CN1240517A - 把缆形件插入围绕支架或在支架内的细长管形包层内的方法和装置 - Google Patents

Abstract

缆(5)通过自由瑞(2.1)插入围绕卷管架(1)缠绕的管(2)内,卷管架(1)固定在托架(7)上,使得它的卷轴(y)垂直。带有卷管架的托架经历具有垂直分量和纵向分量的周期性运动。垂直分量是具有周期(P)和振幅(A_v=gp²/32)的垂直振荡,以便在每个周期的部分期间内无论如何近似为自由落体运动,最好是在半周期内。纵向分量是围绕卷管架的垂直卷轴的往返转动,具有相同的周期(p)和振幅(A_v)。最好当往返转动的转动方向反转变为向后,与缆的插入方向相反时,开始自由落体运动。描述了三个装置实施例。

Description

把缆形件插入围绕支架或在支架内的 细长管形包层内的方法和装置

A.背景技术

本发明涉及制造管形包层内的缆形件的领域。具体地说，本发明涉及把缆形件插入长管形的包层内的方法，所述包层在支架内或周围，支架经历具有垂直分量和与绕管的纵向方向一致的纵向分量的周期性运动，以及实现所述方法的装置。

在多数情况下，缆最好安装在管中，特别是由于管的保护作用和以后可以简单方式任意更换缆。如果能够事先把缆插入管中(预装配)，这样通常比本领域的安装方式成本低。为了实际利用这一低成本优势，必须有一种在制造时已经把缆插入管中的简单方法。围绕缆挤压管本质上是一种简单的方法，但是难以防止缆粘到管上，尤其是对于紧密配合管的情况。在把缆插入完成的管中时，使得管已经处于插入缆之后就可以输送的状态可能具有很大的优势，例如放在卷管架上。把缠绕状态下的缆插入管中的方法本身是已知的。一类方法利用流动液体的夹带作用，所述液体具有相对高的粘度，在管中沿着将夹带的缆流动。这里已知使用液体和气体介质，例如压缩空气，使用液体如参考文件[1]中所描述的(更详细的文件信息见后面C的下面)，使用气体介质在参考文件[2]中公开了。在管处于缠绕状态的情况下，使用这种方法通常只能够实现插入相对有限的长度。

例如参考文件[3]和[4]公开了第二种插入方法。根据在所述参考文件中公开的技术，管所围绕缠绕的卷管架受周期性的运动，它的轴在垂直位置上，其中在每个周期之后管返回到相同的初始位置。根据参考文件[3]，由于周期性运动和它的质量惯性，缆穿过管运动，在这种情况下是通过载体元件例如带中的芯或通道运动。因为周期性运动称为振动，可能与波动或摇动结合在一起。优选是谐振的这种运动相对管的纵向具有相对小的倾斜角。在参考文件[4]中描述了类似的技术，其中周期性运动是螺旋振动，即具有小的垂直分量和在管的纵向具有较大的纵向分量的螺旋运动。根据第二种类型的插入技术的两个变形，缆好象沿着卷管架上的管的弯曲路径向前振动。在这方面，振动的纵向分量提供了小的推动力，然而同时垂直分量短时间内减小缆与管内表面之间的摩擦力。所述的插入技术的巨大优点在于基本上不依赖于缆或管的长度。然而，所述振动显然需要相对高的频率和相对小的幅度。为了使得这样的振动能够很好地从卷管架传输到管，需要管以很固定的方式缠绕在卷管架周围，以便达到上述特定技术的目的。这在生产环境中是很费力的。附加限制是只有管相对松弛地配合到缆周围(直径比为二或更大)，才可以获得可接受的插入速率。

在参考文件[5]中，也公开了另一种插入技术，该插入技术在一定程度上可以认为是上述两种插入技术的结合。根据该插入技术，缆形的元件例如光缆或电缆通过管的自由端插入，所述管缠绕在两个彼此分开一定距离的类似绞盘的支架的周围。在这方面，在管的另一端施加抽力，同时管的弯曲部分在支架上振动。振动起导致管的内壁与缆之间在弯曲部分摩擦力局部减小的作用。振动取向垂直方向，在抽力作用下以便在缆上提供向前的力。该插入技术大体具有上述两种类型的插入技术的缺点。

