專利名稱：把纜形件插入圍繞支架或在支架內(nèi)的細(xì)長管形包層內(nèi)的方法和裝置的制作方法
A.背景技術(shù)本發(fā)明涉及制造管形包層內(nèi)的纜形件的領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明涉及把纜形件插入長管形的包層內(nèi)的方法，所述包層在支架內(nèi)或周圍，支架經(jīng)歷具有垂直分量和與繞管的縱向方向一致的縱向分量的周期性運(yùn)動，以及實(shí)現(xiàn)所述方法的裝置。
在多數(shù)情況下，纜最好安裝在管中，特別是由于管的保護(hù)作用和以后可以簡單方式任意更換纜。如果能夠事先把纜插入管中(預(yù)裝配)，這樣通常比本領(lǐng)域的安裝方式成本低。為了實(shí)際利用這一低成本優(yōu)勢，必須有一種在制造時已經(jīng)把纜插入管中的簡單方法。圍繞纜擠壓管本質(zhì)上是一種簡單的方法，但是難以防止纜粘到管上，尤其是對于緊密配合管的情況。在把纜插入完成的管中時，使得管已經(jīng)處于插入纜之后就可以輸送的狀態(tài)可能具有很大的優(yōu)勢，例如放在卷管架上。把纏繞狀態(tài)下的纜插入管中的方法本身是已知的。一類方法利用流動液體的夾帶作用，所述液體具有相對高的粘度，在管中沿著將夾帶的纜流動。這里已知使用液體和氣體介質(zhì)，例如壓縮空氣，使用液體如參考文件[1]中所描述的(更詳細(xì)的文件信息見后面C的下面)，使用氣體介質(zhì)在參考文件[2]中公開了。在管處于纏繞狀態(tài)的情況下，使用這種方法通常只能夠?qū)崿F(xiàn)插入相對有限的長度。
例如參考文件[3]和[4]公開了第二種插入方法。根據(jù)在所述參考文件中公開的技術(shù)，管所圍繞纏繞的卷管架受周期性的運(yùn)動，它的軸在垂直位置上，其中在每個周期之后管返回到相同的初始位置。根據(jù)參考文件[3]，由于周期性運(yùn)動和它的質(zhì)量慣性，纜穿過管運(yùn)動，在這種情況下是通過載體元件例如帶中的芯或通道運(yùn)動。因?yàn)橹芷谛赃\(yùn)動稱為振動，可能與波動或搖動結(jié)合在一起。優(yōu)選是諧振的這種運(yùn)動相對管的縱向具有相對小的傾斜角。在參考文件[4]中描述了類似的技術(shù)，其中周期性運(yùn)動是螺旋振動，即具有小的垂直分量和在管的縱向具有較大的縱向分量的螺旋運(yùn)動。根據(jù)第二種類型的插入技術(shù)的兩個變形，纜好象沿著卷管架上的管的彎曲路徑向前振動。在這方面，振動的縱向分量提供了小的推動力，然而同時垂直分量短時間內(nèi)減小纜與管內(nèi)表面之間的摩擦力。所述的插入技術(shù)的巨大優(yōu)點(diǎn)在于基本上不依賴于纜或管的長度。然而，所述振動顯然需要相對高的頻率和相對小的幅度。為了使得這樣的振動能夠很好地從卷管架傳輸?shù)焦?，需要管以很固定的方式纏繞在卷管架周圍，以便達(dá)到上述特定技術(shù)的目的。這在生產(chǎn)環(huán)境中是很費(fèi)力的。附加限制是只有管相對松弛地配合到纜周圍(直徑比為二或更大)，才可以獲得可接受的插入速率。
在參考文件[5]中，也公開了另一種插入技術(shù)，該插入技術(shù)在一定程度上可以認(rèn)為是上述兩種插入技術(shù)的結(jié)合。根據(jù)該插入技術(shù)，纜形的元件例如光纜或電纜通過管的自由端插入，所述管纏繞在兩個彼此分開一定距離的類似絞盤的支架的周圍。在這方面，在管的另一端施加抽力，同時管的彎曲部分在支架上振動。振動起導(dǎo)致管的內(nèi)壁與纜之間在彎曲部分摩擦力局部減小的作用。振動取向垂直方向，在抽力作用下以便在纜上提供向前的力。該插入技術(shù)大體具有上述兩種類型的插入技術(shù)的缺點(diǎn)。
B.發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種把纜形元件插入到管形包層中的方法和裝置，而不具有所提及的已有技術(shù)的缺點(diǎn)。為了達(dá)到這一目的，本發(fā)明提供了上述的第二種類型的插入技術(shù)，其中利用了特定的周期性運(yùn)動。所述的特定運(yùn)動具有垂直分量，在周期的不可忽略部分內(nèi)，管形包層經(jīng)歷無論如何近似的自由落體運(yùn)動。這里的根本考慮是在兩個體自由落體過程中，包含在空的第二體中的第一體不對第二體的內(nèi)壁施加力。這意味著第一體相對于第二體好象處于浮動狀態(tài)。應(yīng)用于卷曲狀態(tài)的管，管中的纜將在這樣的自由落體運(yùn)動過程中在它的整個長度上處于這樣的浮動狀態(tài)，因此處于所述的浮動狀態(tài)將能夠基本上無摩擦地在管中向前運(yùn)動。而且，如果周期性運(yùn)動的與管的縱向方向一致的縱向分量，在每個周期內(nèi)自由落體運(yùn)動的開始點(diǎn)提供插入方向上的初始速率，在每個周期的發(fā)生自由落體的部分期間內(nèi)，纜件將在管中(基本上)無摩擦地向前浮動/滑動，而且以這種方式把纜件插入可獲得長度的管中。
根據(jù)上述考慮，根據(jù)本發(fā)明的上述類型的方法具有權(quán)利要求1的特征。
