FI89423C - Anordning foer vaexelriktningstvinning - Google Patents

Description

1 89423

Vaihtosuuntakertauslaite

Vaihtosuuntakertauslaite johdinten, kuten lankojen, osajohtojen, johtonlppujen, valokuitujen ja vastaavien 5 vaihtosuuntakertaamiseksi kaapeleiden tai vastaavien valmistamista varten, joka laite käsittää kiinteän jakoväli-neen, joka on sovitettu kerrattavien johdinten sisääntulo-päähän, eri suuntiin pyörivän kiertämisvälineen, joka on sovitettu kerrattavien johdinten ulostulopäähän ja jakovä-10 Uneen ja kiertämisvälineen välille sovitetut, pituusakselinsa ympäri jaksottain vastakkaisiin suuntiin kierrettävän keskeisen keskuselementin ja jaksottain vastakkaisiin suuntiin kierrettävät kehäputket, jotka ympäröivät periferises-ti keskuselementtiä, jolloin keskuselementti ja kehäputket 15 ovat ainakin johdinten kiertämisvaiheen aikana vastakkain ja jolloin kerrattavat johtimet on sovitettu kulkemaan ainakin kehäputkien läpi.

Edellä esitettyjä laitteita tunnetaan esimerkiksi kaapeliteollisuudessa hyvin monenlaisia. Esimerkkinä alalla 20 tunnetuista laitteista voidaan mainita US-patenttijulkaisussa 4 974 408 esitetty laite. Edellä mainitussa US-patentti julkaisussa esitetty laite toimii useimmissa tilanteissa täysin moitteettomasti. Joissakin tilanteissa toiminta ei kuitenkaan ole aivan paras mahdollinen. Käytännös-25 sä on esimerkiksi havaittu, että suurilla putkipaketin pyörimisnopeuksilla keskipakovoima aiheuttaa kehäputkien siirtymistä säteittäissuunnassa ulospäin kehäputkien sitomattomalla osalla. Em. tunnetussa ratkaisussa on kehäputket sidottu käyttämällä välimatkan päässä toisistaan olevia elas-30 tisia renkaita, joiden puristusvoima vaikuttaa vain putkien tietyllä pituusalueella. Putkipaketin aksiaalisuuntainen kiristysvoima ja elastisten renkaiden etäisyys toisistaan määräävät yhdessä maksimaalisen pyörimisnopeuden. Em. nopeuden ylittämisestä seuraa, että keskipakovoiman vaikutuk-35 sesta ulospäin pullistuvat ulkokehäputket siirtävät elasti- 2 89423 siä renkaita aksiaalisuunnassa, joten tällä mekanismilla häiriö vahvistaa itseään. Myös keskiputkella on taipumus tulla kehäputkien välistä ulos, jos se on venynyt ulkokehä-putkia enemmän. Toisena ongelmana on viruminen, joka aiheu-5 tuu putkien materiaalina käytettyjen muovien ominaisuuksista. Viruminen on putkipaketin käyttöönoton alkuvaiheessa hyvin voimakasta ja se aiheuttaa putkipaketin lyhentämisen useaan otteeseen. Myöhemmin viruminen pienenee, mutta koskaan se ei lopu. Virumisesta johtuen putkipaketin maksimi-10 pituus on rajoitettu, mikä puolestaan rajoittaa suunnan-vaihtokohtien maksimietäisyyttä toisistaan. Kolmantena ongelmana voidaan mainita se, että käytetystä materiaalista johtuen ei voida käyttää haluttua aksiaalisuuntaista kiris-tysvoimaa. Em. seikka näkyy putkipaketin riippumana, joka 15 vuorostaan aiheuttaa ei-toivotun kieppumisen (whirling). Kokemuksesta tiedetään ison putkipaketin riippuman kasvattavan putken ja johtimen välistä kitkakerrointa. Parhaiten putkimateriaaleiksi soveltuvilla muoveilla on tyypillisesti suuret kitkakertoimet ja huonot mekaaniset kestävyysarvot. 20 Aiemmin tunnetuissa ratkaisuissa nimenomaan putken ja johtimen välinen kitkakerroin vaikuttaa merkittävimpänä tekijänä samaan suuntaan saatavien nousujen lukumäärään. Tavoitteena on saada aikaan mahdollisimman paljon nousuja samaan suuntaan, koska sillä saadaan suunnanvaihtokohdat kau-25 aksi toisistaan ja se vuorostaan parantaa telekaapelin sähköisiä arvoja.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan vaihtosuun-takertauslaite, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat pystytään eliminoimaan. Tähän on päästy keksinnön 30 mukaisen vaihtosuuntakertauslaitteen avulla, joka on tunnettu siitä, että kehäputket ja keskuselementti on yhdistetty putkipaketiksi kehäputkia ympäröivän, olennaisesti kehäputkien koko pituuden yli ulottuvan verkkomaisen kudoksen avulla.