B.发明概述

本发明的目的在于提供一种把缆形元件插入到管形包层中的方法和装置，而不具有所提及的已有技术的缺点。为了达到这一目的，本发明提供了上述的第二种类型的插入技术，其中利用了特定的周期性运动。所述的特定运动具有垂直分量，在周期的不可忽略部分内，管形包层经历无论如何近似的自由落体运动。这里的根本考虑是在两个体自由落体过程中，包含在空的第二体中的第一体不对第二体的内壁施加力。这意味着第一体相对于第二体好象处于浮动状态。应用于卷曲状态的管，管中的缆将在这样的自由落体运动过程中在它的整个长度上处于这样的浮动状态，因此处于所述的浮动状态将能够基本上无摩擦地在管中向前运动。而且，如果周期性运动的与管的纵向方向一致的纵向分量，在每个周期内自由落体运动的开始点提供插入方向上的初始速率，在每个周期的发生自由落体的部分期间内，缆件将在管中(基本上)无摩擦地向前浮动/滑动，而且以这种方式把缆件插入可获得长度的管中。

根据上述考虑，根据本发明的上述类型的方法具有权利要求1的特征。

而且，提供了根据权利要求10的前序部分的装置，而且这种装置本质上从参考文件[3]和[4]可以得知，根据本发明的所述装置具有权利要求10的特征。

参考文件[6]公开了参考文件[4]所述方法和装置的改进，其中包含着解决在卷管架的周期性运动过程中管的入口端的运动可能防碍把缆形件插入管中的问题的方法。在一个实施例中，这一解决方法包括连接到管的入口端的特定的引导元件，而且其中的缆形件在重力下下落。在所述方法和装置的较佳实施例中，分别概括在从属权利要求9和21中，本发明提供了不同而且简单的解决这一问题的方法。

所述方法和装置的另外的较佳实施例概括在另外的从属权利要求中。

通过利用本发明，不仅避免了需要把管很好地固定到卷管架上和需要管与缆件的相对大的直径比，而且插入速率可以比已知技术高得多。

C.参考文件

[1]US-A-4,332,436；

[2]GB-A-2157019；

[3]EP-A-0091717；

[4]EP-A-0279006；

[5]JP-A-06201960；

[6]EP-A-0334359；

考虑把所有的参考文件包括在本申请中。

D.附图说明

通过参考附图描述示范的实施例进一步解释本发明，附图包括：

图1是以示范的形式示意性示出根据本发明的方法的实施例；

图2给出应用于图1中的实施例的周期性运动的垂直和纵向分量的图形表示；

图3给出在应用于图1中的实施例的周期性运动过程中出现的法向力曲线的图形表示；

图4给出应用于图1中的实施例的周期性运动过程中出现的速率曲线的图形表示；

图5是实现根据本发明的方法的第一装置的示意图；

图6是根据图5的装置的第一详细图；

图7是根据图5的装置的第二详细图；

图8是根据图5的装置的第三详细图；

图9是实现根据本发明的方法的第二装置的示意图；

图10是根据图9的装置的第一详细图；

图11以分图(a)和(b)示出了根据图9的装置的第二详细图的两种变形；

图12是实现根据本发明的方法的第三装置的截面图；

图13是第三装置沿着图12中的X-X剖开的另一截面图。

E.实施例

首先应该注意将要描述的方法基本上适用于把任何缆形件例如索缆、光纤、导线、甚至绳索，插入任何长中空体中，例如管形体或具有孔或通道的体，所述中空体在插入过程中可以在插入方向上引导缆形件，在插入之后可以保护所述插入元件。为简洁起见，这里这种缆形件和这种长中空体将分别称为缆和管。

将要描述的方法通常适用于围绕支架或在支架内部处于缠绕状态的管，即具有基本上围绕共同(垂直)轴的螺旋圈数。支架可以是管以这种方式存放在内部的容器。在介绍该方法的实施例中，缆插入其中的管缠绕在卷管架周围，只是作为例子。该方法的关键因素是为了把缆插入到管中以及在插入过程中，卷管架与管一起经历具有特定的垂直分量和纵向分量的周期性运动。

