用于濾除金屬線中的缺陷的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】公開了一種設(shè)備，所述設(shè)備可安裝在現(xiàn)有卷線機或拉線機上，能濾除金屬線例如鋼線中的缺陷。所述設(shè)備包括處于第一絞盤（206）與第二絞盤（212）之間機械力路徑中的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器。在使用期間，所述第二絞盤（212）的外圓周速度大于所述第一絞盤（206）的外圓周速度。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器可位于第一（或第二）軸和與所述第一（或第二）軸相關(guān)聯(lián)的絞盤之間、位于第一絞盤與第二絞盤之間、或位于第一絞盤和第二絞盤各自的軸之間。通過使用可調(diào)式磁性聯(lián)軸器，可任意地調(diào)節(jié)在線材從第一絞盤被引導(dǎo)到第二絞盤時施加在線材上的測試力。所述設(shè)備還可實施為能容易地安裝在卷線機或拉線機上的獨立單元。所述設(shè)備可由從第二絞盤拉出的線材驅(qū)動。
【專利說明】用于濾除金屬線中的缺陷的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)備，用于在拉線期間或之后濾除金屬線(優(yōu)選鋼線)中的線材缺陷。所述設(shè)備可以實施為現(xiàn)有拉線機的附加設(shè)備，或者可以將所述設(shè)備放置在卷線機上，以便在復(fù)卷期間檢測損傷、弱點或其他線材缺陷。還公開了操作并調(diào)節(jié)所述設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬線，尤其是高強度(超過2500N/mm2)、細徑(比0.30mm細)鋼線，越來越多地應(yīng)用于各種應(yīng)用。它們的應(yīng)用不再局限于用于對例如卡車輪胎進行加強的鋼簾線，在這種應(yīng)用中，鋼線增強輪胎帶束層的剛度或者增強輪胎胎體的強度。高強度、細徑的線材已用在以下應(yīng)用中:用于增強電梯轎廂提升帶的鋼簾線；機械應(yīng)用，例如加強同步帶；甚至用作鋸線來鋸切貴重的、硬而脆的材料。
[0003]制備高強度和細徑的鋼線帶來了許多特殊問題。低強度、粗徑的線材(例如用于制備起重機吊索的線材)對原材料缺陷要寬松得多。例如，盤條中存在的不可變形的夾雜物對粗的低強度線材的影響要小于對細的高強度線材的影響，因為不可變形的夾雜物相對于線材總截面所占的面積在粗的低強度線材中比在細的高強度線材中要小得多。由于在拉線過程中的線材斷裂，這種夾雜物會導(dǎo)致生產(chǎn)損失，當這種夾雜物被忽視地通過檢驗并且存在于最終產(chǎn)品中時甚至?xí)斐筛鼑乐氐暮蠊＠?，電梯提升帶中的斷線會使具有該斷線的提升帶過早報廢，因為線頭會開始脫出提升帶。在線鋸切中，意外的線斷裂會導(dǎo)致過程完全停止，并且損失寶貴的時間和材料。
[0004]因此 申請人:的座右銘是“把斷裂保留在Bekaert”，S卩，最好是在線材生產(chǎn)過程中或之后不久檢測并消除線材中的弱點，而非讓消費者或最終用戶面臨損失或者甚至安全問題。
[0005]已經(jīng)有用于檢測線材的內(nèi)部損傷或表面損傷的系統(tǒng)(大部分這些系統(tǒng)基于磁感應(yīng)測量)，但是這些系統(tǒng)僅僅標示是否有問題，而不會消除問題。消除問題最好是通過弱點處的斷裂而濾除所有的弱點來實現(xiàn)。這可以通過以下來實現(xiàn):通過使整個長度的線材連續(xù)經(jīng)過測試裝置，使線材在一定測試長度上經(jīng)受最小測試張力。那么，在測試過程中發(fā)生的每處斷裂就免除了消費者或最終用戶最終遇到的斷裂。
[0006]已經(jīng)描述了使線材在拉拔之后不久連續(xù)進行“在線拉伸測試”的設(shè)備。參見例如JP2000167618，其中，線材在兩個槽輪上引送，一個固定并且另一個可動，非常像滑輪組系統(tǒng)。通過靜負載、氣動或液壓致動系統(tǒng)，在可動的槽輪上施加負載，從而在線材中產(chǎn)生拉應(yīng)力。施加的拉應(yīng)力水平介于使用期間施加在線材上的張力(當涉及鋸線時，這是通過鋸機施加在鋸線上的張力)與線材斷裂載荷的達約70%之間。
[0007]JP2007118067中描述了同一機械原理的替代應(yīng)用。通過把力的水平增大到線材斷裂載荷的40%至90%之間，據(jù)稱可以減小線材中的拉伸殘余應(yīng)力。
