面适形成电缆的所述第二末端绕组的圆周表面部分的形状。

2.如权利要求1所述的卷轴设备，其中所述第一可适形材料层被配置来在所述中心轴的第一方向上向电缆的所述第一末端绕组施加内轴向力分量，并且所述第二可适形材料层被配置来在所述中心轴的与所述第一轴向方向相对的第二轴向方向上向所述第二末端绕组施加内轴向力分量。

3.如权利要求1或2所述的卷轴设备，其中每一可适形材料层是大致上弹性的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的卷轴设备，其中每一可适形材料层具有在约34kPa至约345kPa范围内为25％的压缩偏差。

5.如权利要求1至4中任一项所述的卷轴设备，其中所述可适形材料的外周边内边缘包括外斜面部分。

6.如权利要求1至5中任一项所述的卷轴设备，其中所述第一凸缘包括支撑所述第一可适形材料层的第一大致上刚性材料层，并且所述第二凸缘包括支撑所述第二可适形材料层的第二大致上刚性材料层。

7.如权利要求6所述的卷轴设备，其中每一大致上刚性材料层包括面向朝向所述圆柱形存储区域的向内方向的内主表面，所述第一可适形材料层包括被安装至所述第一大致上刚性材料层的所述内主表面的外表面，并且所述第二可适形材料层包括被安装至所述第二大致上刚性材料层的所述内主表面的外表面。

8.如权利要求1至7中任一项所述的卷轴设备，其进一步包括缠绕装置，所述缠绕装置被配置来允许所述长度的电缆在沿所述中心轴的第一轴向方向上缠绕在所述转筒的所述外周边表面上，并且进一步被配置来响应于所述第一绕组层的第一末端绕组到达选定位置而引起所述长度的电缆在第二轴向方向上开始缠绕，以产生堆叠在所述第一绕组层上的第二绕组层。

9.如权利要求8所述的卷轴设备，其中所述缠绕装置包括传感器，所述传感器被配置来确定所述第一绕组层的所述第一末端绕组到达所述选定位置的时间。

10.一种缠绕电缆的卷轴，所述卷轴包括：

转筒，所述转筒沿缠绕电缆的所述卷轴的中心轴延伸；

相对于所述转筒的第一轴向末端部分安装的第一凸缘，所述第一凸缘包括界定所述第一凸缘的内面的第一可适形材料层；

相对于所述转筒的第二轴向末端部分安装的第二凸缘，所述第二凸缘包括界定所述第二凸缘的内面的第二可适形材料层，其中圆柱形存储区域被界定在所述第一凸缘的所述内面；和所述第二凸缘的所述内面与所述转筒的外周边表面之间；和

一定长度的电缆，所述电缆被缠绕在所述圆柱形存储区域内以包括至少一个绕组层，所述至少一个绕组层在所述第一凸缘与所述第二凸缘之间延伸，其中每一绕组层包括具有所述第一可适形材料层的第一末端绕组，所述第一可适形材料层响应于所述至少一个绕组层的至少一个第一末端绕组受压缩抵靠所述第一凸缘的所述内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成所述至少一个第一末端绕组的圆周表面部分的形状，并且其中每一绕组层包括具有所述第二可适形材料层的第二末端绕组，所述第二可适形材料层响应于所述至少一个绕组层的至少一个第二末端绕组受压缩抵靠所述第二凸缘的所述内面，从而使所述第二凸缘的所述内面适形成所述至少一个第二末端绕组的圆周表面部分的形状。

11.如权利要求10所述的缠绕电缆的卷轴，其中所述至少一个绕组层包括具有所述第一可适形材料层的多个堆叠绕组层，所述第一可适形材料层响应于所述多个堆叠绕组层的多个第一末端绕组受压缩抵靠所述第一凸缘的所述内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成所述多个第一末端绕组的所述圆周表面部分的所述形状，并且所述第二可适形材料层响应于所述多个堆叠绕组层的多个第二末端绕组受压缩抵靠所述第二凸缘的所述内面，从而使所述第二凸缘的所述内面适形成所述多个第二末端绕组的所述圆周表面部分的所述形状。

12.如权利要求11所述的缠绕电缆的卷轴，其中所述第一可适形材料层在所述中心轴的第一方向上向所述至少一个第一末端绕组施加第一内轴向力分量，而所述第二可适形材料层在所述中心轴的与所述第一方向相对的第二方向上向所述至少一个第二末端绕组施加第二内轴向力分量，以使得所述至少一个第一末端绕组和所述至少一个第二末端绕组朝向彼此偏置。

13.如权利要求11或12所述的缠绕电缆的卷轴，其中所述第一凸缘包括支撑所述第一可适形材料层的第一大致上刚性材料层，并且所述第二凸缘包括支撑所述第二可适形材料层的第二大致上刚性材料层。

14.如权利要求13所述的缠绕电缆的卷轴，其中所述第一大致上刚性材料层包括面向所述圆柱形存储区域的内主表面，并且所述第一可适形材料层包括被安装至所述内主表面的外表面，而所述第二大致上刚性材料层包括面向所述圆柱形存储区域的内主表面，并且所述第二可适形材料层包括被安装至所述内主表面的外表面。

15.如权利要求14所述的缠绕电缆的卷轴，其中所述长度的电缆包括沿大致上垂直于所述电缆的伸长轴的横截面截取的直径，每一可适形材料层包括界定在对应可适形材料层的所述外表面与所述第一凸缘的所述内面之间的厚度，并且每一可适形材料层的所述厚度小于或等于所述电缆的所述直径的约70％。

16.一种缠绕一定长度的电缆的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述长度的电缆在第一轴向方向上缠绕在卷轴的转筒的外周边表面上以产生第一绕组层，其中在所述第一轴向方向缠绕所述电缆持续到选定位置，在所述选定位置中，所述第一绕组层的第一末端绕组被压入所述卷轴的第一凸缘的内面中，以使得所述第一凸缘的第一可适形材料层使所述第一凸缘的所述内面适形成所述第一末端绕组的圆周表面部分的形状；并随后

在与所述第一轴向方向相对的第二轴向方向上缠绕所述长度的电缆，以产生堆叠在所述第一绕组层上的第二绕组层。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述缠绕所述电缆的步骤提供多个堆叠绕组层，所述堆叠绕组层包括所述第一绕组层和所述第二绕组层，并且其中每一堆叠绕组层包括第一末端绕组，并且所述第一可适形材料层响应于所述多个堆叠绕组层的多个第一末端绕组压缩抵靠所述第一凸缘的所述内面，从而使所述第一凸缘的所述内面适形成由所述多个第一末端绕组界定的所述圆周表面部分的形状，并且其中每一堆叠绕组层包括第二末端绕组，并且所述卷轴的第二凸缘的第二可适形材料层响应于所述多个堆叠绕组层的多个第二末端绕组压缩抵靠所述第二凸缘的内面，从而使所述第二凸缘的所述内面适形成由所述多个第二末端绕组界定的所述圆周表面部分的形状。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述第一可适形材料层在第一轴向方向上向所述多个第一末端绕组中的每一个施加第一内轴向力分量，而所述第二可适形材料层在与所述第一轴向方向相对的第二轴向方向上向所述多个第二末端绕组中的每一个施加第二内轴向力分量。

19.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其进一步包括以下步骤：一旦所述第一绕组层到达所述选定位置，就操作缠绕装置以开始在所述第二轴向方向上缠绕所述长度的电缆。

20.如权利要求19所述的方法，其进一步包括以下步骤：基于来自所述缠绕装置的反馈确定所述选定位置。