参考附图1以它的最基本形式描述了该方法。图1示出了卷管架1，管2围绕所述卷管架1缠绕，依赖于管的长度和直径及卷管架的直径而缠绕一层或多层。管的自由端2.1可以通过适当的连接装置连接到缆供给单元4。缆5从卷缆架6提供，并通过缆供给单元5插入到管2的自由端2.1。卷管架1以它的中心轴大体垂直(y轴方向)的方式可拆卸地安装到托架平台上，以后称为托架7。托架7可以由驱动装置(图1中未示出；见下面参考图5和后面的描述)驱动以便实现周期性运动。周期性运动具有周期性垂直分量和周期性纵向分量。垂直分量是在两个彼此距离为2A_V的最远的垂直位置之间的上下运动。纵向分量是在两个最大角位置之间的围绕垂直轴角度Θ内的往返旋转运动。为了开始插入方法，缆的一定长度首先插入到管中，例如通过手工方法，通过把端2.1插入围绕卷管架的多圈管2中的一圈内。然后，上面具有卷管架1的托架7经历周期性运动。夹持装置8防止管2在运动过程中从卷管架1上松开。在卷管架1上的夹持装置8和管供给单元4之间，管被引导通过管引导件9，所述管引导件9连接到具有圆柱形或眼形的通道开口10的稳固基体上。通道开口10最好位于卷管架1的上方，取向与卷管架的中心轴(y轴)同轴，起减小卷管架的周期性运动对管的自由端2.1的影响的作用。在这方面，纵向运动转换为旋转运动。为了能够使得自由端足够弯曲，管的自由端2.1可以通过旋转管联结器3连接到缆供给单元4。

此后，周期性运动的垂直分量和纵向分量分别称为垂直振荡和往返转动。垂直振荡和往返转动具有相同的周期。在每个周期内，垂直振荡(沿着指定的y轴)交替向上和向下取向，即分别与重力作用的方向相反和在重力作用方向上；往返转动(围绕指定的y轴)具有往返交替取向的旋转方向，即缆插入管中的方向和与之相反的方向。

托架7、以及与托架7在一起的带管的卷管架的垂直振荡是这样的，即尽可能调整为重力方向，所述管内部插入缆。也就是说，在垂直振荡的每个周期内，在周期的第一部分例如一半完成自由落体运动。只有这时已经插入管中的缆部分从管的内表面松开一段不可忽略的时间。在第二部分内，即剩余周期部分，托架、卷管架和管返回到自由落体运动的同一初始位置，而且管中的缆与管摩擦接触。在自由落体运动过程中，缆不摩擦接触，因此将能够基本上无摩擦地在管中向前运动。在这方面，调整往返转动的相位和振幅为自由落体运动，以便实现向前运动。所述调整最好是这样的，即如果缆与管摩擦接触则往返转动的转动方向(基本上无论如何)是向前的，而在自由落体运动过程中(基本上无论如何)是向后的。下面的计算应该支持所述最佳实施例周期性运动的选择。该计算是针对管围绕卷管架缠绕一层进行的。对于一层以上，需要修正。

在半周期p内卷管架在垂直方向(y轴)经历的自由落体运动，以它最理想的形式可以由下式描述为时间t的函数：

y＝A_V-1/2g(t-p/4)²      (0≤t≤1/2p)     (1)

对于第二半周期p，可以选择相对y＝0对称的相同时间段：

y＝-A_V+1/2g(t-3p/4)²    (1/2p≤t ≤p)    (2)

对于每个周期以这种方式描述的垂直振荡具有振幅A_V，振幅A_V由下式给出：

A_V＝gp²/32                               (3)

其中g表示重力加速度。

在图2中，示出了作为t的函数的垂直振荡的一个周期，即在第一半周期内根据公式(1)的曲线a和在第二半周期内根据公式(2)的曲线b。位于卷管架上的管中的缆在第一半周期内相对管将基本上是没有重力的，然而缆在第二半周期内在双倍重力作用下摩擦接触。

对于围绕y轴的同时往返转动，选择在旋转卷管架上的管具有恒定速率±v_t的锯齿形运动。锯齿形运动的相位选择为速率在t＝0(从+即向前的方向到-即向后的方向)和t＝1/2p(从-到+)改变符号，因此转动方向也改变符号。相对于用s＝0表示的中间位置，位于与管2上的卷管架1的中心轴距离为R处的任意点Q，在第一半周期期间在时间t内走过的路程s可以由下式表示：

s＝A_L-v_tt    (0≤t≤1/2p)                 (4)

和

s＝-A_L+v_t(t-p/2)    (1/2p≤t≤p)          (5)

而且其中A_L是往返转动的振幅，由下式给出：

A_L＝v_tp/4                        (6)

