專利名稱：生產螺旋制品的方法與設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生產螺旋制品(包括但不僅限于絕緣結(insulatorties)和端頭(dead-ends))的方法和設備及這類制品本身。
諸如端頭和絕緣結之類的常規(guī)螺旋制品一般是由多股線構成。在單股線被制成之后，使它們成螺旋形并粘結在一起形成多股線。在很多情況下磨料被噴涂到粘結股線上以提高總的磨擦系數(shù)。隨后每股線都被矯直以供生產最終產品。然而，這種矯直技術將導致各粘結股間的分離，并且整個成形過程經常是種繁重勞動的過程。
Poffenberger的美國專利第3.847.491號(“′491專利”)公開了另一類用于纜索和絲索安裝之用的螺旋成形端頭和“連接型”器具。根據′491號專利，端頭可由塑料桿或諸如鋼質材料的扁平板材或帶材制成。在每個端頭的兩個螺旋支段和U型索眼(bight)成形之后，將這三個構件通過焊接或箝壓連接到一起。端頭可以包含滾花表面或打毛表面以增強它們箝緊纜索的能力，雖然在′491號專利以及與之相關的美國專利3.183.658號中都未曾公開過用于滾壓合適表面的裝置。
Poffenberger的美國專利第3.800.397號(′397專利)提出一種制造螺旋支段和端頭索眼的方法。如該專利所述，通過成形一段細長的螺旋帶材再將其切斷成所需長度來制成各支段。另一段連續(xù)帶材用于成形為“大致連續(xù)的正弦波型瓦垅物”，并且瓦垅物的每個起伏與最終端頭索眼所需的外形輪廓相對應。切割瓦垅狀帶材形成多個索眼，然后任一個索眼與上述螺旋支段相連制成端頭。
如專利′491和′397所述，兩個螺旋支段的螺距長度不同。在使用中，第一個支段(有較長螺距)纏繞在纜索上，而第二個支段纏繞在纜索和第一個支段上。當?shù)诙€支段圍繞纜索緊壓著第一個支段的表面時，第一個支段的螺旋線提供了一個外形相對均勻和剛性較大的本體以便于第二個支段螺旋線的夾緊。
專利′491和′397都沒仔細考慮從連續(xù)帶材生產出端頭的螺旋結構部分和索眼部分。同樣，該專利也沒有公開形成其它用于纜索安裝之用的器件或用于在線滾壓此類器件的任何設備。此外，專利′491和′397也沒有告之或提出所述器件應具有螺距長度相同的支段并且每個支段都應纏繞在導體或其它纜索上。代入以如下所述，專利′491和′397中端頭的具有較短螺距的支段纏繞在另一支段上以減小過大的局部徑向壓力，若不這樣則會發(fā)生壓力過大的情況。
本發(fā)明提供了一種用帶材來成形螺旋段的方法，該方法包括以下步驟a)沿第一方向喂送帶材至一對成形部件；b)在成形部件處使帶材彎曲和扭轉以形成螺旋段，并使之沿第二方向離開該成形部件，彎曲程度決定了螺旋段的直徑，扭轉程度決定了螺旋段的螺旋升角。
本發(fā)明還提供了完成上述方法所需的設備，它包括a)沿第一方向喂送帶材的裝置；以及b)成形部件，它們使帶材彎曲并扭轉以形成螺旋段并使其沿第二方向離開該成形部件，第一方向與第二方向之間的夾角決定了螺旋段的螺旋升角。
成形部件可以任選地包括分開布置的成形輥，成形輥的回轉軸線與第一方向呈角度布置而與第二方向平行。
本發(fā)明還提供了一種自動生產螺旋結構器件的方法，所述器件包括第一段螺旋段、第二段非螺旋段和第三段螺旋段，所述方法包括以下步驟a)將具有整體成形第一、二和三段的帶材喂送至一臺設備中；b)在所述設備中使帶材的第一和第三段自動成形為螺旋結構，但不包括第二段；c)從帶材上切斷第一、二和第三段以形成第一個螺旋結構器件；并且d)重復步驟a)-c)以形成第二個螺旋結構器件。
