CN1289372C - 绕有多个紧密卷在一起的细长元件的卷轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种绕有两个或多个诸如钢缆的细长元件(14，16)的卷轴(10)，细长元件平行且多圈地绕在卷轴上。沿着每一细长元件的90%的长度上，在与卷轴(10)的轴线(18)平行的一条线上测量的两个相邻细长元件之间的距离s不大于10毫米。其优点是避免了诸如下垂的退绕问题和下游的加工问题。

Description

绕有多个紧密卷在一起的细长元件的卷轴

技术领域

本发明涉及一种绕有两个或多个细长元件的卷轴，所述细长元件平行并且多圈地绕在卷轴上。本发明还涉及一种提供这种卷轴的方法。术语“细长元件”是指其纵向尺寸大于横截面尺寸数百倍的元件。这种细长元件的常见例子是圆形或扁平的钢丝、钢缆、纺织纱线、铜绞线等。

背景技术

在已有技术中，用于在单一卷轴上卷绕多个诸如线、缆或绳等细长元件的装置和设备是公知的。

作为一个例子，当制造带有钢缆的橡胶复合物、例如轮胎时，经常从卷轴架上抽拉钢缆，所述卷轴架包括很多数量的卷轴，例如在某些实施例中是20至150个，而在其它实施例中是500至1000个。大量的钢缆被平行导向，以插入到两橡胶层之间。这种系统的缺点是，用满卷的卷轴替换空卷轴需要很多时间。采用多绕组的卷轴，即在一个卷轴上卷绕多条钢缆，能够减少卷轴架上的卷轴数量，并且提高使用这种卷轴架的灵活性。

但是，多个细长元件从这种单卷轴上的同时退绕可能很困难，并且对多个细长元件的后续平行加工可能产生无法接受程度的断裂和加工问题。

在后续处理期间，退绕的困难和加工问题以及断裂可能是由于细长元件在卷绕过程中的直径发生变化，或者可能是由于细长元件在卷绕过程中缠绕，或者可能是由于细长元件在卷轴上具有不同的长度，虽然它们在同样的时间绕在同一卷轴上。其它在退绕操作中的困难是由于在卷绕期间，各个细长元件中的拉力不同。

GB-B-1163983公开了一种用于在单一卷轴上卷绕多个细长元件的方法，其目的是使细长元件的卷绕长度基本保持相互相等，尽管细长元件的直径有不同。这种用于获得基本相同长度的方法能随着直径的增加而增加细长元件中的拉力，以减小卷绕直径，并且随着减小的直径而减小细长元件中的拉力，以增大卷绕直径。在卷轴的上游还安装有一个分离梳，用于避免相邻细长元件的松开。

EP-A-0780333公开了一种用于在一个卷轴上缠绕多个细长元件的装置，其中细长元件中的拉力基本保持恒定并且相等。为了获得恒定和相等的拉力，该装置包括下述部件：

-一组独立驱动的绞盘，每一绞盘用于要缠绕的每一单独细长元件；

-一个单独的卷轴，多个细长元件要缠绕在其上；

-第一监测装置，用于测量多个细长元件的一股中的每一独立细长元件的拉力；

-第一控制装置，用于独立控制那个驱动一股细长元件的绞盘的旋转速度，使得所述拉力基本保持恒定并且基本相互相等。

在卷绕在卷轴之前，采用梳子来防止线绳相互缠绕以及相互跨越。

因此，已有技术提供了在要卷绕的细长元件中保持长度相等和拉力恒定的两种方案。

尽管提供了这些方案，在同时对多个细长元件退绕时，在确定的情况下仍有些问题产生。特别是在退绕时，一些细长元件表现出不能接受的下垂。这些下垂可能导致细长元件与相邻元件的缠绕，或者当这些元件拖到退绕工作间的地板上时，可能会磨损或者受污染。其它问题是最终产品、例如带有细长元件的橡胶带可能呈现出不可接受的褶皱。

发明内容

本发明的目的是避免已有技术的缺点。

本发明的另一个目的是尽可能减少退绕产生的问题。

本发明的再一个目的是尽可能减少在多个细长元件的退绕过程中产生的下垂。

本发明的另一个目的是避免最终产品产生褶皱。

根据本发明的第一方面，提供了一个绕有两个或多个细长元件的卷轴，所述细长元件平行并且多圈地绕在卷轴上。沿着每一细长元件的90％的长度上，在与卷轴轴线平行的线上测量的两个相邻细长元件之间的距离不大于10毫米，最好不大于8毫米，例如不大于5毫米。