[0008]這種槽輪系統(tǒng)的問題在于它們在拉線機或線材復(fù)卷機之后需要空間。用于控制張力大小的張緊控制系統(tǒng)也會占用比所期望更大的空間。因此發(fā)明人尋求占用更小空間的解決方案，這種解決方案可以容易地改裝在現(xiàn)有的拉線機和/或卷線機上，并且其中，張力控制也很簡單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的主要目的是提供一種設(shè)備，所述設(shè)備通過在缺陷處產(chǎn)生斷裂來濾除拉拔后的金屬線(優(yōu)選鋼線)中的缺陷，使得缺陷不會到達消費者或最終用戶。又一個目的是提供一種設(shè)備，所述設(shè)備緊湊且能夠容易地改裝在現(xiàn)有的拉線機和/或卷線機上。另一個目的是提供一種控制簡單的系統(tǒng)。本發(fā)明的最后一個目的是提供一種操作所述設(shè)備的方法。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，要求保護一種設(shè)備。所述設(shè)備包括兩個絞盤。在本申請中，“絞盤”是具有平坦表面的槽輪(想象筒體)，上面纏繞線材的完整圈或部分圈，用于通過線材與表面之間的摩擦來將力傳遞到在所述表面上行進的線材上。絞盤的平坦表面限定一定的直徑。這些絞盤固定地或可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸上并可以在軸上旋轉(zhuǎn)?！肮潭ǖ亍钡囊馑际窃谳S與絞盤之間不能相對旋轉(zhuǎn)，“可旋轉(zhuǎn)”的意思是絞盤與軸之間能相對旋轉(zhuǎn)。
[0011]所述設(shè)備包括:具有第一絞盤直徑Dl的第一絞盤，安裝在第一軸上；以及具有第二絞盤直徑D2的第二絞盤，安裝在第二軸上。術(shù)語“第一”和“第二”意味著順序，“第一絞盤”應(yīng)當是在使用期間線材在進一步行進(可以是經(jīng)滑輪、槽輪和其他裝置)到第二絞盤(線材在第二絞盤之后離開所述設(shè)備)之前首先到達的絞盤。這些軸本身是可旋轉(zhuǎn)的，并且可以是從動的或非從動的?！皬膭印钡囊馑际菑膮⒄障迪蜉S(例如，通過直驅(qū)電機、皮帶、蝸輪蝸桿、齒輪箱或任何其他種類的轉(zhuǎn)矩傳動裝置)上施加旋轉(zhuǎn)動力(即，轉(zhuǎn)矩)?！胺菑膭印钡囊馑际禽S在任何時候都可以自由旋轉(zhuǎn)，例如，因為軸相對于參照系安裝在軸承上。
[0012]在使用期間，軸以角速度(表示為“弧度每秒”)轉(zhuǎn)動(在非從動軸的情況中)或被轉(zhuǎn)動(在從動軸的情況中)，第一軸角速度W1，并且第二軸角速度W2。選擇角速度和直徑，使得在不存在任何線材的情況下第二絞盤的圓周速度大于第一絞盤的圓周速度，或者D2XW2/2大于Dl XW1/2，因此D2XW2也大于Dl XWl。角速度可以分別地施加在各軸上，例如，兩個軸被各自的電機以限定的角速度Wl和W2驅(qū)動。更優(yōu)選的是，兩個軸的角速度以固定的傳動比Wl:W2彼此耦聯(lián)。如果以角速度Wl驅(qū)動第一軸，那么第二軸會以角速度W2轉(zhuǎn)動，或者反之亦然。特別優(yōu)選的實施例是，沒有軸是從動的，而是兩個軸以固定的齒輪傳動比W1:W2彼此耦聯(lián)。以此方式，所述設(shè)備能夠作為由被拉動經(jīng)過的線材驅(qū)動的獨立單元被引入到現(xiàn)有的線材路徑中。
[0013]所述濾除設(shè)備的特征在于，所述第一絞盤或第二絞盤之一固定地安裝到對應(yīng)的第一軸或第二軸上，并且，所述第二絞盤借助于轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器與第一絞盤聯(lián)接。
[0014]所述設(shè)備的工作原理如下:隨著線材進入裝置中，線材以在第一絞盤上卷繞成線材圈的形式被保持在第一絞盤上。線材保持足夠的張力(詳見下文)，使得線材與第一絞盤之間不發(fā)生打滑。然后線材被引導(dǎo)到第二絞盤上，第二絞盤的圓周速度(W2XD2/2)至少大于第一絞盤的圓周速度(W1XD1/2)。在第二絞盤上也纏繞足夠多的圈，使得不會發(fā)生打滑。
[0015]如果第二軸與第二絞盤之間的聯(lián)接是剛性的(這是本發(fā)明不排除的先驗)，這會導(dǎo)致線材的伸長率e 為((W2XD2/W1XD1)-1)。如果此伸長率大于線材的最大斷裂伸長率At，那么線材就會斷裂。由于At通常不是非常大(對于預(yù)想的這種鋼線來說一般小于3%)，所以需要很好地控制W2XD2/W1XD1的比值。[0016]還存在的問題是，當施加固定的伸長率時純粹基于摩擦來施加，摩擦?xí)Q于線材特性、絞盤的表面和表面條件、甚至環(huán)境條件(例如溫度和濕度)而變化。絞盤上線材的冷卻會導(dǎo)致例如熱收縮，這會疊加在絞盤施加的伸長率上。這與例如摩擦穩(wěn)定(線材浸在流體潤滑劑中，使絞盤冷卻并處于恒定溫度)并且由拉拔模施加伸長率的濕式拉線機中發(fā)生的情形相反。