因此本發(fā)明提供了用于生產多種類型的螺旋結構器件(包括端頭和絕緣結)的可選擇方法和設備。與專利′491和′397的器件不同，本發(fā)明器件的組成部件可利用單根帶材連續(xù)成形而不是單個地生產。這樣做避免了部件之間的焊接或箝壓連接，減少了連接時產生應力和不均勻變形的可能性。由于允許進行連續(xù)地自動或半自動生產，它也減少了在生產現(xiàn)有端頭時經常涉及的對人工的需求。
通過使用合適的導引裝置、例如導引輥和導引輪，本發(fā)明可控制連續(xù)的扁平帶材或其它合適材料以形成螺旋段和非螺旋段。首先喂送帶材至一對成形部件，本發(fā)明可以生產不同螺距長度和螺旋直徑的器件，例如可通過調整送料軸和成形軸之間的夾角以及成形部件之間的距離來實現(xiàn)。而且通過將成形部件與合適的控制器相聯(lián)，可自動進行這種調整。因此，盡管本發(fā)明的一些實施方案只考慮了生產具有相同螺距長度段的器件，但本發(fā)明不局限于此，它也可用于生產具有不同螺距長度和螺旋線直徑的器件。本發(fā)明特別適用于生產絕緣結以及其它一般與電纜有關的器件。
然而按照本發(fā)明來生產端頭，只需向一對成形輥或其它成形部件喂送扁平帶材。當端頭的第一螺旋支段被制成后，可以撤出成形輥以保證器件的直線段。在這個操作過程中，其它輥子可用來沿前一螺旋段的同一軸線彎曲或重新引導直線段?；蛘?，簡單地將第一螺旋支段彎回原喂料軸線。在這兩種情況下，保證器件的螺旋段和非螺旋段的前進軸線的一致，可以有效地防止它在成形過程中旋轉時變成一個巨大的飛輪。
然后再次使成形輥致動以形成器件的第二螺旋支段，并可使用切斷機構分離相鄰器件。帶材的直線段隨后被手工或自動地彎曲成形為最終端頭的索眼。如果端頭需要滾花面，可利用液壓或其它方式驅動的滾壓輪在線成形。
本發(fā)明的優(yōu)點是利用帶材連續(xù)成形所需器件而不需要焊接、箝壓連接或其它聯(lián)接組成部件的操作，因此可以提高生產速度，降低生產費用并可以改善物理性能。
參照權利要求書和附圖，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將在下面的敘述中顯而易見。


圖1是滾壓輪處于驅動狀態(tài)的本發(fā)明設備的示意圖。
圖2是圖1所示設備在撤出滾壓輪后的示意圖。
圖3是圖1所示設備的成形輥的平面圖。
圖3A是沿圖3中A-A線截取的成形輥截面圖。
圖4是圖1設備的重新導向輥的平面圖，圖中示出了同時具有直線段和螺旋段的器件在其直線段被咬入時的情況。
圖5是成形輥的平面圖，示出圖4所示器件在螺旋段被咬入時的情況。
圖6是本發(fā)明端頭的側視圖。
圖7和圖7A分別是本發(fā)明絕緣結的俯視圖和側視圖。
圖8是本發(fā)明另一絕緣結的主視圖。
圖1-2示意出按照本發(fā)明的設備10。設備10包括驅動部分14和導向件22，該驅動部分包括一對或多對對置的驅動輪18。驅動部分14的結構使得原料26、一般是(但不是必須的)扁平金屬帶材沿箭頭30所示喂料方向前進。驅動輪18以及導向件22的恰當定位可減少原料26在向設備10喂送時發(fā)生翹曲或其它變形的可能性。導向件22也可在一個或多個方向對原料26起矯直作用，因此可以減少纏繞和彎曲的發(fā)生。
由于原料26可能被成形為用于纜索和線索安裝之用的產品，因此至少需在產品的部分表面上進行滾壓。正如圖1-2詳細示意的一樣，這種滾壓可通過包含在設備10中的可伸縮滾壓輪34來完成。在圖1中，滾壓輪34與原料26相接觸，在其上滾壓出合適的滾花以增強原料26圍繞纜索或其它物體的夾緊力。相反，在圖2中滾壓輪34縮回以免于與原料26接觸。
