CN1037954C - 卷绕有金属线材的卷筒及卷绕方法 - Google Patents
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Abstract
卷筒(10)上多圈卷绕有金属线材(12)。多圈的最后是末圈(22),在末圈之前有n个圈(24)(称之为n前圈),n大于或等于1。末圈(22)由前段(26)、中段(28)和尾端(20)三部分组成。
中段(28)压在n前圈(24)之下,以便使末圈被紧压在其余线材之下。
前段(26)和尾端(20)处在n前圈(24)的同一侧。末圈的弯曲半径至少为45毫米。
Description
本发明涉及多圈卷绕有金属线材的卷筒。这里所指卷筒也包括绕线管和卷轴。卷筒可以用金属或合成材料制成。本发明也涉及线材多圈卷绕到卷筒上的方法。
钢丝、有色金属丝和钢绳之类金属线材要在制造厂里适当卷绕到卷筒上,以便储存和运输到用户手中。
在过去10年里,人们不断努力使金属线材卷绕到卷筒上的过程自动化,其中包括改进金属线材尾端的固定方法。
为了合理地实现自动化,卷绕方法和卷筒结构必须要满足如下要求:
第一,在卷绕期间和完成卷绕时不能损坏线材。
第二,要避免浪费线材,也就是当把线材从卷筒上退下后,线材从尾端到前端的全长范围都可以应用。
第三,在卷绕过程期间把线材材端固定的固定机构不会产生残余的东西,否则这些东西在以后退绕过程中落到地面上,会弄脏工作环境。
第四,在卷绕和退绕期间不会浪费时间,也就是尾端的固定和拆下均能在短时间里完成。
最后一个要求是,目前正在使用的大量现存金属卷筒,在用自动卷绕法以后,不需改动或只需稍加改动仍可以使用。
尽管作了不懈努力,但发现要发明一种自动化的卷绕方法和卷筒,并满足上述全部要求是很困难的。
本发明的目的是提出一种卷筒以及把线材自动卷绕到卷筒上的卷绕方法,使用本发明不会损坏线材,也不浪费线材,不产生会弄脏工作环境的残余东西,不浪费时间,大量原有的金属卷筒可以继续使用。
本发明一方面是提供一种多圈卷绕有金属线材的卷筒。其中金属线材的弯曲刚度应大于10牛顿·毫米2,最好应大于100牛顿·毫米2约为150牛顿·毫米2(用Taber刚度测量仪测定)。
线材卷绕在卷筒上的多圈中,最后一圈称之为末圈,在此末圈之前的各圈称为n圈(以后将称之为n前圈)。n数大于或等于1。末圈由前段、中段和尾端三部分组成。其中中段压在一个或多个n前圈之下,以固定末圈。前段和尾端处在n前圈的同一侧。
本发明提出的卷筒的优点是不需使用附加的固定机构,从而可完全避免弄脏工作环境。另一个优点是可以很容易地抽出末圈,即只需简单地抽一下尾端就可以把末圈从n前圈下抽出,接下就可以退绕。一点也不浪费线材。
前圈的圈数n应大于或等于1,但最好应大于或等于2,例如大于或等于4。一方面希望前圈有足够的数量,以便可靠地固定末圈使之不会在存放和运输期间散开;另一方面又不希望前圈数量超过最多允许极限,以便仍可用较小的力抽出末圈。因此,n前圈的数量不应超过10-12,其数量取决于所卷绕的线材种类。
n前圈中的张力大小要适当,一方面要确保末圈的固定不会在运输,吊装中散开,另一方面又要不太费力就能抽出末圈,
金属线材的末圈在卷筒上形成弯曲半径,半径大小至少为45毫米,最好超过60毫米,例如为80毫米或100毫米。弯曲半径过小会使线材的末圈产生塑性变形,从而末圈不能再使用。
末圈的中段要压在n前圈的一圈或数圈之下,受压中段所形成的中心角(从卷筒中心轴测量)应大于90℃,例如为135°或180°。中心角过小会使线材的末圈产生塑性变形,从而线材就不会在全长范围内均能使用。