而且，提供了根據(jù)權(quán)利要求10的前序部分的裝置，而且這種裝置本質(zhì)上從參考文件[3]和[4]可以得知，根據(jù)本發(fā)明的所述裝置具有權(quán)利要求10的特征。
參考文件[6]公開了參考文件[4]所述方法和裝置的改進(jìn)，其中包含著解決在卷管架的周期性運(yùn)動過程中管的入口端的運(yùn)動可能防礙把纜形件插入管中的問題的方法。在一個實(shí)施例中，這一解決方法包括連接到管的入口端的特定的引導(dǎo)元件，而且其中的纜形件在重力下下落。在所述方法和裝置的較佳實(shí)施例中，分別概括在從屬權(quán)利要求9和21中，本發(fā)明提供了不同而且簡單的解決這一問題的方法。
所述方法和裝置的另外的較佳實(shí)施例概括在另外的從屬權(quán)利要求中。
通過利用本發(fā)明，不僅避免了需要把管很好地固定到卷管架上和需要管與纜件的相對大的直徑比，而且插入速率可以比已知技術(shù)高得多。
C.參考文件[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；考慮把所有的參考文件包括在本申請中。
D.


通過參考附圖描述示范的實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明，附圖包括圖1是以示范的形式示意性示出根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例；圖2給出應(yīng)用于圖1中的實(shí)施例的周期性運(yùn)動的垂直和縱向分量的圖形表示；
圖3給出在應(yīng)用于圖1中的實(shí)施例的周期性運(yùn)動過程中出現(xiàn)的法向力曲線的圖形表示；圖4給出應(yīng)用于圖1中的實(shí)施例的周期性運(yùn)動過程中出現(xiàn)的速率曲線的圖形表示；圖5是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的第一裝置的示意圖；圖6是根據(jù)圖5的裝置的第一詳細(xì)圖；圖7是根據(jù)圖5的裝置的第二詳細(xì)圖；圖8是根據(jù)圖5的裝置的第三詳細(xì)圖；圖9是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的第二裝置的示意圖；圖10是根據(jù)圖9的裝置的第一詳細(xì)圖；圖11以分圖(a)和(b)示出了根據(jù)圖9的裝置的第二詳細(xì)圖的兩種變形；圖12是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的第三裝置的截面圖；圖13是第三裝置沿著圖12中的X-X剖開的另一截面圖。
E.實(shí)施例首先應(yīng)該注意將要描述的方法基本上適用于把任何纜形件例如索纜、光纖、導(dǎo)線、甚至繩索，插入任何長中空體中，例如管形體或具有孔或通道的體，所述中空體在插入過程中可以在插入方向上引導(dǎo)纜形件，在插入之后可以保護(hù)所述插入元件。為簡潔起見，這里這種纜形件和這種長中空體將分別稱為纜和管。
將要描述的方法通常適用于圍繞支架或在支架內(nèi)部處于纏繞狀態(tài)的管，即具有基本上圍繞共同(垂直)軸的螺旋圈數(shù)。支架可以是管以這種方式存放在內(nèi)部的容器。在介紹該方法的實(shí)施例中，纜插入其中的管纏繞在卷管架周圍，只是作為例子。該方法的關(guān)鍵因素是為了把纜插入到管中以及在插入過程中，卷管架與管一起經(jīng)歷具有特定的垂直分量和縱向分量的周期性運(yùn)動。
參考附圖1以它的最基本形式描述了該方法。圖1示出了卷管架1，管2圍繞所述卷管架1纏繞，依賴于管的長度和直徑及卷管架的直徑而纏繞一層或多層。管的自由端2.1可以通過適當(dāng)?shù)倪B接裝置連接到纜供給單元4。纜5從卷纜架6提供，并通過纜供給單元5插入到管2的自由端2.1。卷管架1以它的中心軸大體垂直(y軸方向)的方式可拆卸地安裝到托架平臺上，以后稱為托架7。托架7可以由驅(qū)動裝置(圖1中未示出；見下面參考圖5和后面的描述)驅(qū)動以便實(shí)現(xiàn)周期性運(yùn)動。周期性運(yùn)動具有周期性垂直分量和周期性縱向分量。垂直分量是在兩個彼此距離為2AV的最遠(yuǎn)的垂直位置之間的上下運(yùn)動?？v向分量是在兩個最大角位置之間的圍繞垂直軸角度Θ內(nèi)的往返旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。為了開始插入方法，纜的一定長度首先插入到管中，例如通過手工方法，通過把端2.1插入圍繞卷管架的多圈管2中的一圈內(nèi)。然后，上面具有卷管架1的托架7經(jīng)歷周期性運(yùn)動。夾持裝置8防止管2在運(yùn)動過程中從卷管架1上松開。在卷管架1上的夾持裝置8和管供給單元4之間，管被引導(dǎo)通過管引導(dǎo)件9，所述管引導(dǎo)件9連接到具有圓柱形或眼形的通道開口10的穩(wěn)固基體上。通道開口10最好位于卷管架1的上方，取向與卷管架的中心軸(y軸)同軸，起減小卷管架的周期性運(yùn)動對管的自由端2.1的影響的作用。在這方面，縱向運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。為了能夠使得自由端足夠彎曲，管的自由端2.1可以通過旋轉(zhuǎn)管聯(lián)結(jié)器3連接到纜供給單元4。