为了比较，路程s也在图2中图示出来，即第一半周期的线段c和第二半周期的线段d。在这方面，垂直轴被双重利用，用s和y表示。对于t＝0和t＝p，往返转动在向前的旋转方向上具有最大位移即s＝A_L，同时在向后方向上具有最大的位移，即s＝-A_L，在t＝1/2p时出现。曲线示出了两个运动是怎样在相位上相差四分之一周期的，即如下所述。如果管中的缆在第二半周期内(曲线b)受双倍重力作用，因而与管强摩擦接触，旋转方向将是向前的(线段d)。那么缆和管无论任何在该半周期的较大部分内将具有相同的绝对速率+v_t。如果在时间t＝1/2p内的点上，缆相对管有相对速率，由于双倍重力作用，那么所述速率将在第二半周期内迅速下降为零。如果在第一半周期内(曲线a)由于自由落体运动管内的缆与管无摩擦接触，那么转动方向将是向后的(线段c)。如果在时间t＝p(即t＝0)内的点处，上面有管的卷管架的转动方向突然反转方向变为向后方向，在自由落体运动的开始点缆相对管将具有向前取向的初始速率2v_t(相对稳固基体的初始速率为v_t)。在缆以速率v(相对稳固基体)通过围绕半径为R的卷管架缠绕的管运动过程中，还出现离心(视在)力，可以由加速度a_c表示：

a_c＝v²R^-1                          (7)

该加速度方向向外(即垂直于y轴方向)，因此必须二次叠加到由垂直振荡产生的垂直分量a_v上，以便获得缆在管壁上的法向力。在单位长度缆段的重量为W时计算出单位长度(m)的总法向力F_n。该力(基本上)以相同方式沿着管中缆的整个长度起作用(除了较小修正以外，如果管已经围绕卷管架顺序缠绕一层以上需要这种较小的校正)。因此粗略地说，下面的计算适用于任意长度的缆和管。在第一半周期内(自由落体运动)，法向力由离心(惯性)力确定，因此：

F_n＝(W/g)·(v²/R)                      (8)

在第二半周期内(在双倍重力作用下与管壁摩擦接触)，离心(惯性)力也起作用，所以：

F_n＝[(2W)²+{(W/g)·(v²/R)}²]^1/2        (9)

由于法向力的作用，如果彼此之间有相对运动，将在缆与管之间出现摩擦力F_w：

F_w＝f·F_n                             (10)

这里，f是缆与管之间的摩擦系数。虽然该系数可能依赖于(相对)速率，为简单起见，将它选择为常数。如果(相对)速率差异不太大，这通常是很好的近似。在第二半周期内，如果缆相对管有相对运动，摩擦将明显比第一半周期内大。因此在自由落体运动的开始点(在t＝0，p)，缆当然将具有初始速率v_t。在自由落体运动过程中，缆将由于管的向后运动和离心(视在)力而被减速。考虑事实上dv/dt等于F_wg/W，从公式(8)和(10)得出所述减速：

dv/dt＝-f·v²/R                           (11)

以v(t＝0)＝v_t为前提条件，那么第一半周期内速率满足下式：

v＝R·v_t{R+f·v_tt}^-1                      (12)

从公式(12)可知，缆速率在自由落体运动过程中永远不能变为负值，以便在第一半周期内缆相对管总是净向前运动。为了计算缆在第二半周期内的速率曲线，需要借助于公式(9)和(10)进行数值积分。然而简单的最坏情况方法是缆以类似它被减速的方式达到它的速率(由于较大的摩擦，实际上比根据最坏条件方法更快达到速率v_t)。在这种情况下，平均速率v_av可以通过在两个第一半周期内(“自由落体”)把速率v对时间积分(通过公式(12))，并以整个周期p除来计算。结果为：

v_av＝2R·(f·p)^-1ln{1+(f·v_tp)·(2R)^-1}    (13)

从此可知，只要满足下式就可得出平均速率v_av＝v_t，

p＜＜2R(f·v_tp)^-1，                        (14)

示范计算：

考虑每米重量W为0.2N/m和直径为4.5mm的缆，插入到内径为5.5mm的管中，所述管缠绕在半径R为0.5m的卷管架周围。注意缆在管中有很小的空间。缆与管之间的摩擦系数f为0.2。设定使得卷管架周期性运动的频率为5Hz，因此周期p为0.2秒。从公式(3)可知，振幅A_V为12.5mm，因此显著大于管的内径。对于供给速率1m/秒，v_t必须为1m/秒。对于往返转动的锯齿形运动这对应于振幅A_L为50mm，振幅A_L为50mm对应于振荡角度θ大约为6°。根据公式(14)的周期条件容易满足，因为借助于公式(13)计算出的平均速率v_av只比v_t小2％。因此，在离心(视在)力的作用变得如此大以至于v_t的增加只对平均速率v_av产生边缘效应之前，缆的供给速率仍可以设置为相当高(直至一百数量级)。