[0017]發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過在第一絞盤與第二絞盤之間引入轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器，極大地解決了對摩擦的敏感性以及對通過W2XD2/W1XD1的比值來控制施加的伸長率的需要。這種聯(lián)軸器的存在會在從第一絞盤行進到第二絞盤的線材上產(chǎn)生恒定的力，并且不必再在線材上施加恒定的伸長率。此外，簡單調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置就能在線材上施加大于0且小于或等于F0s的任何張力，F(xiàn)0s等于AEe ，其中，A是截面積，并且E是線材的模量。
[0018]另一個好處是，(W2XD2/W1XDO-1可以選擇為基本上高于線材的總伸長率At。通過將聯(lián)軸器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持在固定聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩以下，不會有在線材上施加過大伸長率的風(fēng)險。
[0019]由于存在轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置，第二絞盤上的線材的線速度會大于第一絞盤上的線材的線速度。差值取決于W2XD2/W1XD1的比值。第二絞盤上的線材的線速度V2僅僅稍微大于第一絞盤上的線材的線速度VI。線速度V2/V1的比值等于伸長率加I ( e +1)，伸長率是線材張緊的結(jié)果。所以在使用期間無論是否存在線材，第二線速度都大于第一線速度。
[0020]沿著將第一絞盤機械地連接到第二絞盤的軸、皮帶或齒輪所形成的力路徑，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器可以位于不同的位置。該力路徑與在使用期間線材所形成的力路徑平衡。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器的優(yōu)選位置是:
[0021]`轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器位于第二軸與第二絞盤之間；或者
[0022]`轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器位于第一軸與第一絞盤之間；或者
[0023]`轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器位于第一軸與第二軸之間；或者
[0024]`轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器位于第一絞盤與第二絞盤之間。
[0025]轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器優(yōu)選是可調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)可以以分立的步驟進行或者可以是連續(xù)進行。
[0026]可用的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器是簡單的摩擦聯(lián)軸器，其中，使用法向受控力將摩擦體(例如，環(huán)式制動墊)推到制動盤上。這里的問題是制動墊的磨損、產(chǎn)生的熱量以及難以控制產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。其他轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器是粉末聯(lián)軸器，其中，轉(zhuǎn)矩通過盤片之間的粉末(通常是金屬粉末)傳遞，盤片被受控的法向力擠壓在一起。如果粉末是鐵磁粉，那么粉末的表觀粘度可以通過例如電磁線圈(電磁粉末聯(lián)軸器)產(chǎn)生的磁場進行控制。也可以使用流體聯(lián)軸器，其中，幾對盤片(例如，連接到絞盤上的偶數(shù)個盤片，連接到第二軸上的奇數(shù)個盤片)之間的流體傳遞轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩的傳遞可以是由于粘度變化(粘性流體聯(lián)軸器)，亦或通過葉輪-轉(zhuǎn)輪的渦輪組合來交換動量。