此后，周期性運(yùn)動的垂直分量和縱向分量分別稱為垂直振蕩和往返轉(zhuǎn)動。垂直振蕩和往返轉(zhuǎn)動具有相同的周期。在每個周期內(nèi)，垂直振蕩(沿著指定的y軸)交替向上和向下取向，即分別與重力作用的方向相反和在重力作用方向上；往返轉(zhuǎn)動(圍繞指定的y軸)具有往返交替取向的旋轉(zhuǎn)方向，即纜插入管中的方向和與之相反的方向。
托架7、以及與托架7在一起的帶管的卷管架的垂直振蕩是這樣的，即盡可能調(diào)整為重力方向，所述管內(nèi)部插入纜。也就是說，在垂直振蕩的每個周期內(nèi)，在周期的第一部分例如一半完成自由落體運(yùn)動。只有這時已經(jīng)插入管中的纜部分從管的內(nèi)表面松開一段不可忽略的時間。在第二部分內(nèi)，即剩余周期部分，托架、卷管架和管返回到自由落體運(yùn)動的同一初始位置，而且管中的纜與管摩擦接觸。在自由落體運(yùn)動過程中，纜不摩擦接觸，因此將能夠基本上無摩擦地在管中向前運(yùn)動。在這方面，調(diào)整往返轉(zhuǎn)動的相位和振幅為自由落體運(yùn)動，以便實(shí)現(xiàn)向前運(yùn)動。所述調(diào)整最好是這樣的，即如果纜與管摩擦接觸則往返轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動方向(基本上無論如何)是向前的，而在自由落體運(yùn)動過程中(基本上無論如何)是向后的。下面的計(jì)算應(yīng)該支持所述最佳實(shí)施例周期性運(yùn)動的選擇。該計(jì)算是針對管圍繞卷管架纏繞一層進(jìn)行的。對于一層以上，需要修正。
在半周期p內(nèi)卷管架在垂直方向(y軸)經(jīng)歷的自由落體運(yùn)動，以它最理想的形式可以由下式描述為時間t的函數(shù)y＝AV-1/2g(t-p/4)2(0≤t≤1/2p) (1)對于第二半周期p，可以選擇相對y＝0對稱的相同時間段y＝-AV+1/2g(t-3p/4)2(1/2p≤t ≤p)(2)對于每個周期以這種方式描述的垂直振蕩具有振幅AV，振幅AV由下式給出AV＝gp2/32 (3)其中g(shù)表示重力加速度。
在圖2中，示出了作為t的函數(shù)的垂直振蕩的一個周期，即在第一半周期內(nèi)根據(jù)公式(1)的曲線a和在第二半周期內(nèi)根據(jù)公式(2)的曲線b。位于卷管架上的管中的纜在第一半周期內(nèi)相對管將基本上是沒有重力的，然而纜在第二半周期內(nèi)在雙倍重力作用下摩擦接觸。
對于圍繞y軸的同時往返轉(zhuǎn)動，選擇在旋轉(zhuǎn)卷管架上的管具有恒定速率±vt的鋸齒形運(yùn)動。鋸齒形運(yùn)動的相位選擇為速率在t＝0(從+即向前的方向到-即向后的方向)和t＝1/2p(從-到+)改變符號，因此轉(zhuǎn)動方向也改變符號。相對于用s＝0表示的中間位置，位于與管2上的卷管架1的中心軸距離為R處的任意點(diǎn)Q，在第一半周期期間在時間t內(nèi)走過的路程s可以由下式表示s＝AL-vtt(0≤t≤1/2p) (4)和s＝-AL+vt(t-p/2)(1/2p≤t≤p) (5)而且其中AL是往返轉(zhuǎn)動的振幅，由下式給出AL＝vtp/4(6)為了比較，路程s也在圖2中圖示出來，即第一半周期的線段c和第二半周期的線段d。在這方面，垂直軸被雙重利用，用s和y表示。對于t＝0和t＝p，往返轉(zhuǎn)動在向前的旋轉(zhuǎn)方向上具有最大位移即s＝AL，同時在向后方向上具有最大的位移，即s＝-AL，在t＝1/2p時出現(xiàn)。曲線示出了兩個運(yùn)動是怎樣在相位上相差四分之一周期的，即如下所述。如果管中的纜在第二半周期內(nèi)(曲線b)受雙倍重力作用，因而與管強(qiáng)摩擦接觸，旋轉(zhuǎn)方向?qū)⑹窍蚯暗?線段d)。那么纜和管無論任何在該半周期的較大部分內(nèi)將具有相同的絕對速率+vt。如果在時間t＝1/2p內(nèi)的點(diǎn)上，纜相對管有相對速率，由于雙倍重力作用，那么所述速率將在第二半周期內(nèi)迅速下降為零。如果在第一半周期內(nèi)(曲線a)由于自由落體運(yùn)動管內(nèi)的纜與管無摩擦接觸，那么轉(zhuǎn)動方向?qū)⑹窍蚝蟮?線段c)。如果在時間t＝p(即t＝0)內(nèi)的點(diǎn)處，上面有管的卷管架的轉(zhuǎn)動方向突然反轉(zhuǎn)方向變?yōu)橄蚝蠓较?，在自由落體運(yùn)動的開始點(diǎn)纜相對管將具有向前取向的初始速率2vt(相對穩(wěn)固基體的初始速率為vt)。在纜以速率v(相對穩(wěn)固基體)通過圍繞半徑為R的卷管架纏繞的管運(yùn)動過程中，還出現(xiàn)離心(視在)力，可以由加速度ac表示ac＝v2R-1(7)該加速度方向向外(即垂直于y軸方向)，因此必須二次疊加到由垂直振蕩產(chǎn)生的垂直分量av上，以便獲得纜在管壁上的法向力。在單位長度纜段的重量為W時計(jì)算出單位長度(m)的總法向力Fn。