在实际实现过程中，垂直方向上的理想自由落体运动和纵向方向上的锯齿形往返转动的结合基本上是机械变量。对于两个运动选择正弦近似更简单，因为对于正弦运动驱动机构通常较简单。对于同一周期p及同一垂直和纵向振幅A_V和A_L(见公式(3)和(6))，所述近似如下：

y＝A_Vsin(2πt/p)                          (15)

和

s＝A_Lcos(2πt/p)                          (16)

在图2中，这些分别表示为曲线sv和sl(虚线)。借助于公式(15)，法向力F_n满足下式：

F_n＝W|1-(π²/8)·sin(2πt/p)|              (17)

根据公式(17)的法向力F_n的曲线表示为示于图3中的曲线sf。为了比较，还加入了具有值0和2W的方波函数bf，该方波函数表示根据公式(8)和(9)的法向力，忽略离心(惯性)力。在第一半周期内，根据曲线sf的法向力不为零，但是平均值很低。借助于公式(16)和(6)，得出速率v满足：

v＝-v_t·1/2πsin(2πt/p)                  (18)

根据公式(18)的速率v的曲线表示为图4中的曲线sv，为了比较，同时示出了具有值±v_t的方波函数bv，±v_t是速率v的值，也忽略离心(惯性)力。图示出在向前(向后)方向上纵向看，在第二(第一)半周期内速率不总是等于+v_t(-v_t)，但是平均看等于+v_t(-v_t)。在向前方向上，摩擦明显较大，所以将给缆一个绝对的向前运动。通常，这将在某种程度上小于v_t。而且，如同已经指出的那样，在离心(视在)力开始对供给速率起反作用之前，v_t还可以选择得相当高(如果根据公式(6)适当地选择振幅A_L和周期p)。

参考图5、6、7和8，描述了实现上述插入方法的第一装置。为了这一目的，图5给出了整个装置的整体图，而其他图详细地示出了几个部件。在图5中，对应于图1中的几个部件具有相同的标号。缆5通过供给单元4从卷缆架6供给到卷管架1上的管2的自由端2.1内。管2通过夹具8固定到卷管架1上。管2的自由端2.1不连接，以便借助于联结器3从管2的管部分2.2旋转，联结器3连接到供给单元4上。在这方面，管2的自由端2.1通过具有圆柱形或眼形通道开口10的管引导件9从卷缆架6引导到供给单元4。卷管架1安装在托架7上，托架7刚性连接到轴11上。

托架7的周期性运动的垂直和纵向分量借助于马达13和惯性轮14产生。它们通过轴15、15a和15b连接到第一对振荡轮17、17a和第二对振荡轮18、18a。轴15a插入轴承16，轴承16由稳固基体(未示出)支撑。第一对振荡轮17、17a通过连接件19驱动连杆20。所述连杆可以通过飞镖形杆21和雌雄榫连接22在圆柱23上施加垂直振荡，圆柱23安装在轴11的轴部分11a的周围。通过具有沟槽24的凸缘结构(见图6)圆柱23把垂直振荡传递给轴11，同时位于圆柱23内的轴部分11a及整个轴11能够继续保持自由旋转。第二对振荡轮18、18a通过连接件25驱动连杆26，连杆26水平往复移动拉杆27。拉杆27固定到轴11的轴部分11a上，把所述往复运动传递给轴11，结果轴开始进行往返转动。轴11可旋转地容纳在圆柱28和29中，轴在其中也可以垂直运动。圆柱28与管引导件9一起安装在支架30上，支架30形成轴11和托架7的稳固基体，卷管架1安装在托架7上。圆柱29安装在稳固基体上，在轴部分11a的下方。在轴部分11a下方的圆柱内，垂直向下的运动可被弹性吸收。通过把第一对振荡轮17、17a中的连接件19相对第二对振荡轮18、18a中的连接件25适当定位(见图8)，实现托架7的垂直振荡和往返转动的相位错开四分之一周期。通过彼此相对调整两对轮能够预先调整相位。