[0027]然而，到目前為止，最優(yōu)選的聯(lián)軸器是磁性聯(lián)軸器。在磁性聯(lián)軸器中，固定在例如軸上的交變磁極永磁體環(huán)(目前的高性能磁體，例如，基于釹-鐵或釤-鈷的磁體)以一間隙與固定在對應(yīng)的絞盤驅(qū)動孔中的交變磁極永磁體環(huán)間隔開。當轉(zhuǎn)矩作用在軸上或絞盤上時，該轉(zhuǎn)矩會通過磁場分別傳遞到絞盤和軸上。磁體的數(shù)量會決定傳遞的順暢性(磁體越多，傳遞越順暢)。由于永磁體的磁場強度隨著距離的增大而快速減小，所以傳遞的轉(zhuǎn)矩量取決于間隙的寬度。因此，借助于簡單的間隙調(diào)節(jié)實現(xiàn)了對產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。從而不需要對法向力進行控制，這使得磁性聯(lián)軸器成為最優(yōu)選的聯(lián)軸器。在間隙中，可以有真空、或空氣、或流體、或分離器盤片或軸套。
[0028]基本上有兩種設(shè)計:軸向設(shè)計，其中，磁場線平行于旋轉(zhuǎn)軸(在這種情況下磁體布置在盤片上)；或者徑向設(shè)計，其中，磁體的磁場線沿著徑向。在這種情況下，一個磁體環(huán)安裝在另一個磁體環(huán)內(nèi)。徑向設(shè)計是最優(yōu)選的，因為這允許在軸與絞盤之間容易地安裝聯(lián)軸器。
[0029]軸優(yōu)選位于彼此平行的平面內(nèi)。更優(yōu)選地是，軸彼此平行。可替代或可附加地，優(yōu)選的是軸和絞盤被布置成使得到達絞盤表面上的線材以及從絞盤表面離開的線材處于與軸垂直的平面上。當軸平行時，這意味著兩個絞盤位于同一平面內(nèi)，假定線材路徑中不存在偏轉(zhuǎn)器(例如，槽輪或輥)。這使得在兩個軸之間的固定齒輪傳動更容易實現(xiàn)，因為齒輪可以位于軸之間并處于與絞盤的平面平行的平面內(nèi)。這些軸還可以共軸，即，一個軸在另一個軸內(nèi)，其中，另一個軸采用空心軸的形式。
[0030]最優(yōu)選的實施例是第一軸和第二軸合為一體并且是同一個軸，即，僅有一個軸。這種形式的第一個優(yōu)點當然是節(jié)省了軸。第二個優(yōu)點是傳動比W1:W2自動固定為1:1。第三個優(yōu)點是節(jié)省空間。第四個優(yōu)點是這種方式能夠使用濾除設(shè)備來改造已經(jīng)存在有絞盤的現(xiàn)有機器，例如，拉線機和/或卷線機。該單個軸可以是從動的或非從動的。從動軸例如可以是拉線絞盤或卷線機絞盤的驅(qū)動軸。特別優(yōu)選的實施例是該單個軸是非從動的。這樣就可以在線材路徑上引入所述設(shè)備作為獨立單元。然后，所述設(shè)備由被拉動經(jīng)過所述設(shè)備的線材驅(qū)動，并且仍然起到缺陷濾除器的作用。
[0031]為了在這個單軸實施例中從第一絞盤引導(dǎo)線材到第二絞盤，可以在線材路徑上引入一個或多個換向輥。原則上一個換向輥就足夠。經(jīng)由換向輥，線材從第一絞盤引導(dǎo)到第二絞盤上。優(yōu)選地，引入換向輥使得不會在線材上產(chǎn)生反向彎曲。從而在線材路徑上順著線材來看，彎曲部總是在同一方向上。反向彎曲會在線材上引起扭曲。
[0032]通過制動或驅(qū)動換向輥，可以引入額外的張力控制。如果以大于W1XD1/2的線速度驅(qū)動換向輥，那么線材在第一絞盤與換向輥之間會受到額外張緊，并且換向輥與第二絞盤之間的張力會減小。可替代地，換向輥可以被制動，在這種情況下，換向輥與第二絞盤之間的張力增大，而第一絞盤與換向輥之間的張力減小。
[0033]一個好的替代實施例是存在兩個輥。第一輥與第一絞盤相關(guān)聯(lián)，第二輥與第二絞盤相關(guān)聯(lián)。兩個輥可以彼此獨立地轉(zhuǎn)動。輥的功能是防止絞盤上后續(xù)的線材圈彼此干涉。通過在輥和相關(guān)聯(lián)的絞盤上穿導(dǎo)線材圈，單個絞盤上的后續(xù)線材圈延展并且在行進期間不會彼此干擾。通過將換向輥軸放置成與所述單個軸成小角度(但是兩者仍然在同一平面中)可以進一步影響延展。
[0034]在另一優(yōu)選的實施例中，在所述設(shè)備的線材路徑中引入矯直裝置。矯直裝置或“矯直機”是基本上單個平面內(nèi)的一系列槽輥，其中，在該平面內(nèi)的反復(fù)反向彎曲將在線材上產(chǎn)生所需的殘余應(yīng)力。使用矯直機的目的各不相同:引入矯直機以便使線材具有一定的造型(造型是當線材自由下垂時所具有的大致曲率);或正相反，使線材變直。矯直機還可以用于影響線材上的殘余內(nèi)應(yīng)力。例如，已知表面上的壓應(yīng)力能提高線材的抗疲勞強度。這方面的內(nèi)容參見US4，612，792。另一個用途是通過將槽輥放置在參考平面的略上方或略下方而在線材或者甚至簾線上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。矯直機通常是組合使用的:不同的矯直機串聯(lián)布置，與參考平面之間形成角度(例如，垂直)，而線材基本上沿著這些平面的交線對準。
[0035]矯直機的功能錯綜復(fù)雜。然而，矯直機正確工作的重要參數(shù)是穿過矯直機的線材的張力必須是恒定的，并且優(yōu)選地是可控制的。這通過上述設(shè)備來實現(xiàn)。通過將矯直機放置在第一絞盤與第二絞盤之間的線材路徑中，矯直機的功能得到了極大地提高并且不容易發(fā)生變化。