如圖1-2所示，滾壓輪34可與液壓缸38相聯(lián)接以產生這種伸縮運動。然而本領域的技術人員知道，也可利用氣缸或其它致動機構使?jié)L壓輪34相對原料26運動。同樣，盡管滾壓輪34被示意地布置在驅動輪18A的對側并處于驅動輪18與導向件22之間，它也可布置在其它需要的或有利于達到所需結果的位置。
也可安裝其它設備利用諸如激光標記、打印、噴涂、沖壓或貼標簽等任何已知方法對帶材表面進行標記，例如打零件號或商標。
原料26(雖然可能已經過滾壓或其它標記)經過驅動部分14后仍然保持平整。但是，原料26經過導向件22后與成形部分42相遇，如圖3和圖3A所示，成形部分包括頂成形輥42A和沿縱軸線C的底成形輥42B。象滾壓輪34一樣，成形輥42A和42B可以伸縮，因此當需要時成形輥可以縮回。或者，成形部分42僅包括一個單個的頂成形輥42A，而利用一個支座或可能是導向件22的后沿或后部來代替底成形輥42B。
當工作時，成形輥42A和42B通過彎曲和扭轉原料26而使之呈螺旋形結構。成形輥42A和42B之間的距離D可決定原料26上形成的螺旋線46的直徑，因此不同直徑的螺旋線僅需通過調整距離D來成形。另一種可選擇的方法是改變成形輥42A和42B軸線所在平面與原料26運動方向之間的夾角F。這種方法可與調整距離D結合使用。成形輥42A和42B同時將原料26的運動方向改變了角度B，并使原料26沿縱軸線C而不是沿原喂料軸線A延伸。這樣，通過調整縱軸線C與喂料軸線A之間的夾角B可制成具有不同螺距長度的螺旋線46。而且，將成形輥42A和42B與合適的控制器相聯(lián)，則距離D和角度B的這種調整可自動完成。并且，通過使角度B變?yōu)樨摻强芍频眯蛳喾吹穆菪€46。
大體上講，帶材的每部分在通過成形輥時都被彎離其最初的前進方向并且被扭轉。在圖3和圖3A所示的實施例中，彎曲程度取決于距離D而扭轉程度取決于角度B。正是這種彎曲和扭轉產生了螺旋線。
諸如端頭50以及絕緣結54和58(見圖6、7、7A和8)之類的產品形狀一般是不連續(xù)的。因此生產這些產品時，在螺旋線46被成形之后必須在原料26上生產一段非螺旋段62。這種不連續(xù)性闡明了專利′491和′397中所述技術的一些局限性，即它們不能從帶材中連續(xù)生產這類產品。
相反，通過收縮成形輥42A和42B并讓原料26繼續(xù)通過成形部分42，本發(fā)明可以制成象非螺旋段62那樣的直線段。雖然用這種方法可制成非螺旋段62，但是這樣做會導致原料26的螺旋線46在旋轉時象一個飛輪一樣。因此本發(fā)明的設備10也可包括如圖4所示的重新導向輥66A和66B。具有不同直徑、相對布置的導向輥66A和66B沿縱軸線C彎曲或引導非螺旋段62?；蛘?，螺旋線46可簡單地被彎回至原喂料軸線A。
象成形輥42A和42B一樣，重新導向輥66A和66B也可以伸縮，在設備10的操作過程中根據需要將其投入使用。相關領域的技術人員知道，可利用伺服電機、液壓、氣壓或任何其它合適的機械來收縮和重新致動部分或全部成形輥42A和42B及重新導向輥66A和66B。原料26在執(zhí)行這種縮回和重新致動時一般不會前進通過設備10，盡管利用現(xiàn)有的控制器幾乎可以立即完成這些動作。
收縮所述輥子66A和66B并重新致動所述成形輥42A和42B以生產另一螺旋線70?；蛘?，也可利用將單獨一對輥子從成形位置向重新導向位置移動來完成這一目的。