为了中断管中(滞流的)空气的制动作用，可以在从供给单元4插入缆的同时，利用管2的自由端2.1通过压力(例如通过供给单元4的供给管4.2)供给流体，例如压缩空气，或者可以把空气从管的另一端抽出。

参考图9、10和11描述了实现插入方法的第二装置。图9示意性示出装置的整体，而其他两幅图详细示出了几个部件。对应于图1的几个零件还具有相同的标号。管2缠绕于其周围的卷管架1松弛地围绕平台42上的轴41放置，并固定在那(固定装置没有示出)。管2的自由端2.1也通过通道开口10连接到供给单元4上，通道开口10安装在轴41的端部41.1上。轴41垂直固定到基座43上，基座43连接到固定地基上。平台42最好是具有中心孔44的圆形，轴41通过中心孔44凸出。围绕轴41放置有螺旋弹簧45，螺旋弹簧45通过它的端部45.1和45.2分别固定到基座43上和平台42的下边，而且平台42弹性坐落在所述螺旋弹簧上，所述平台42上放置有卷管架1。螺旋弹簧45允许平台围绕轴41同时弹性垂直上下运动和(弹性)往复旋转运动。平台42具有垂直边46围绕它，所述垂直边46具有两个正好彼此相对的切口47。在两个切口中的每个中水平插入杆48，所述杆48偏心安装在轮49上。轮49中的每一个围绕框架部分51上的水平旋转轴50旋转安装，所述框架部分51连接到稳固基体上。轮49的水平旋转轴50彼此基本上在一条直线上。在操作过程中，以彼此相反的旋转方向(箭头P₁和P₂)同步驱动两个轮49(未示出驱动机构)。以如下方式共同调整轮，即杆48总是同时处于它们的最高和最低位置。在这方面，轮49把它们的(圆周)运动利用杆48和形成在边46上的切口47传递给平台42。每个切口47的周边由具有切口47的尺寸的平板52确定，所述平板52安装在边46的孔47a上方。切口47的周边大致呈具有水平边a和垂直边b的长方形(具有圆角以便更好地引导杆，见图10)。通过选择边a和b的尺寸，设定杆48与轮49的旋转轴50之间的固定距离，可以获得期望的垂直振幅A_V和纵向振幅A_L。这里应该注意，由于切口的这种形状，杆48在垂直和纵向方向不再刚好正弦驱动平台42。对于给定的平台42的总质量M，卷管架1和围绕它缠绕的管2，通过适当选择螺旋弹簧45的弹簧常数k，可以实现所述运动仍基本上是正弦的。弹簧常数k(即施加给弹簧的力与弹簧变形量之间的比值)以如下方式选择，即对于给定的总质量M和某一垂直振幅A_V，在不可忽略的部分周期内垂直周期性运动尽可能是自由落体运动。这是在如下条件下实现的：如果平台42(即杆)位于最高/中间/最低垂直位置，施加在螺旋弹簧45上的力必须分别为0/Mg/2Mg。这里，g仍是重力加速度。弹簧常数k满足下式：

k＝Mg/A_V                        (19)

如果满足了这些条件，质量-弹簧系统将在垂直方向表现为固有振荡，该固有振荡的不可忽略部分近似为自由落体运动。只需通过杆48对轮49施加小的力，以便使得振荡维持下去。终究，质量M垂直振荡过程中的加速度所需的大的力通过螺旋弹簧提供。而且，基本上不需要设置轮的转动时间(根据公式(3))，但是希望这样做而且也容易做到；当通过某一点时对轮施加小推力就已经足够了。

往返转动即纵向周期性运动与垂直振荡虽然具有四分之一周期的相位差，但是保持同步，并由同一个轮49实现。这就是为什么基本上仍需要由轮49通过杆48对平台42施加相当大的力。然而，螺旋弹簧可能也提供一个抗扭强度。该抗扭强度的大小与抗压缩强度成正比，依赖于螺旋弹簧的结构。基本上可以如下方式制造螺旋弹簧，即同一弹簧还具有扭曲常数，可以在纵向提供具有振幅A_L和相同周期的固有振荡。为达到这一目的，扭曲常数必须满足类似公式(19)的公式，用振幅A_L和平台与支撑管的卷管架的质量惯性矩代替振幅A_V和质量M。也可以使用复合弹性元件代替单个弹性元件，例如螺旋弹簧45，达到弹簧常数与扭曲常数之间正确的比值。通过适当选择质量M与惯性矩之间的比值也可以实现装置的最佳化。这可以通过例如向外移动平台42的质量实现，例如通过在边46中加增重物质53来向外移动平台42的质量(见图11的图(a))；或者相反通过向内移动质量实现，例如通过围绕平台42的中心孔44的增重物质54(见图11的图(b))。