[0036]線材路徑可以分成多個區(qū)。入口區(qū)，即可以延伸到換向輥(如果存在)上的第一絞盤上的線材圈?！叭肟趨^(qū)”中的線材以線材的入口張力T1 (即，絞盤之前的張力)進入，并且張力在“張緊區(qū)”升高到張力T2。在“張緊區(qū)”中，線材離開第一絞盤并且到達第二絞盤，從而可經(jīng)過換向輥。在“張緊區(qū)”中，張力處于由轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器引起的張力并且受到控制。最后，線材經(jīng)“出口區(qū)”的線材圈出來。在“出口區(qū)”中，線材以張力T2進入并且以出口張力T3出來，出口張力T3可大于T2，但優(yōu)選地小于T2。出口區(qū)始于線材進入第二絞盤、可延伸到換向輥上并且從第二絞盤出來的區(qū)域。
[0037]矯直機可以位于入口區(qū)、張緊區(qū)或出口區(qū)。矯直機最好位于張緊區(qū)，因為張力在這個區(qū)是穩(wěn)定的且可控制的。在入口區(qū)內(nèi)，張力可以在T1與T2之間變化，并且取決于線材圈的位置以及線材與絞盤之間的摩擦?？拷肟趨^(qū)末端的線材圈的張力會更接近T2，在入口區(qū)起始處的線材圈具有接近T1的張力。在適當變更的情況下，在出口區(qū)會出現(xiàn)同樣的效果:張力取決于線材圈的位置以及線材與絞盤之間的摩擦可以在T2與T3之間變化。
[0038]當矯直機位于張緊區(qū)時，有必要增設(shè)換向輥，以便線材容易穿過矯直機。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包括上述濾除設(shè)備的拉線機。這種拉線機可以是干式拉線機(當線材被拉過拉拔模時用粉狀皂來潤滑)，或者可以是濕式拉線機(模夾具中的模浸沒在液體潤滑劑中)。在任一種情況下，濾除設(shè)備位于最后的拉拔模之后(本申請中，“最后的拉拔?！笔蔷哂凶钚≈睆降哪！Ｍx詞是“頭?！?并且不需要任何潤滑，因為足夠的摩擦對所述設(shè)備的正確工作很重要。
[0040]特別優(yōu)選的實施例是第一絞盤對應(yīng)于最后模具之后的牽引絞盤，S卩，拉動最終直徑的線材通過最后模具或頭模的頭絞盤。第一軸則與頭絞盤的軸相對應(yīng)。第二絞盤可以安裝在第二軸上，所述第二軸以與第一軸成固定的傳動比轉(zhuǎn)動?；蛘?，甚至更優(yōu)選地是，第二絞盤也安裝在第一絞盤的軸上，所述第一絞盤的軸是頭絞盤的軸。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，要求保護一種包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的濾除設(shè)備的卷線機。卷線機通常具有放線區(qū)段(用于輸出線材)和卷取單元(用于將線材纏繞在支架上)。濾除設(shè)備可以容易地改裝到現(xiàn)有的卷線機上。在特別優(yōu)選的實施例中，不需要驅(qū)動器來使設(shè)備工作。絞盤借助于被拉動通過的線材來轉(zhuǎn)動。當然，最后的卷取單元必須能輸出足夠的動力，以使絞盤轉(zhuǎn)動并且克服轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，描述了一種通過使用根據(jù)本發(fā)明第一方面的設(shè)備來濾除鋼線中的缺陷的方法。首先，比如以張力T1將測試線材供應(yīng)到所述設(shè)備(從放線軸、拉線機或用于產(chǎn)生線材或處理線材的任何其他已知裝置)。線材在第一絞盤上卷繞第一個一圈或多圈。當線材回到線材在絞盤上的出發(fā)點處時就完成了一圈。如果線材路徑中存在矯直機，那么可以引導(dǎo)線材通過所述矯直機。然后線材通過在第二絞盤上卷繞第二個一圈或多圈而按照線材路徑前進。線材以張力T3從第二絞盤被拉出。在第一絞盤與第二絞盤之間的線材路徑(“張緊區(qū)”)中，線材處于張力T2下。這就是“測試張力”，并且測試張力值可以通過簡單地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器進行調(diào)節(jié)。
[0043]在存在矯直機裝置時，線材在經(jīng)過矯直機之后的測試張力水平會稍微大于在進入矯直機之前的測試張力水平，因為需要一些力來拉動線材通過矯直機。無論如何，這種偏差都相當小。
[0044]根據(jù)線材上產(chǎn)生的測試張力水平，可以實現(xiàn)不同效果。如果測試張力大于在進一步使用期間施加在線材上的張力，那么線材被濾除缺陷的程度達到了足以供其使用的程度，這是第一個有利的應(yīng)用。實例是在多線鋸機的鋸線上施加25N張力。設(shè)定30N的測試張力能導(dǎo)致基本上濾除缺陷。例如，測試張力可以設(shè)定成大于線材斷裂載荷的20%或30%或者甚至40%。只要線材保持在其彈性范圍內(nèi)(大部分線材的彈性范圍延伸到斷裂載荷的高達約70%，一些線材的彈性范圍延伸到斷裂載荷的高達80%，并且高拉伸強度線材的彈性范圍延伸到斷裂載荷的高達90%)，那么除濾除效果之外不會在線材上引起特別的變化。