这样在卷绕过程中线材的末圈不会产生塑性变形,而只产生弹性变形。而且也不损坏线材,从而线材在全长范围内均能使用。
在卷筒上两相邻圈之间的距离,按与卷筒中心轴平行的方向测定,可小于10毫米,大体为4-5毫米。最好使n前圈之间相互邻接。
最好使线材的尾端不长于50厘米,例如短于35厘米或25厘米。
卷筒的填满度小于78%,例如不大于70%,此处填满度是指线材的横剖面积被除以卷筒上用于卷绕线材的那部分空间在横切于线材的方向上的横剖面积。
本发明的第二方面是提供一种把金属线材多圈卷绕在卷筒上的方法。线材卷绕的最后一圈是末圈,在其之前是n个前圈。n数大于或等于1。末圈由前段、中段和尾端组成。
该卷绕方法包括如下六个步骤:
(1)在保持n前圈中张力的同时,增加n前圈的长度,以便在n前圈和其余线材之间形成一段距离;
(2)固定末圈的尾端;
(3)抓往末圈的中段;
(4)把末圈的中段放到n前圈之下,即放入n前圈和其余线材之间形成的空隙;
(5)在保持n前圈中张力的同时,缩小n前圈的长度,以便把末圈夹紧到其余线材上;
(6)松开末圈的中段。
张力通常大于10牛顿,而小于100牛顿。张力不能太小,是为了使固定的末圈在吊装和运输中不会松开;张力也不能太大,这是为了能方便地抽出末圈。通常张力应小于金属线材破坏强度的三分之一。
上述(1)-(5)各步骤的代号并不是说明各步骤必须按数字先后顺序完成。例如,步骤(2)固定末圈的尾端可以先于步骤(1)增加n前圈的长度。但是,步骤(4)必须在步骤(1)、(2)、(3)之后,步骤(5)和(6)必须在步骤(4)之后。
通过下面详细介绍可以知道,上述方法的各步骤均可实现自动化。
步骤(1)增加n前圈的长度可以用几种办法做到。
第一种方法是在卷筒外侧(半径方向)装一支承件,使n前圈卷绕过这些支承件。
第二种方法包括如下步骤:
(a)在卷筒外侧(半径方向)装有支承件;
(b)把上述支承件放在尾端之下;
(c)使上述支承件顺着卷绕方向相对于卷筒旋转n+1圈;
(d)使末圈从上述支承件上脱下,在支承件上只留有n前圈。
步骤(5)减小n前圈的长度,可以通过使卷筒顺卷绕方向相对末圈旋转来实现。
本发明的第三方面是提供一种把线材多圈卷绕到卷筒上的装置。多圈最后是一个末圈,在末圈之前的n个前圈。数字n大于或等于1。末圈由前段、中段和尾端三部分组成。
这种装置包括:
用来固定尾端的构件,
用来增加n前圈长度的构件,
用来夹住和放开末圈中段的构件,
用来减小n前圈长度的构件。
需要说明的是,用来夹住和放开末圈中段的构件同用来增加n前圈长度的构件是不同的。
下面结合附图对本发明作进一步介绍。
图1表示现有的卷筒;
图2表示按本发明第一方面提出的卷筒;
图3是按本发明第一方面提出的卷筒的示意图;
图4是一种用来把卷绕在卷筒上的线材退绕下来的装置。
图5(a)至5(h)分别表示按本发明第二方面将金属线材卷绕到卷筒上的方法的各个步骤。
图1中卷筒10是现有的卷筒。卷筒10上卷绕有多圈金属线材12。卷筒10有两个凸缘14。其中至少有一个凸缘14在靠近其外侧处开有孔16。在凸缘14外侧靠近孔16处装有夹子18。线材12的尾端20穿过孔18,并由夹子18卡住。
图2和图3是按本发明的第一方面设计的卷筒10,为了更加简单明确,图3仅是一张简单示意图。
如果卷绕在卷筒上的金属线材是钢绳,则卷筒的凸缘的直径约为250毫米。两凸缘之间的距离在150至320毫米之间。这种卷筒可以卷绕5至40千克钢绳。
在卷绕满金属线材之后,凸缘的外直径仍稍大于线材最后一圈的外直径。
金属线材的弯曲刚度应大于10牛顿·毫米2,最好要大于100牛顿·毫米2,普通的钢绳的弯曲刚度如下所列:
251牛顿·毫米2,对于2+2×0.25钢绳
174牛顿·毫米2,对于4×0.25钢绳
178牛顿·毫米2,对于4×0.250C(开式绳索)
190牛顿·毫米2,对于1+4×0.25
200牛顿·毫米2,对于2×0.30HT(高强度)
225牛顿·毫米2,对于5×0.25
360牛顿·毫米2,对于2+7×0.22
上述所有弯曲刚度都是用常用的Taber刚度测试仪测量出的。
卷绕在卷筒10上的多圈线材12,其最后是末圈22,在末圈22之前有4前圈24(以下称之为4前圈)。末圈22包括前段26、中段28和尾端20。中段28插压在4前圈的一圈或几圈之下。末圈22的前段26和尾端20处在4前圈24的同一侧,不完全被圈24覆盖住。只需轻轻一拉就完全可以抽出末圈22。
中段28压在4前圈24的一圈或几圈之下,受压中段所形成的弯折角α应大于90°。末圈的弯曲半径大于45毫米。末圈22的中段22和其它部分均不应形成急剧变化的圆弧(图3中作了夸大,以分清末圈22的各部分)。末圈既不产生塑性变形,也末受到任何损伤。
图2和图3中的卷筒相对于图1中的卷筒有如下优点:不再需要使开孔16畅通,以便使线材可以伸到凸缘14的外边缘,对同样的卷筒10可以卷绕上更多的线材12。
下面参照图4来介绍图2和图3中卷筒相对于图1中卷筒的第二个优点。
图4是一种退绕装置的示意图,该装置有一中心杆29,在其两侧装有两个轴30。在轴30上分别装有要退绕的卷筒10′(左侧)和卷筒10″(右侧)。如使用图1所示的现有卷筒,则卷筒10′必须按如下方式套在轴上:卷筒的带有孔16、夹子18和尾端20的那个凸缘14处在最左侧,而右卷筒10″必须按如下方式套在轴上:卷筒的带有孔16、夹子18和尾端20的那个凸缘14处在最右侧。因为在靠近中心杆29附近处(对在卷筒10′是右侧,对右卷筒10″是左侧),没有足够的空间从夹子18上取下尾端20并从孔16中抽出。由于是从相同方向31同时从左卷筒10′和右卷筒10″退绕线材,在卷筒10′上线材的卷绕方向必须与卷筒10″上的方向相反。而这样做会造成一系列的实际问题,例如要区别放在某处的卷筒是按什么方向卷绕的。而本发明的卷筒,末圈22是连接在前圈24上,与凸缘无关,因此右卷筒10″的卷绕方向不必与左卷筒10′的方向相反。
按本发明末圈22扣压在其余线材下面的方法,经试验证明是稳定可靠的,按本发明的第一方面设计的卷筒即使作多次吊放,储存和运输,末圈22仍扣压在前圈24之下,同时只需简单一拉就可抽出末圈22。
图5(a)至5图5(h)分别表示本发明第二方面卷绕方法的各个步骤。
在图5(a)中,线材12沿卷绕方向33高速卷绕到卷筒10上。当绕满卷筒10或者卷绕线材达到所需重量,卷筒10就停止转动,切断线材12,为前一卷筒线材切出尾端20,为后一卷筒线材切出一前端(图中未画出)。
在图5(b)中,线材12的尾端20卡在夹子32里,在尾端20之下设有两个滚轴34。这两个滚轴34顺箭头36的方向相对于卷筒10旋转5圈,以便增加线材最后5圈的长度(即末圈22和4前圈24的长度),在前圈24和其余线材12之间形成空隙。
在图5(c)中,末圈22从两滚轴34中脱离,在两滚轴34上仅剩4个前圈24。
在图5(d)中,一把钳子36把4个前圈24夹住。弹簧37连接到钳子36上,使钳子36受到向上的垂直力。这样做的目的是使4个前圈24中始终形成张力。
在图5(e)中,两滚轴34从4前圈24下移开。在图5(f)中,夹具38放到前圈24之下,并夹住末圈22的中段28。该夹具可以由一适当弯曲的小杆组成。
在图5(g)中,夹具38把末圈22的中段28放至4前圈24下方的4前圈与其它线材之间的空隙中。