实际上，本发明人已知卷绕在卷轴上的相邻细长元件之间的距离是一个重要参数。不仅要以基本相同的拉力卷绕细长元件、并以基本相同的长度将细长元件卷绕在卷轴上，还要使细长元件尽可能地相互靠近卷绕而又不缠绕。如下文所述，两个相邻细长元件之间的距离越大，在退绕的细长元件中的拉力差产生的危险性越大，即使细长元件在相同的拉力和相同的长度下卷绕。在退绕的细长元件中产生的拉力差越大，在一个或多个细长元件中产生下垂的危险性越大，在最终产品中产生褶皱的危险性也越大。

细长元件可以是钢元件，例如钢丝或钢缆。

在本发明的一个特定实施例中，提供了一种卷轴，其中一条钢缆包括钢丝，大部分钢丝都在第一扭转方向上扭转，而另一条钢缆也包括钢丝，大部分钢丝都在第二扭转方向上扭转。第二扭转方向与第一扭转方向相反。

最好，卷轴包括两条卷绕在卷轴上的钢缆。一条钢缆主要在S方向上扭转，而另一条钢缆主要在Z方向上扭转。

根据本发明的第二方面，提供一种当从单一卷轴上对多个细长元件退绕时减小下垂的方法。该方法包括以下步骤：

a)提供一个卷轴；

b)将多个细长元件平行并且多圈地绕在卷轴上，使得沿着每一细长元件的90％的长度上，在与卷轴轴线平行的线上测量的两个相邻细长元件之间的距离不大于10毫米。

在该方法的优选实施例中，多个细长元件被引导到卷轴上游的一个公共滑轮上，以尽可能地减小卷轴上的两个相邻细长元件之间的距离。该公共滑轮尽可能地靠近卷轴。

最好，在公共滑轮的上游，多个细长元件保持相互分离，以避免细长元件相互缠绕。

公共滑轮最好具有一个平槽，最好该平槽的宽度大于多个细长元件的直径之和。这能使减小距离s的效果达到最好，同时仍能避免两个相邻细长元件之间发生缠绕。

附图说明

现在将参照附图对本发明进行详细描述，其中：

-图1示出一个根据本发明第一实施例的卷轴；

-图2示出一个根据本发明第二特定实施例的卷轴；

-图3是解释本发明工作方式的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明第一方面的第一实施例的一个卷轴10。卷轴10带有两个法兰12’和12”。在卷轴10上有两条平行卷绕并相互靠近的钢缆14和16，它们均在S方向上扭转。在与卷轴10的轴线18平行的一条线上测量的距离s小于5毫米。

图2示出根据本发明第一方面的第二特定实施例的一个卷轴10。卷轴10带有两个法兰12’和12”。在卷轴10上有两条平行卷绕并相互靠近的钢缆14和20，钢缆14在S方向上扭转，钢缆20在z方向上扭转。在与卷轴10的轴线18平行的一条线上测量的距离s小于5毫米。当在橡胶轮胎领域中的卷轴架上采用本发明这一特定实施例所述的卷轴时，S缆绳和Z缆绳将一个紧邻另一个地置于一个橡胶-钢缆复合层中。如果卷轴架上的所有卷轴都是根据本发明的卷轴，则在整个橡胶-钢缆复合层中，S缆绳和Z缆绳的数量平均相等。在整个复合层中，S缆绳也可以平均地替换为Z缆绳。在这种结构中，施加在S缆绳上的任何残余扭曲都可能平均地补偿施加在Z缆绳上的任何残余扭曲，使得即使切断橡胶-钢缆复合带，也不会产生卷绕。在本发明中，术语“残余扭曲”定义为：如果一定长度的钢缆的一端可以自由转动，则残余扭曲的数值等于所计得的转数。在一个橡胶-钢缆复合带中，在所有钢缆上的不平衡的残余扭曲是产生卷绕的公知主要原因。避免这种不平衡将降低卷绕的危险性。并且，如上所述，避免这种卷绕将利于这些条带的自动处理。在这种结构中，在切断的带中的钢缆平均没有残余扭曲就足够了。结果是，不再需要在扭转步骤中精心调整每一单独的钢缆上的残余扭曲的数值。这将明显地减少所需的昂贵设备，特别是可以取消自动扭转控制系统。

图3解释了本发明的基本工作方式。卷轴10绕有两条钢缆14、16。在两条钢缆14和16之间有一距离s，该距离是沿与卷轴10的轴线18平行的一条线上测量的。两条钢缆14、16卷绕在卷轴10上并被导向穿过单一的固定孔22。钢缆14’和16’示出左侧法兰12’的情况，钢缆14”和16”示出右侧法兰12”的情况。