[0045]第二個有利用途是，當測試張力處于線材的塑性范圍(即，大部分線材的斷裂載荷的70%以上，一些線材的斷裂載荷的80%以上，并且特殊線材的斷裂載荷的90%以上)時，除濾除效果以外，可以引起線材的變化。例如，線材的造型可以變化。另一個有利用途是改變線材中的殘余內(nèi)應(yīng)力。當與矯直機結(jié)合時，可以更容易地實現(xiàn)這種造型效果或殘余內(nèi)應(yīng)力效果，因為矯直機通過將彎曲應(yīng)力加到施加的拉伸應(yīng)力上而可以將線材截面的一些部分提高到塑性狀態(tài)。
[0046]對所述設(shè)備或方法的正確工作而言重要的是，所述第一個一圈或多圈的數(shù)量以及所述第二個一圈或多圈的數(shù)量應(yīng)當足以使得在使用期間在線材與第一絞盤之間以及在線材與第二絞盤之間不會發(fā)生打滑。絞盤上的打滑一般通過歐拉摩擦公式建立模型:如果絞盤處的出口張力保持為大于T tte_w0，其中，Ta是線材進入絞盤處的張力，y是角摩擦系數(shù)(以racf1為單位)，并且0是總接觸角(以弧度為單位，一圈對應(yīng)于2^1，“接觸”是在線材與絞盤之間)，那么就不會發(fā)生打滑。將這個準則應(yīng)用于第二絞盤(T3相對于T2)和第一絞盤(T2相對于T1)會得到所需的圈數(shù)。作為一般的規(guī)則，第二個一圈或多圈的數(shù)量大于第一個一圈或多圈的數(shù)量，因為出口張力通常是最低的。
[0047]由于摩擦系數(shù)“ U ”應(yīng)當足夠大，所以無論如何都應(yīng)當避免在絞盤上使用減摩劑(潤滑劑、油、蠟或其他)。
[0048]第一個一圈或多圈可以在第一絞盤與至少一個換向輥之間分配。由于線材與絞盤之間的接觸角減小，第一個一圈或多圈的數(shù)量必須同時進行適配?？商娲鼗蛲瑫r地，第二個一圈或多圈可以在第二絞盤與至少一個換向輥之間分配。第二個一圈或多圈的數(shù)量必須隨之進行適配。
[0049]一種使用上述設(shè)備的方法包括以下步驟:
[0050]供應(yīng)待測的金屬線，例如鋼線；
[0051]將所述線材在所述第一絞盤上卷繞第一個一圈或多圈；
[0052]可選地，引導(dǎo)所述線材穿過矯直機；
[0053]將所述線材在所述第二絞盤上卷繞第二個一圈或多圈；
[0054]從所述設(shè)備抽出所述線材；
[0055]其特征在于:[0056]調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器，使得當所述線材從所述第一絞盤到所述第二絞盤時在所述線材上產(chǎn)生恒定的測試張力。
[0057]所述方法可以進一步補充以下特征:調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置到產(chǎn)生測試張力的轉(zhuǎn)矩，所述測試張力是所述線材的斷裂載荷的至少20%。
[0058]在上述兩種方法中，第一個一圈或多圈的數(shù)量以及第二個一圈或多圈的數(shù)量大到足以在線材與第一絞盤之間以及線材與第二絞盤之間不會發(fā)生打滑。
[0059]使用第一和第二軸合并的設(shè)備的上述三種方法進一步具有以下特征:所述第一個一圈或多圈在所述第一絞盤與所述至少一個換向輥之間共享，并且所述第二個一圈或多圈在所述至少一個換向輥與所述第二絞盤之間共享。
[0060]特別優(yōu)選的方法是絞盤借助于被拉動通過的線材驅(qū)動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]圖1描繪了現(xiàn)有技術(shù)拉線機的頭絞盤。
[0062]圖2描繪了本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例。
[0063]圖3描繪了包括矯直機的本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例。
[0064]圖4示出了本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例，其中，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器的安裝方式不同。
[0065]圖5不出了本發(fā)明的一般工作原理。
【具體實施方式】
[0066]圖1示意性地描繪了拉線機100上的頭絞盤。從頭模104出來的線材102被引導(dǎo)而在頭絞盤106和換向輥108上環(huán)繞成圈。頭絞盤固定地安裝在從動軸124上。換向輥108還可以具有其他功能，例如計長輪。在幾圈之后，線材經(jīng)槽輪110離開機器。圈數(shù)足以克服牽引線材穿過頭模所需的力。