盡管本發(fā)明能以較大的均勻性生產具有相同螺距長度和直徑的螺旋線46和70的產品，但設備10的使用并不局限于此。而是如上面所述，如果需要，通過自動調整(甚至在一段單獨的螺旋線46和70的成形過程中)成形輥42A和42B間的角度B和距離D，可以生產出具有不同螺距長度和不同螺旋直徑的螺旋結構器件。原料26中用作端頭50或絕緣結54或58的那部分在螺旋線70形成以后被切斷，因此可以生產出在螺旋線46和70之間具有非螺旋段62的螺旋結構器件，并且可以連續(xù)地生產下一個這樣的器件。
圖6示出了一種本發(fā)明的端頭50，端頭50由連續(xù)的帶材26形成并包括螺旋線46、70和非螺旋段62。盡管端頭50的非螺旋段62在離開設備10時大體上是平直的，但它仍被彎曲(人工或利用其它設備)形成索眼74，從而支段78(包括螺旋線46)大致平行于支段82(包括螺旋線70)。特別是圖6所示的端頭50，螺旋線46和70的螺距長度是2.85英寸(約72.4mm)，而螺旋線46和70的外徑(螺旋直徑與兩倍帶材厚度之和)是0.457英寸(約11.6mm)。帶材可以是例如0.05～0.5英寸厚(約1.3～12.7mm)、0.1～1英寸寬(約2.5～25.4mm)，寬厚比為2～10。
圖7和圖7A詳述了一般的絕緣“頂”結54，其非螺旋段62被彎曲成“S”狀的索眼74，這類結的名義螺距長度和外徑可以分別是5.50英寸(約139.7mm)和1.004英寸(約25.5mm)。最后，圖8表示了本發(fā)明的一種絕緣“側”結58。在絕緣結58中，非螺旋段62被彎曲約300度以形成索眼74。這樣在支段78和82之間形成一個大約120度的名義角度E。絕緣結58中螺旋線46和70的一般螺距長度和外徑分別為4.00英寸(約101.6mm)和0.683英寸(約17.3mm)。
在使用中，支段78和82通常纏繞在導體或其它纜索周圍以利于牢固夾緊。如果支段78和82采用滾花表面則有助于加強夾緊，因而可提供更有效的產品。如上所述，本發(fā)明的螺旋制品可由連續(xù)的帶材(無論是平、圓或其它外形)成形，并且不僅僅局限于諸如端頭和絕緣結之類的兩段器件。而是，本發(fā)明可生產任何本質上細長、沿其長度方向有一段或多段非連續(xù)部分的產品。因此，盡管上面對本發(fā)明的實施方案提供了圖示、解釋和描述，但對本領域的技術人員而言，只要不脫離本發(fā)明的范圍和精神，對這些實施方案的改進和應用是顯而易見的。
權利要求
1.一種利用帶材成形螺旋段的方法，所述方法包括下列步驟a)沿第一方向喂送帶材至一對成形部件；b)在成形部件處使帶材彎曲和扭轉以形成螺旋段，并沿第二方向離開該成形部件，彎曲程度決定了螺旋線的直徑，扭轉程度決定了螺旋線的螺旋升角。
2.一種根據權利要求1的方法，其特征在于，扭轉程度由第一與第二方向間的角度決定。
3.一種根據權利要求1或2的方法，其特征在于，成形部件包括一對分開布置的輥子，輥子的回轉軸線與第一方向呈角度布置而與第二方向平行。
4.一種根據權利要求3的方法，其特征在于，輥子的間距可以有選擇的變化以改變彎曲程度。
5.一種根據權利要求3或4的方法，其特征在于，輥子回轉軸線所在平面與第一方向之間的夾角可有選擇的變化以改變彎曲程度。
6.一種根據權利要求3至5中任一項的方法，其特征在于，分開布置輥子的回轉軸線與第一方向間的偏置角以及第一、第二方向間的角度可以有選擇的變化以改變扭轉程度。
7.一種根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于，成形部件可以有選擇地不起作用以便有選擇地從帶材上生產出一段鄰近螺旋段的非螺旋段。