該力(基本上)以相同方式沿著管中纜的整個長度起作用(除了較小修正以外，如果管已經(jīng)圍繞卷管架順序纏繞一層以上需要這種較小的校正)。因此粗略地說，下面的計(jì)算適用于任意長度的纜和管。在第一半周期內(nèi)(自由落體運(yùn)動)，法向力由離心(慣性)力確定，因此Fn＝(W/g)·(v2/R) (8)在第二半周期內(nèi)(在雙倍重力作用下與管壁摩擦接觸)，離心(慣性)力也起作用，所以Fn＝[(2W)2+{(W/g)·(v2/R)}2]1/2(9)由于法向力的作用，如果彼此之間有相對運(yùn)動，將在纜與管之間出現(xiàn)摩擦力FwFw＝f·Fn(10)這里，f是纜與管之間的摩擦系數(shù)。雖然該系數(shù)可能依賴于(相對)速率，為簡單起見，將它選擇為常數(shù)。如果(相對)速率差異不太大，這通常是很好的近似。在第二半周期內(nèi)，如果纜相對管有相對運(yùn)動，摩擦將明顯比第一半周期內(nèi)大。因此在自由落體運(yùn)動的開始點(diǎn)(在t＝0，p)，纜當(dāng)然將具有初始速率vt。在自由落體運(yùn)動過程中，纜將由于管的向后運(yùn)動和離心(視在)力而被減速?？紤]事實(shí)上dv/dt等于Fwg/W，從公式(8)和(10)得出所述減速dv/dt＝-f·v2/R (11)以v(t＝0)＝vt為前提條件，那么第一半周期內(nèi)速率滿足下式v＝R·vt{R+f·vtt}-1(12)從公式(12)可知，纜速率在自由落體運(yùn)動過程中永遠(yuǎn)不能變?yōu)樨?fù)值，以便在第一半周期內(nèi)纜相對管總是凈向前運(yùn)動。為了計(jì)算纜在第二半周期內(nèi)的速率曲線，需要借助于公式(9)和(10)進(jìn)行數(shù)值積分。然而簡單的最壞情況方法是纜以類似它被減速的方式達(dá)到它的速率(由于較大的摩擦，實(shí)際上比根據(jù)最壞條件方法更快達(dá)到速率vt)。在這種情況下，平均速率vav可以通過在兩個第一半周期內(nèi)(“自由落體”)把速率v對時間積分(通過公式(12))，并以整個周期p除來計(jì)算。結(jié)果為vav＝2R·(f·p)-1ln{1+(f·vtp)·(2R)-1}(13)從此可知，只要滿足下式就可得出平均速率vav＝vt，p＜＜2R(f·vtp)-1，(14)示范計(jì)算考慮每米重量W為0.2N/m和直徑為4.5mm的纜，插入到內(nèi)徑為5.5mm的管中，所述管纏繞在半徑R為0.5m的卷管架周圍。注意纜在管中有很小的空間。纜與管之間的摩擦系數(shù)f為0.2。設(shè)定使得卷管架周期性運(yùn)動的頻率為5Hz，因此周期p為0.2秒。從公式(3)可知，振幅AV為12.5mm，因此顯著大于管的內(nèi)徑。對于供給速率1m/秒，vt必須為1m/秒。對于往返轉(zhuǎn)動的鋸齒形運(yùn)動這對應(yīng)于振幅AL為50mm，振幅AL為50mm對應(yīng)于振蕩角度θ大約為6°。根據(jù)公式(14)的周期條件容易滿足，因?yàn)榻柚诠?13)計(jì)算出的平均速率vav只比vt小2％。因此，在離心(視在)力的作用變得如此大以至于vt的增加只對平均速率vav產(chǎn)生邊緣效應(yīng)之前，纜的供給速率仍可以設(shè)置為相當(dāng)高(直至一百數(shù)量級)。
在實(shí)際實(shí)現(xiàn)過程中，垂直方向上的理想自由落體運(yùn)動和縱向方向上的鋸齒形往返轉(zhuǎn)動的結(jié)合基本上是機(jī)械變量。對于兩個運(yùn)動選擇正弦近似更簡單，因?yàn)閷τ谡疫\(yùn)動驅(qū)動機(jī)構(gòu)通常較簡單。對于同一周期p及同一垂直和縱向振幅AV和AL(見公式(3)和(6))，所述近似如下y＝AVsin(2πt/p) (15)和s＝ALcos(2πt/p) (16)在圖2中，這些分別表示為曲線sv和sl(虛線)。借助于公式(15)，法向力Fn滿足下式Fn＝W|1-(π2/8)·sin(2πt/p)| (17)根據(jù)公式(17)的法向力Fn的曲線表示為示于圖3中的曲線sf。為了比較，還加入了具有值0和2W的方波函數(shù)bf，該方波函數(shù)表示根據(jù)公式(8)和(9)的法向力，忽略離心(慣性)力。在第一半周期內(nèi)，根據(jù)曲線sf的法向力不為零，但是平均值很低。借助于公式(16)和(6)，得出速率v滿足v＝-vt·1/2πsin(2πt/p) (18)根據(jù)公式(18)的速率v的曲線表示為圖4中的曲線sv，為了比較，同時示出了具有值±vt的方波函數(shù)bv，±vt是速率v的值，也忽略離心(慣性)力。圖示出在向前(向后)方向上縱向看，在第二(第一)半周期內(nèi)速率不總是等于+vt(-vt)，但是平均看等于+vt(-vt)。在向前方向上，摩擦明顯較大，所以將給纜一個絕對的向前運(yùn)動。通常，這將在某種程度上小于vt。而且，如同已經(jīng)指出的那樣，在離心(視在)力開始對供給速率起反作用之前，vt還可以選擇得相當(dāng)高(如果根據(jù)公式(6)適當(dāng)?shù)剡x擇振幅AL和周期p)。