[0067]圖5示出了實施例中具有兩個軸的設(shè)備500。線材518在第一絞盤504上進入設(shè)備。線材518在第一絞盤上卷繞第一個一圈或多圈。第一絞盤504固定地連接到第一軸502上。第一絞盤504的直徑Dl等于2XRl。在此實例中，第一軸502是從動的。線材518沿其路徑行進到第二絞盤508上。線材再次在第二絞盤上環(huán)繞第二個一圈或多圈。第二絞盤508的直徑D2等于2XR1。
[0068]第二絞盤508聯(lián)接到第二軸506上，第二軸506固定地連接到齒輪516上，第二軸506由齒輪516驅(qū)動。齒輪516與反向輪512嚙合，反向輪512繼而與固定地連接到軸502上并且因此也固定地連接到絞盤504上的齒輪514嚙合。引入反向輪512，使得兩個絞盤在同一方向上轉(zhuǎn)動。如果齒輪514和516直接嚙合(無反向輪)，那么線材圈的穿導(dǎo)會導(dǎo)致線材不期望地反向彎曲。
[0069]第二齒輪516的齒數(shù)小于第一齒輪514的齒數(shù)，這使得第二軸的角速度W2大于第一軸的角速度W1。所以即使Dl等于D2，也能滿足Wl XDl小于W2XD2的條件。在此實施例中，Rl有意地選擇成稍微小于R2，這會使W2XD2/W1 XDl的比值增大到在測試時線材518的斷裂伸長率At以上。
[0070]第一絞盤504到第二絞盤508的聯(lián)接是通過轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器510例如摩擦盤聯(lián)軸器來實現(xiàn)。在此實施例中，聯(lián)軸器位于第二絞盤與第二軸之間。通過增大法向摩擦力可以調(diào)節(jié)聯(lián)軸器。從第一絞盤延伸到第二絞盤的線材受到可通過聯(lián)軸器進行控制的測試張力t2。局部斷裂載荷低于T2的任何線材缺陷都會被消除。測試張力可以例如通過線材張力計(例如，Hans-Schmidt)來測量。當標定用于不同的張力時，可以采用對摩擦聯(lián)軸器的調(diào)節(jié)來設(shè)定測試張力。
[0071]選擇第二個一圈或多圈的圈數(shù)112，使得不會發(fā)生打滑，即，T3 (出口張力)大于T2Xexp (-U ? n2 ? 2 )o同樣地，選擇第一個一圈或多圈的圈數(shù)Ii1,使得在第一絞盤上不會發(fā)生打滑，即，T2大于T1Xexp (-U ? Ii1 ? 2ji )0 T1是線材在入口處的張力。
[0072]圖2示出了在現(xiàn)有拉線機上實施的濾除設(shè)備200的更加實用的實施例。第一絞盤206 (也是頭模204之后的頭絞盤)固定地安裝在由拉線機的電機驅(qū)動的驅(qū)動軸224上。線材202的第一個一圈或多圈穿導(dǎo)在換向輥208上，絞盤206與換向輥208共享4圈。線材在第五圈行進到安裝在同一驅(qū)動軸224上的第二絞盤212。第二絞盤安裝在軸224上，第二絞盤與該軸之間有軸承230。因此，Wl等于W2，因為僅有一個軸。從此開始，線材在第二絞盤212和第二換向輥208’上分開繞約12圈。第二換向輥208’獨立于第一換向輥208旋轉(zhuǎn)。第二絞盤212通過轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器214聯(lián)接到第一絞盤206上，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器在此例中是容易調(diào)節(jié)的徑向磁性聯(lián)軸器，具有刻度指示器，使得能夠可靠地設(shè)定轉(zhuǎn)矩水平。在此實施例中，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置位于第二軸(與第一軸相同)與第二絞盤之間。
[0073]在圖3所示的另一實施例中，在圖2的實施例的基礎(chǔ)上增加了矯直機裝置318，矯直機裝置處于線材路徑的張緊區(qū)(即，線材從第一絞盤行進到第二絞盤的區(qū)域)。在附圖中，相似的零件用相似的個位數(shù)和十位數(shù)表示。引入另一換向輥316，以便允許矯直機318便于安裝。穿過矯直機的線材302保持恒定的測試張力。此外，矯直機的反復(fù)反向彎曲在線材中引起額外的彎曲應(yīng)力，這甚至更有助于濾除線材上的缺陷點。
[0074]在圖4中，圖示了轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器的可替代定位。設(shè)備還是單軸布置，其中，第一絞盤406和第二絞盤412兩者共享同一軸424?，F(xiàn)在，第二絞盤412固定地連接到軸424上，而第一絞盤406借助于軸承430可旋轉(zhuǎn)地連接到軸424上。在此實施例中，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器414位于第一絞盤與第二絞盤之間。