为了便于下面的计算，假定距离s在退绕过程中保持为常数。

也是为了便于计算，假定孔22离卷轴10的距离为y＝3000毫米，离右侧法兰12”的延长线的距离为x ＝0毫米。

卷轴宽度b等于153毫米。

另外，假设钢缆是2×0.30型，这样，横截面A等于0.141372平方毫米。

l₁是退绕的钢缆14’的长度，l2是退绕的钢缆16’的长度，l3是退绕的钢缆14”的长度，l₄是退绕的钢缆16”的长度。

根据上述假设，及钢缆间距离s的值为10毫米，可得到不同长度l₁、l₂、l₃和l₄的下述值：

$l_1=\sqrt{y^2+{(b-x)}^2}=3003.899\mathrm{mm}$

$l_2=\sqrt{y^2+{(b-x-s)}^2}=3003.406\mathrm{mm}$

$l_3=\sqrt{y^2+{(x-s)}^2}=3000.017\mathrm{mm}$

$l_4=\sqrt{y^2+x^2}=3000.000\mathrm{mm}$

长度差的差值，即左侧法兰12’处的长度差和右侧法兰12”处的长度差之间的变化是：

            (l₁-l₂)-(l₃-l₄)＝0.476067毫米

这种长度差的变化导致了拉力差的变化，即

当钢缆间距s不是0毫米时，退绕的钢缆14和16之间的长度差将在退绕操作期间连续变化，这导致退绕的钢缆14和16上的拉力差发生变化。

这种拉力差的变化取决于距离s，并且随着距离s增加而增大，其值可以从下表中获得。

                表：根据距离s的拉力差

            S(mm)        Δσ(牛顿)

                0                 0

              0.5          0.239236

                1          0.476904

              1.5          0.713005

                2          0.947537

              2.5          1.180502

                3          1.411899

              3.5          1.641728

                4           1.86999

              4.5          2.096683

                5          2.321809

              5.5          2.545366

                6          2.767356

              6.5          2.987777

                7          3.206631

                7.5               3.423917

                  8               3.639634

                8.5               3.853784

                  9               4.066365

                9.5               4.277379

                 10               4.486824

               10.5               4.694701

                 11                  4.901

根据施加在卷轴上的退绕拉力，即可以从400克(＝3.924牛顿)到3千克(＝29.43牛顿)进行变化，可以记录下直到0.5米甚至更大的明显下垂。每次当一个细长元件中的拉力变为0时，下垂就会发生。更准确地说，当施加给卷轴的退绕拉力(各个细长元件的退绕拉力之和)与各个细长元件之间的拉力差之间的差值小于0时，其中一个细长元件将形成下垂。

上述模拟和计算公式表明，使相邻细长元件之间的距离s尽可能地小是很重要的。

由相同类型的细长元件构成了底层，底层是粗糙的。这样不可能总是在卷绕期间保持距离s为一常数。尽管如此，也应采取措施使相邻细长元件之间的距离保持尽可能地小。

Claims (11)

1.一种绕有两个或多个细长钢元件的卷轴，所述细长钢元件平行并且多圈地绕在所述卷轴上，其特征在于，沿着每一细长钢元件的90％的长度上，在与卷轴的轴线平行的一条线上测量的两个相邻细长钢元件之间的距离不大于10毫米。

2.如权利要求1所述的卷轴，其特征在于，所述距离小于5毫米。

3.如权利要求1所述的卷轴，其特征在于，所述钢元件是钢丝。

4.如权利要求1所述的卷轴，其特征在于，所述钢元件是钢缆。

5.如权利要求4所述的卷轴，其特征在于，一条所述钢缆包括钢丝，大部分钢丝在第一扭转方向上扭转，另一条所述钢缆包括钢丝，大部分钢丝在第二扭转方向上扭转，所述第二扭转方向与所述第一扭转方向相反。

6.一种从单一卷轴上退绕多个细长钢元件时减小下垂的方法，该方法包括以下步骤：

a)提供一个卷轴；

b)将多个细长钢元件平行且多圈地绕在所述卷轴上，使得在沿着每一细长钢元件的90％的长度上，在与卷轴的轴线平行的一条线上测量两个相邻细长钢元件之间的距离不大于10毫米。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

将多个细长钢元件引导到卷轴上游的一个公共滑轮上。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

在所述公共滑轮的上游，使多个细长钢元件保持相互分离。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述公共滑轮具有一个平槽。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述平槽的宽度大于多个细长钢元件的直径之和。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述平槽的宽度大于多个细长元件的直径之和。

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