參考圖5、6、7和8，描述了實(shí)現(xiàn)上述插入方法的第一裝置。為了這一目的，圖5給出了整個裝置的整體圖，而其他圖詳細(xì)地示出了幾個部件。在圖5中，對應(yīng)于圖1中的幾個部件具有相同的標(biāo)號。纜5通過供給單元4從卷纜架6供給到卷管架1上的管2的自由端2.1內(nèi)。管2通過夾具8固定到卷管架1上。管2的自由端2.1不連接，以便借助于聯(lián)結(jié)器3從管2的管部分2.2旋轉(zhuǎn)，聯(lián)結(jié)器3連接到供給單元4上。在這方面，管2的自由端2.1通過具有圓柱形或眼形通道開口10的管引導(dǎo)件9從卷纜架6引導(dǎo)到供給單元4。卷管架1安裝在托架7上，托架7剛性連接到軸11上。
托架7的周期性運(yùn)動的垂直和縱向分量借助于馬達(dá)13和慣性輪14產(chǎn)生。它們通過軸15、15a和15b連接到第一對振蕩輪17、17a和第二對振蕩輪18、18a。軸15a插入軸承16，軸承16由穩(wěn)固基體(未示出)支撐。第一對振蕩輪17、17a通過連接件19驅(qū)動連桿20。所述連桿可以通過飛鏢形桿21和雌雄榫連接22在圓柱23上施加垂直振蕩，圓柱23安裝在軸11的軸部分11a的周圍。通過具有溝槽24的凸緣結(jié)構(gòu)(見圖6)圓柱23把垂直振蕩傳遞給軸11，同時位于圓柱23內(nèi)的軸部分11a及整個軸11能夠繼續(xù)保持自由旋轉(zhuǎn)。第二對振蕩輪18、18a通過連接件25驅(qū)動連桿26，連桿26水平往復(fù)移動拉桿27。拉桿27固定到軸11的軸部分11a上，把所述往復(fù)運(yùn)動傳遞給軸11，結(jié)果軸開始進(jìn)行往返轉(zhuǎn)動。軸11可旋轉(zhuǎn)地容納在圓柱28和29中，軸在其中也可以垂直運(yùn)動。圓柱28與管引導(dǎo)件9一起安裝在支架30上，支架30形成軸11和托架7的穩(wěn)固基體，卷管架1安裝在托架7上。圓柱29安裝在穩(wěn)固基體上，在軸部分11a的下方。在軸部分11a下方的圓柱內(nèi)，垂直向下的運(yùn)動可被彈性吸收。通過把第一對振蕩輪17、17a中的連接件19相對第二對振蕩輪18、18a中的連接件25適當(dāng)定位(見圖8)，實(shí)現(xiàn)托架7的垂直振蕩和往返轉(zhuǎn)動的相位錯開四分之一周期。通過彼此相對調(diào)整兩對輪能夠預(yù)先調(diào)整相位。
為了中斷管中(滯流的)空氣的制動作用，可以在從供給單元4插入纜的同時，利用管2的自由端2.1通過壓力(例如通過供給單元4的供給管4.2)供給流體，例如壓縮空氣，或者可以把空氣從管的另一端抽出。
參考圖9、10和11描述了實(shí)現(xiàn)插入方法的第二裝置。圖9示意性示出裝置的整體，而其他兩幅圖詳細(xì)示出了幾個部件。對應(yīng)于圖1的幾個零件還具有相同的標(biāo)號。管2纏繞于其周圍的卷管架1松弛地圍繞平臺42上的軸41放置，并固定在那(固定裝置沒有示出)。管2的自由端2.1也通過通道開口10連接到供給單元4上，通道開口10安裝在軸41的端部41.1上。軸41垂直固定到基座43上，基座43連接到固定地基上。平臺42最好是具有中心孔44的圓形，軸41通過中心孔44凸出。圍繞軸41放置有螺旋彈簧45，螺旋彈簧45通過它的端部45.1和45.2分別固定到基座43上和平臺42的下邊，而且平臺42彈性坐落在所述螺旋彈簧上，所述平臺42上放置有卷管架1。螺旋彈簧45允許平臺圍繞軸41同時彈性垂直上下運(yùn)動和(彈性)往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。平臺42具有垂直邊46圍繞它，所述垂直邊46具有兩個正好彼此相對的切口47。在兩個切口中的每個中水平插入桿48，所述桿48偏心安裝在輪49上。輪49中的每一個圍繞框架部分51上的水平旋轉(zhuǎn)軸50旋轉(zhuǎn)安裝，所述框架部分51連接到穩(wěn)固基體上。輪49的水平旋轉(zhuǎn)軸50彼此基本上在一條直線上。在操作過程中，以彼此相反的旋轉(zhuǎn)方向(箭頭P1和P2)同步驅(qū)動兩個輪49(未示出驅(qū)動機(jī)構(gòu))。以如下方式共同調(diào)整輪，即桿48總是同時處于它們的最高和最低位置。在這方面，輪49把它們的(圓周)運(yùn)動利用桿48和形成在邊46上的切口47傳遞給平臺42。每個切口47的周邊由具有切口47的尺寸的平板52確定，所述平板52安裝在邊46的孔47a上方。切口47的周邊大致呈具有水平邊a和垂直邊b的長方形(具有圓角以便更好地引導(dǎo)桿，見圖10)。通過選擇邊a和b的尺寸，設(shè)定桿48與輪49的旋轉(zhuǎn)軸50之間的固定距離，可以獲得期望的垂直振幅AV和縱向振幅AL。這里應(yīng)該注意，由于切口的這種形狀，桿48在垂直和縱向方向不再剛好正弦驅(qū)動平臺42。對于給定的平臺42的總質(zhì)量M，卷管架1和圍繞它纏繞的管2，通過適當(dāng)選擇螺旋彈簧45的彈簧常數(shù)k，可以實(shí)現(xiàn)所述運(yùn)動仍基本上是正弦的。彈簧常數(shù)k(即施加給彈簧的力與彈簧變形量之間的比值)以如下方式選擇，即對于給定的總質(zhì)量M和某一垂直振幅AV，在不可忽略的部分周期內(nèi)垂直周期性運(yùn)動盡可能是自由落體運(yùn)動。這是在如下條件下實(shí)現(xiàn)的如果平臺42(即桿)位于最高/中間/最低垂直位置，施加在螺旋彈簧45上的力必須分別為0/Mg/2Mg。