[0075]在上述的不同實施例中，這些絞盤還可以由以張力T3從第二絞盤拉出的線材來驅(qū)動，而不是通過驅(qū)動第一軸來驅(qū)動。實際上，如果第二絞盤上存在足夠圈數(shù)以防止線材打滑，驅(qū)動所述設(shè)備的張力T3會低于引起的測試張力T2 (由磁性聯(lián)軸器214、314、414設(shè)定)。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器設(shè)定越高，張力T2就越大，并且必須在第二絞盤412上纏繞更多的圈數(shù)。特別地，根據(jù)圖4的實施例適合用作獨立式裝置，其中，動力通過第二絞盤進入并且通過轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器傳遞到第一絞盤 。
【權(quán)利要求】
1.一種用于濾除金屬線中的缺陷的設(shè)備，包括: 第一絞盤，安裝在第一軸上；以及 第二絞盤，安裝在第二軸上， 其中，在使用期間，所述第二絞盤的外圓周速度大于所述第一絞盤的外圓周速度， 其特征在于， 所述第一絞盤固定地安裝到所述第一軸上和/或所述第二絞盤固定地安裝到所述第二軸上，同時所述第二絞盤借助于轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器與所述第一絞盤聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器位于所述第二軸與所述第二絞盤之間或者所述第一軸與所述第一絞盤之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器位于所述第一軸與所述第二軸之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器位于所述第一絞盤與所述第二絞盤之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是可調(diào)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生聯(lián)軸器是從包括基于摩擦的聯(lián)軸器、粉末聯(lián)軸器、磁性聯(lián)軸器、流體聯(lián)軸器、液壓聯(lián)軸器的組中選擇的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項所述的設(shè)備，其中，所述第一軸與所述第二軸平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述第一軸與所述第二軸共軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述第一軸與所述第二軸相同，并且其中，所述第二絞盤的直徑D2大于所述第一絞盤的直徑D1，所述設(shè)備還包括一個或多個換向輥，以用于把線材從所述第一絞盤引導(dǎo)到所述第二絞盤。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，在使用期間，所述一個換向輥被驅(qū)動或制動，以便控制所述第一絞盤與所述一個換向輥之間的線材上的張力水平。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的任一項所述的設(shè)備，其中，所述一個換向輥與所述第一絞盤相關(guān)聯(lián)，并且第二換向輥與所述第二絞盤相關(guān)聯(lián)，所述第一換向輥和所述第二換向輥可獨立旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求1至11的任一項所述的設(shè)備，還包括安裝在所述設(shè)備的線材路徑中的矯直裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述矯直裝置安裝在從所述第一絞盤到所述第二絞盤的線材路徑上。
14.一種拉線機，包括根據(jù)權(quán)利要求1至13的任一項所述的設(shè)備，其中，所述第一絞盤是拉線機上的最后一個模具之后的牽引絞盤。
15.一種卷線機，包括根據(jù)權(quán)利要求1至13的任一項所述的設(shè)備，其中，所述絞盤能夠由被拉動經(jīng)過的線材驅(qū)動。
【文檔編號】B21C1/12GK103813867SQ201280043492
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月9日
【發(fā)明者】V·庫伊肯, K·范里塞爾伯格, P·羅曼斯, H·范赫克 申請人:貝卡爾特公司