8.一種自動生產螺旋結構器件的方法，所述器件包括第一段螺旋段、第二段非螺旋段和第三段螺旋段，所述方法包括以下步驟a)將具有整體成形第一、二和第三段的帶材喂送至設備中；b)在所述設備中使帶材的第一段和第三段自動成形為螺旋結構，但不包括第二段；c)從帶材中切斷第一、二和第三段以形成第一個螺旋結構器件；并且d)重復步驟a)-c)以形成第二個螺旋結構器件。
9.一種根據權利要求7的方法，它還包括彎曲非螺旋段以使之沿第二方向重新定向的步驟。
10.一種根據權利要求8的方法，其特征在于，它包括將第二段彎成曲線型的步驟。
11.一種根據前述權利要求中任一項的方法，它包括對帶材進行滾花的步驟。
12.實現(xiàn)權利要求1中本發(fā)明的設備，它包括a)沿第一方向喂送帶材的裝置；以及b)成形部件，它們使帶材彎曲并扭轉以形成螺旋段并使其沿第二方向離開該成形部件，第一方向與第二方向之間的夾角決定了螺旋段的螺旋升角。
13.根據權利要求12的設備，其特征在于，成形部件包括一對分開布置的輥子，輥子的回轉軸線與第一方向呈角度布置而與第二方向平行。
14.根據權利要求13的設備，其特征在于，輥子的間距可以有選擇的變化以改變彎曲程度。
15.根據權利要求13或權利要求14的設備，其特征在于，輥子回轉軸線所在平面與第一方向之間的夾角可以有選擇的變化以致改變彎曲程度。
16.根據權利要求13至15中任一項的設備，其特征在于，分開布置輥子的回轉軸線與第一方向間的偏置角以及第一、第二方向間的角度可以有選擇地變化以改變扭轉程度。
17.根據權利要求12至16中任一項的設備，其特征在于，成形部件可以有選擇地不起作用以便有選擇地從帶材上生產出一段鄰近螺旋段的非螺旋段。
18.一種自動生產器件的方法，該器件具有非連續(xù)的外形且用于纜索的連接，所述方法包括以下步驟a)提供具有整體成形的第一段和第二段的細長材料；b)喂送材料至設備中；并且c)在設備中使第一段成形為第一形狀而保持第二段的形狀不變。
19.一種螺旋結構器件，它包括a)具有螺旋結構外形的第一段；b)與第一段整體成形并具有彎曲的非螺旋結構外形的第二段；以及c)與第二段整體成形并具有螺旋結構外形的第三段。
20.一種根據權利要求19的螺旋結構器件，其特征在于，形成第一段和第三段的螺旋段具有相同的直徑和螺距長度。
21.一種根據權利要求19或20的螺旋結構器件，其特征在于，它是從扁平帶材成形以用于纜索連接的端頭。
22.一種根據權利要求19或20的螺旋結構器件，其特征在于，它是從扁平帶材成形以用于纜索連接的絕緣結。
23.一種根據權利要求19至22中任一項的螺旋結構器件，其特征在于，所述器件由扁平帶材制成，所述帶材的厚度為0.05至0.5英寸(大約1.3至12.7mm)、寬度為0.1至1英寸(約2.5至25.4mm)，寬厚比為2至10。
24.一種具有非連續(xù)外形以用于夾緊纜索的細長器件，它包括a)成形為螺旋結構外形的第一段；和b)與第一段整體成形并具有非螺旋外形的第二段，第一段和第二段具有滾花表面以便牢固夾緊纜索。
全文摘要
公開了用于從板材或其它帶材成型包括端頭和絕緣結等器件的方法和設備以及器件本身。這些器件的部件可利用單根帶材連續(xù)成型而避免了部件之間的焊接或箝壓連接。用這種方式成型器件減少了部件被聯(lián)接時產生應力或非均勻變形的可能性,并且可以實現(xiàn)連續(xù)的自動或半自動生產。
文檔編號F16G11/00GK1171067SQ9519705
公開日1998年1月21日 申請日期1995年10月24日 優(yōu)先權日1994年11月4日
發(fā)明者M·W·墨菲 申請人:摩根坩堝有限公司