這里，g仍是重力加速度。彈簧常數(shù)k滿足下式k＝Mg/AV(19)如果滿足了這些條件，質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)將在垂直方向表現(xiàn)為固有振蕩，該固有振蕩的不可忽略部分近似為自由落體運(yùn)動。只需通過桿48對輪49施加小的力，以便使得振蕩維持下去。終究，質(zhì)量M垂直振蕩過程中的加速度所需的大的力通過螺旋彈簧提供。而且，基本上不需要設(shè)置輪的轉(zhuǎn)動時間(根據(jù)公式(3))，但是希望這樣做而且也容易做到；當(dāng)通過某一點(diǎn)時對輪施加小推力就已經(jīng)足夠了。
往返轉(zhuǎn)動即縱向周期性運(yùn)動與垂直振蕩雖然具有四分之一周期的相位差，但是保持同步，并由同一個輪49實(shí)現(xiàn)。這就是為什么基本上仍需要由輪49通過桿48對平臺42施加相當(dāng)大的力。然而，螺旋彈簧可能也提供一個抗扭強(qiáng)度。該抗扭強(qiáng)度的大小與抗壓縮強(qiáng)度成正比，依賴于螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)?；旧峡梢匀缦路绞街圃炻菪龔椈?，即同一彈簧還具有扭曲常數(shù)，可以在縱向提供具有振幅AL和相同周期的固有振蕩。為達(dá)到這一目的，扭曲常數(shù)必須滿足類似公式(19)的公式，用振幅AL和平臺與支撐管的卷管架的質(zhì)量慣性矩代替振幅AV和質(zhì)量M。也可以使用復(fù)合彈性元件代替單個彈性元件，例如螺旋彈簧45，達(dá)到彈簧常數(shù)與扭曲常數(shù)之間正確的比值。通過適當(dāng)選擇質(zhì)量M與慣性矩之間的比值也可以實(shí)現(xiàn)裝置的最佳化。這可以通過例如向外移動平臺42的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)，例如通過在邊46中加增重物質(zhì)53來向外移動平臺42的質(zhì)量(見圖11的圖(a))；或者相反通過向內(nèi)移動質(zhì)量實(shí)現(xiàn)，例如通過圍繞平臺42的中心孔44的增重物質(zhì)54(見圖11的圖(b))。
基本上，如果為了周期性運(yùn)動，軸41能夠?qū)捤膳浜系鼗瑒油ㄟ^平臺42的孔44，而不傾斜，一個具有桿48的從動輪49就夠用了。為了穩(wěn)定平臺的運(yùn)動，在這方面，第二輪可以制成慣性輪。
如果在把纜插入管過程中可能出現(xiàn)停止，可以通過把輪49靜止在最大縱向位移而停止旋轉(zhuǎn)振蕩。如果在切口47中有足夠的自由空間(長方形平板52的邊b的長度)，垂直振蕩可以簡單地“衰減”。
在上述參考附圖5-11描述的實(shí)施例中，使用了驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)把圓周運(yùn)動變換為期望的周期性垂直運(yùn)動和縱向運(yùn)動。然而，如下驅(qū)動機(jī)構(gòu)也可以，即把例如由液壓驅(qū)動產(chǎn)生的分離線性運(yùn)動變換為期望的周期性運(yùn)動。例如，在圖5所示的裝置中，飛鏢形桿21和拉桿27每個都可以樞軸地連接到不同的液壓驅(qū)動的活塞桿的端部，液壓驅(qū)動的圓柱部分連接到穩(wěn)固基體上。兩個液壓驅(qū)動的操作應(yīng)該對于周期和相位差保持同步。
參考圖12和13，描述了實(shí)現(xiàn)插入方法的第三裝置，該裝置利用了液壓驅(qū)動以便產(chǎn)生期望的運(yùn)動。圖12示出了沿通過中心軸(y軸)的垂直平面的裝置的截面圖，而圖13示出了裝置垂直于中心軸由圖12中X-X表示的截面圖。該裝置包括具有主要為圓形的臺面62和腿63的工作臺61。垂直軸64固定安裝在臺面的中心。垂直軸64的上部64.1對準(zhǔn)放置在臺面上的卷管架1的中心。垂直軸64旋轉(zhuǎn)安裝在圓柱體65內(nèi)，與中心軸同心。垂直軸64在兩個軸承66上運(yùn)轉(zhuǎn)以便它相對于圓柱體65垂直固定。垂直圓柱體的下部65.1固定連接到第一液壓驅(qū)動68的活塞桿67上，第一液壓驅(qū)動68的圓柱部分69相對穩(wěn)固基體處于固定的垂直位置。環(huán)狀盤70通過軸承71旋轉(zhuǎn)安裝在垂直圓柱體65周圍，但是相對穩(wěn)固基體處于固定的垂直位置。盤70具有空隙72用于放置工作臺61的腿63?？障?2被垂直導(dǎo)軌73以如下方式包圍，即工作臺61的腿63在空隙72內(nèi)，工作臺61只能在垂直方向相對盤70移動。盤具有延伸臂74，臂74樞軸地連接到第二液壓驅(qū)動76的活塞桿75上，第二液壓驅(qū)動76的圓柱部分77樞軸地連接到穩(wěn)固基體上(圖中只是象征性的示出)。當(dāng)被液壓驅(qū)動76驅(qū)動時(通過活塞桿75和延伸臂74)，盤被迫圍繞中心軸(y軸)往返旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在這一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動過程中盤帶動著工作臺61一起運(yùn)動。同時，被第一液壓驅(qū)動68驅(qū)動(通過活塞桿67和圓柱65)，工作臺61被迫上下運(yùn)動。在這種情況下，兩個液壓驅(qū)動68和76的操作也應(yīng)該相對周期和相位差保持同步，以便在每個周期實(shí)現(xiàn)期望的自由落體運(yùn)動。