最后如图5(h)所示,通过使卷筒10沿箭头40所示方向(即卷绕方向)卷绕来缩短4前圈24的长度。从而使4前圈24和其余线材之间的空隙减小;由于弹簧37的作用,4前圈中的张力保持不变,同时钳子36起先是跟随4前圈24而动。而当4前圈24和其余线材之间的空隙减到足够小时,钳子36把用来压住末圈中段28的4前圈24放开,夹子38此时也可以卸下。
上述方法各步骤中,卷绕装置的各部分的运动,可以用液压、气压,电动方法实现,也可以把几种方法组合使用。
本发明的方法和卷筒已证明适用于各种金属丝和各种结构的钢绳索,无论是有包覆丝的或没有包覆丝的钢绳索。
Claims (19)
1.一种多圈卷绕有金属线材的卷筒,
其中:金属线材的弯曲刚度大于10牛顿·毫米2;多圈包括称为末圈的最后一圈和在末圈之前的几圈,称之为n前圈;
n值大于或等于1;
末圈包括有前段、中段和尾端三部分;
中段压在n前圈的一圈或数圈之下,以便把末圈夹紧到其余线材上;
前段和尾端处在n前圈的同一侧,其特征在于末圈的弯曲半径至少为45毫米。
2.按照权利要求1的卷筒,其特征是压在n前圈的一圈或数圈之下的中段弯折的角度大于90°,该角度是从卷筒的轴心测量的。
3.按照权利要求2的卷筒,其特征是所述的弯折角大于180°。
4.按照权利要求1至4中之一的卷筒,其特征是末圈卷绕过程中只产生弹性变形。
5.按照权利要求1的卷筒,其特征是金属线材的比重至少为7千克/分米3。
6.按照权利要求1的卷筒,其特征是n大于或等于2。
7.按照权利要求6的卷筒,其特征是n大于或等于4。
8.按照权利要求1的卷筒,其特征是两相邻圈之间的轴向距离小于10毫米。
9.按照权利要求1的卷筒,其特征是各n前圈相互邻接。
10.按照权利要求1的卷筒,其特征是卷筒上卷绕的线材充满度小于78%。
11.按照权利要求1的卷筒,其特征是尾端长度不超过50厘米。
12.按照权利要求1的卷筒,其特征是所述线材是一种钢绳索。
13.按照权利要求1的卷筒,其特征是所述线材是一种钢丝。
14.一种把金属线材多圈卷绕到卷筒上的方法,
其中:多圈的最后是末圈,在末圈之前有n圈,称之为n前圈;
n等于或大于1;
末圈包括前段、中段和尾端三部分;
其特征在于该方法包括如下步骤:
(1)在保持n前圈中张力的同时,增加n前圈的长度,以便在n前圈和其余线材之间形成一段距离;
(2)固定末圈的尾端;
(3)夹往末圈的中段;
(4)把末圈的中段放到n前圈之下,即放入n前圈和其余线材之间形成的空隙,并保持末圈的弯曲半径不小于45毫米;
(5)在保持n前圈中张力的同时,缩小n前圈的长度,以便把末圈夹紧到其余线材上;
(6)松开末圈的中段。
15.按照权利要求14的方法,其特征是张力大于10牛顿而小于100牛顿。
16.按照权利要求14的方法,其特征是张力小于金属线材的破坏强度的三分之一。
17.按照权利要求14的方法,其特征是步骤(1)增加n前圈的长度用如下办法实现,即在卷筒外侧(半径方向)装一支承件,并使n前圈绕过这些支承件。
18.按照权利要求17的方法,其特征是步骤(1)增加n前圈的长度用如下办法实现:
(a)在卷筒外侧(半径方向)装一支承件;
(b)把上述支承件放在尾端之下;
(c)使上述支承件顺着卷绕方向相对于卷筒旋转n+1圈;
(d)使末圈从上述支承件上退下,在支承件上只留有n前圈。
19.按照权利14至18中之一的一种方法,其特征是步骤(5)减少n前圈的长度可使卷筒顺卷绕方向旋转来实现。
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