基本上，如果为了周期性运动，轴41能够宽松配合地滑动通过平台42的孔44，而不倾斜，一个具有杆48的从动轮49就够用了。为了稳定平台的运动，在这方面，第二轮可以制成惯性轮。

如果在把缆插入管过程中可能出现停止，可以通过把轮49静止在最大纵向位移而停止旋转振荡。如果在切口47中有足够的自由空间(长方形平板52的边b的长度)，垂直振荡可以简单地“衰减”。

在上述参考附图5-11描述的实施例中，使用了驱动机构，该驱动机构把圆周运动变换为期望的周期性垂直运动和纵向运动。然而，如下驱动机构也可以，即把例如由液压驱动产生的分离线性运动变换为期望的周期性运动。例如，在图5所示的装置中，飞镖形杆21和拉杆27每个都可以枢轴地连接到不同的液压驱动的活塞杆的端部，液压驱动的圆柱部分连接到稳固基体上。两个液压驱动的操作应该对于周期和相位差保持同步。

参考图12和13，描述了实现插入方法的第三装置，该装置利用了液压驱动以便产生期望的运动。图12示出了沿通过中心轴(y轴)的垂直平面的装置的截面图，而图13示出了装置垂直于中心轴由图12中X-X表示的截面图。该装置包括具有主要为圆形的台面62和腿63的工作台61。垂直轴64固定安装在台面的中心。垂直轴64的上部64.1对准放置在台面上的卷管架1的中心。垂直轴64旋转安装在圆柱体65内，与中心轴同心。垂直轴64在两个轴承66上运转以便它相对于圆柱体65垂直固定。垂直圆柱体的下部65.1固定连接到第一液压驱动68的活塞杆67上，第一液压驱动68的圆柱部分69相对稳固基体处于固定的垂直位置。环状盘70通过轴承71旋转安装在垂直圆柱体65周围，但是相对稳固基体处于固定的垂直位置。盘70具有空隙72用于放置工作台61的腿63。空隙72被垂直导轨73以如下方式包围，即工作台61的腿63在空隙72内，工作台61只能在垂直方向相对盘70移动。盘具有延伸臂74，臂74枢轴地连接到第二液压驱动76的活塞杆75上，第二液压驱动76的圆柱部分77枢轴地连接到稳固基体上(图中只是象征性的示出)。当被液压驱动76驱动时(通过活塞杆75和延伸臂74)，盘被迫围绕中心轴(y轴)往返旋转运动，在这一旋转运动过程中盘带动着工作台61一起运动。同时，被第一液压驱动68驱动(通过活塞杆67和圆柱65)，工作台61被迫上下运动。在这种情况下，两个液压驱动68和76的操作也应该相对周期和相位差保持同步，以便在每个周期实现期望的自由落体运动。

Claims (25)

1.一种用于把缆形件插入长管形包层中的方法，所述缆形件后面简称为缆，所述长管形包层后面简称为管，所述长管形包层缠绕在支架内或周围，所述支架具有大体垂直的对称轴，所述方法包括下列步骤：

-把缆的初始端和一定长度的后续部分插入管的自由端，以及

-使支架经历周期性运动，所述周期性运动具有垂直分量和与缠绕管的纵向方向一致的纵向分量，

其特征在于垂直分量是上下运动，后面称为垂直振荡，该上下运动具有在每个周期的部分期间内实现无论如何近似自由落体运动的周期和振幅。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述支架的纵向运动是围绕支架垂直轴的往返旋转运动，后面称为振荡旋转。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于所述垂直运动的周期等于振荡旋转的周期，而且振荡旋转在自由落体运动过程中无论如何大致具有向后的旋转方向。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于当振荡旋转的旋转方向逆转变为向后方向时开始自由落体运动。

5.根据权利要求3或4的方法，其特征在于所述自由落体运动无论如何近似持续半个周期。

6.根据权利要求3、4或5的方法，其特征在于垂直振荡和往返转动无论如何近似为正弦运动。

7.根据权利要求1至6中任一项的方法，其特征在于从与自由端相对的开口端抽空所述管。

8.根据权利要求1至6中任一项的方法，其特征在于把压缩空气供给到管的自由端。

9.根据权利要求1至6中任一项的方法，其特征在于由引导装置把管的自由端从支架引导到缆供给单元，所述引导装置相对稳固基体位于固定位置上，大体上在垂直对称轴上。

10.一种用于把缆形件插入长管形包层中的装置，所述缆形件后面简称为缆，所述长管形包层后面简称为管，所述长管形包层围绕大体上相同的对称轴多圈缠绕在支架内或周围，所述装置包括：