權(quán)利要求
1.一種用于把纜形件插入長管形包層中的方法，所述纜形件后面簡稱為纜，所述長管形包層后面簡稱為管，所述長管形包層纏繞在支架內(nèi)或周圍，所述支架具有大體垂直的對稱軸，所述方法包括下列步驟-把纜的初始端和一定長度的后續(xù)部分插入管的自由端，以及-使支架經(jīng)歷周期性運(yùn)動，所述周期性運(yùn)動具有垂直分量和與纏繞管的縱向方向一致的縱向分量，其特征在于垂直分量是上下運(yùn)動，后面稱為垂直振蕩，該上下運(yùn)動具有在每個周期的部分期間內(nèi)實(shí)現(xiàn)無論如何近似自由落體運(yùn)動的周期和振幅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述支架的縱向運(yùn)動是圍繞支架垂直軸的往返旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，后面稱為振蕩旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述垂直運(yùn)動的周期等于振蕩旋轉(zhuǎn)的周期，而且振蕩旋轉(zhuǎn)在自由落體運(yùn)動過程中無論如何大致具有向后的旋轉(zhuǎn)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于當(dāng)振蕩旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向逆轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚝蠓较驎r開始自由落體運(yùn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于所述自由落體運(yùn)動無論如何近似持續(xù)半個周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5的方法，其特征在于垂直振蕩和往返轉(zhuǎn)動無論如何近似為正弦運(yùn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其特征在于從與自由端相對的開口端抽空所述管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其特征在于把壓縮空氣供給到管的自由端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其特征在于由引導(dǎo)裝置把管的自由端從支架引導(dǎo)到纜供給單元，所述引導(dǎo)裝置相對穩(wěn)固基體位于固定位置上，大體上在垂直對稱軸上。
10.一種用于把纜形件插入長管形包層中的裝置，所述纜形件后面簡稱為纜，所述長管形包層后面簡稱為管，所述長管形包層圍繞大體上相同的對稱軸多圈纏繞在支架內(nèi)或周圍，所述裝置包括-托架，所述支架可安裝在所述托架上的一個位置，使得所述對稱軸基本垂直；以及-與托架連接的驅(qū)動裝置，用于使得所述托架經(jīng)歷具有垂直分量和縱向分量的周期性運(yùn)動；其特征在于該裝置還包括支撐裝置，該裝置可支撐該托架圍繞所述大體上垂直的軸旋轉(zhuǎn)和垂直移動；以及所述驅(qū)動裝置包括至少一個用于產(chǎn)生所述托架的周期性運(yùn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述周期性運(yùn)動的垂直分量是上下運(yùn)動，以后稱為垂直振蕩，具有在每個周期的部分期間內(nèi)實(shí)現(xiàn)無論如何近似為自由落體運(yùn)動的周期和振幅，所述周期性運(yùn)動的縱向分量是圍繞垂直對稱軸的往返旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，后面簡稱為振蕩旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于所述支撐裝置包括垂直旋轉(zhuǎn)軸，該垂直旋轉(zhuǎn)軸剛性連接到托架上，所述驅(qū)動裝置包括兩個驅(qū)動機(jī)構(gòu)，兩個驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的第一個與垂直旋轉(zhuǎn)軸連接，用于周期性垂直上下移動垂直旋轉(zhuǎn)軸，以便產(chǎn)生垂直振蕩，兩個驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的第二個與垂直旋轉(zhuǎn)軸連接，用于周期性往返旋轉(zhuǎn)垂直旋轉(zhuǎn)軸，以便產(chǎn)生振蕩旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