-托架，所述支架可安装在所述托架上的一个位置，使得所述对称轴基本垂直；以及

-与托架连接的驱动装置，用于使得所述托架经历具有垂直分量和纵向分量的周期性运动；

其特征在于该装置还包括支撑装置，该装置可支撑该托架围绕所述大体上垂直的轴旋转和垂直移动；以及

所述驱动装置包括至少一个用于产生所述托架的周期性运动的驱动机构，所述周期性运动的垂直分量是上下运动，以后称为垂直振荡，具有在每个周期的部分期间内实现无论如何近似为自由落体运动的周期和振幅，所述周期性运动的纵向分量是围绕垂直对称轴的往返旋转运动，后面简称为振荡旋转。

11.根据权利要求10的装置，其特征在于所述支撑装置包括垂直旋转轴，该垂直旋转轴刚性连接到托架上，所述驱动装置包括两个驱动机构，两个驱动机构中的第一个与垂直旋转轴连接，用于周期性垂直上下移动垂直旋转轴，以便产生垂直振荡，两个驱动机构中的第二个与垂直旋转轴连接，用于周期性往返旋转垂直旋转轴，以便产生振荡旋转。

12.根据权利要求11的装置，其特征在于第一驱动机构通过具有沟槽的凸缘结构与旋转轴连接。

13.根据权利要求11或12的装置，其特征在于第二驱动机构通过拉杆与旋转轴连接，所述拉杆固定连接到旋转轴上。

14.根据权利要求11、12或13的装置，其特征在于第一和第二驱动机构把圆周运动变换为所述托架的周期性运动。

15.根据权利要求14的装置，其特征在于用于把圆周运动变换为它们各自垂直驱动轴运动的两个驱动机构由公共驱动轴驱动，使将要变换的圆周运动具有四分之一周期的相位差。

16.根据权利要求11的装置，其特征在于第一驱动机构包括具有活塞杆部分和圆柱部分的液压驱动，所述活塞杆和圆柱部分的第一部分固定安装在稳固基体上，第二部分同轴旋转地安装在旋转轴的下端。

17.根据权利要求11或16的装置，其特征在于第二驱动机构包括具有活塞杆部分和圆柱部分的液压驱动，所述活塞杆和圆柱部分的第一部分枢轴安装在稳固基体上，第二部分通过拉杆与旋转轴连接，所述拉杆固定连接到旋转轴上。

18.根据权利要求10的装置，其特征在于所述至少一个驱动机构把圆周运动转换为所述托架的周期性运动。

19.根据权利要求18的装置，其特征在于所述托架形成水平平台，所述支撑装置包括弹性件，该弹性件无论如何近似对准平台中心安装在平台下方，而且可围绕垂直轴垂直压缩和扭曲。

20.根据权利要求19的装置，其特征在于所述至少一个驱动机构包括围绕水平轴旋转驱动的轮，该轮通过雌雄榫结构偏心连接到平台的边上，使得轮的水平轴与弹性件的垂直轴无论如何大体在同一平面内。

21.根据权利要求20的装置，其特征在于驱动装置包括与所述至少一个驱动装置同类型的第二驱动装置，该第二驱动装置相对平台的垂直轴与所述至少一个驱动机构刚好相对地连接到平台的边上。

22.根据权利要求20或21的装置，其特征在于雌雄榫结构的孔大体上是具有垂直边和水平边的长方形，垂直边和水平边的长度调整为周期性运动的垂直分量和纵向分量的期望振幅比值。

23.根据权利要求19-22任一项的装置，其特征在于所述弹性件具有弹簧常数，该弹簧常数调整为垂直振荡的周期和振幅。

24.根据权利要求19-23任一项的装置，其特征在于所述弹性件具有扭曲常数，该扭曲常数调整为与垂直振荡具有相同周期的固有旋转振荡。

25.根据权利要求10-24任一项的装置，其特征在于该装置还包括安装在支架上方相对固定地基的固定位置上的引导件，并基本上在垂直对称轴上，用于把管的自由端引导到缆供给单元。

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