過具有溝槽的凸緣結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)軸連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的裝置，其特征在于第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過拉桿與旋轉(zhuǎn)軸連接，所述拉桿固定連接到旋轉(zhuǎn)軸上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11、12或13的裝置，其特征在于第一和第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)把圓周運(yùn)動變換為所述托架的周期性運(yùn)動。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其特征在于用于把圓周運(yùn)動變換為它們各自垂直驅(qū)動軸運(yùn)動的兩個驅(qū)動機(jī)構(gòu)由公共驅(qū)動軸驅(qū)動，使將要變換的圓周運(yùn)動具有四分之一周期的相位差。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括具有活塞桿部分和圓柱部分的液壓驅(qū)動，所述活塞桿和圓柱部分的第一部分固定安裝在穩(wěn)固基體上，第二部分同軸旋轉(zhuǎn)地安裝在旋轉(zhuǎn)軸的下端。
17.根據(jù)權(quán)利要求11或16的裝置，其特征在于第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括具有活塞桿部分和圓柱部分的液壓驅(qū)動，所述活塞桿和圓柱部分的第一部分樞軸安裝在穩(wěn)固基體上，第二部分通過拉桿與旋轉(zhuǎn)軸連接，所述拉桿固定連接到旋轉(zhuǎn)軸上。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于所述至少一個驅(qū)動機(jī)構(gòu)把圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)換為所述托架的周期性運(yùn)動。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其特征在于所述托架形成水平平臺，所述支撐裝置包括彈性件，該彈性件無論如何近似對準(zhǔn)平臺中心安裝在平臺下方，而且可圍繞垂直軸垂直壓縮和扭曲。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其特征在于所述至少一個驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括圍繞水平軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的輪，該輪通過雌雄榫結(jié)構(gòu)偏心連接到平臺的邊上，使得輪的水平軸與彈性件的垂直軸無論如何大體在同一平面內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于驅(qū)動裝置包括與所述至少一個驅(qū)動裝置同類型的第二驅(qū)動裝置，該第二驅(qū)動裝置相對平臺的垂直軸與所述至少一個驅(qū)動機(jī)構(gòu)剛好相對地連接到平臺的邊上。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的裝置，其特征在于雌雄榫結(jié)構(gòu)的孔大體上是具有垂直邊和水平邊的長方形，垂直邊和水平邊的長度調(diào)整為周期性運(yùn)動的垂直分量和縱向分量的期望振幅比值。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-22任一項(xiàng)的裝置，其特征在于所述彈性件具有彈簧常數(shù)，該彈簧常數(shù)調(diào)整為垂直振蕩的周期和振幅。
24.根據(jù)權(quán)利要求19-23任一項(xiàng)的裝置，其特征在于所述彈性件具有扭曲常數(shù)，該扭曲常數(shù)調(diào)整為與垂直振蕩具有相同周期的固有旋轉(zhuǎn)振蕩。
25.根據(jù)權(quán)利要求10-24任一項(xiàng)的裝置，其特征在于該裝置還包括安裝在支架上方相對固定地基的固定位置上的引導(dǎo)件，并基本上在垂直對稱軸上，用于把管的自由端引導(dǎo)到纜供給單元。
全文摘要
纜(5)通過自由瑞(2.1)插入圍繞卷管架(1)纏繞的管(2)內(nèi),卷管架(1)固定在托架(7)上,使得它的卷軸(y)垂直。帶有卷管架的托架經(jīng)歷具有垂直分量和縱向分量的周期性運(yùn)動。垂直分量是具有周期(P)和振幅(A
文檔編號H02G1/08GK1240517SQ97180555
公開日2000年1月5日 申請日期1997年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月4日
發(fā)明者W·格里豐恩, G·普魯梅塔茲 申請人:皇家Kpn公司