35 Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että verkkomai- 3 89423 sella, kehäputkia ympäröivällä kudoksella, ts. sukkamaisel-la kudoksella aikaansaadun sidonnan avulla saa putkipaketti hakea vapaasti neutraaliakselinsa, jolloin putkipaketin pyörimisnopeus voi olla huomattavan korkea. Hyvin suuret * 5 ryhmäys- ja kertausnopeudet ovat mahdollisia pienilläkin nousujen arvoilla. Yleisesti voidaan todeta, että keksinnön avulla aikaansaadaan tilanne, jossa putkipaketti ei enää rajoita pyörimisnopeutta, vaan rajoittavana tekijänä on moottori. Putkipaketti on keksinnön mukaisessa ratkaisussa 10 verkkosukan sisällä koko pituudeltaan, jolloin rakenne on aiemmin tunnettuja ratkaisuja turvallisempi ja kestävämpi. Lisäksi on huomattava, että keskuselementti ei pääse missään vaiheessa työntymään kehäputkien välistä ulos. Keksinnön mukaisessa rakenteessa putkipaketti pysyy alkuperäises-15 sä pituusmitassaan koko käyttöikänsä. Putkipaketin aksiaa-lisuuntainen kiristysvoima saadaan nostettua moninkertaiseksi, jolloin kieppuminen saadaan estettyä tehokkaalla tavalla. Putken ja johtimen välille saadaan aikaan aiempaa pienempi kitka, koska kokemuksesta tiedetään, että mitä 20 pienempi riippuma sitä pienempi kitka. Näin ollen putkipaketin pituudesta ei tule rajoittavaa tekijää. Etuna on edelleen se, että keksinnön avulla voidaan käyttää rajoituksetta erilaisia ja jatkuvasti vaihtelevia kiertopään pyörimisnopeusajoprofiileja. Kiertopäälle japutkipaketille 25 on tyypillistä hyvin suuret ja jatkuvasti suuntaa vaihtavat pyörimisnopeudet. Pieni kitka putken ja johtimen välillä lisää putkipaketin kierroksia samaan suuntaan. Vaativista kaapeleista saadaan laadullisesti aiempaa parempia. Ryhmäys- tai kertausprosessista ei tule johtimeen epäedulli-30 sesti vaikuttavia voimia tai muokkausta, joka esimerkiksi venyttäisi johdinta.

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheisessa piirustuksessa kuvattujen edullisten sovellutusesimerkkien avulla, jolloin 35 kuvio 1 esittää periaatteellisena sivukuvantona kek- 4 89423 sinnön mukaisen vaihtosuuntakertauslaitteen putkipakettia, kuvio 2 on kuvion 1 nuolten II-II mukainen leikkaus-kuvanto ja kuviot 3-5 esittävät kuvioiden 1 ja 2 mukaisen 5 putkipaketin erilaisia kehäputki- tai keskuselementtivari-aatioita aksiaalisuunnassa nähtyinä kuvantoina.

Kuviossa 1 on periaatteellisesti esitetty keksinnön mukaisen vaihtosuuntakertauslaitteen putkipaketti. Viitenumeron 1 avulla kuvioon 1 on merkitty kerrattavat johtimet 10 ja viitenumeron 2 avulla puolestaan johdinten 1 sisääntulo-päähän sovitettu kiinteä jakoväline. Viitenumeron 3 avulla kuvioon 1 on merkitty kerrattavien johdinten 1 ulostulopää-hän sovitettu eri suuntiin pyörivä kiertämisväline. Putki-paketti on merkitty yleisesti viitenumeron 4 avulla. Putki-15 paketti 4 koostuu keskuselementistä 5 ja sitä periferisesti ympäröivistä erillisistä kehäputkista 6. Keskuselementti 5 ja kehäputket 6 ovat ainakin johdinten kiertämisvaiheen aikana vastakkain.

Termillä johdin tarkoitetaan tässä yhteydessä lanko-20 ja, osajohtoja, johdinryhmiä, nelikierteitä, valokuituja ja muita vastaavia elementtejä. Kiinteä jakoväline 2 ja pyörivä kiertämisväline 3 voivat olla esimerkiksi reikälevyjä.

Keksinnön olennaisen seikan mukaisesti kehäputket 6 ja keskuselementti 5 on yhdistetty putkipaketiksi 4 kehä-25 putkia ympäröivän, olennaisesti kehäputkien 6 koko pituuden yli ulottuvan verkkomaisen kudoksen 7 avulla. Kehäputkia 6 sukkamaisesti ympäröivä verkkomainen kudos 7 voidaan kiinnittää toisesta päästään kiinteään jakovälineeseen 2 ja toisesta päästään pyörivään kiertämisvälineeseen 3. Klinni-30 tys voi tapahtua esimerkiksi puristuslevyjen 8 ja ruuvien 9 avulla, jolloin verkkomainen kudos puristetaan esimerkiksi kiinteän jakolevyn 2 ja puristuslevyn 8 väliin.

Verkkomainen kudos 7 pyörii kehäputkien 6 mukana ja sallii putkien liukumisen ja pyörimisen toistensa suhteen, 35 mutta estää niiden liikkumisen ulospäin säteittäisessä 5 89423 suunnassa. Kehäputkien kiertyessä putkipaketin 4 pituus pienenee ja ulkohalkaisija kasvaa. Verkkomainen, sukanomai-nen kudos 7 toimii samalla tavalla, koska sen lyhentyessä ulkohalkaisija kasvaa vastaavalla tavalla. Verkkomainen ku-5 dos 7 puristaa joka tilanteessa kehäputkia 6 säteittäis-suunnassa keskuselementtiä 5 vasten ja puristusvoimaa voidaan lisäksi säätää. Valitsemalla verkkomaisen kudoksen 7 valmistusmateriaali sopivasta aineesta voidaan putkipaketin aksiaalisuuntainen kiristysvoima nostaa huomattavasti suu-10 remmaksi kuin aiemmin tunnettujen ratkaisujen yhteydessä. Esimerkkeinä sopivista verkkomaisen kudoksen valmistusmateriaaleista voidaan mainita erilaiset muovit tai metallit. Verkkomainen kudos 7 ottaa osan em. aksiaalisuuntaisesta voimasta puristeessaan kehäputkia 6. Putkipaketin 4 kiertä-15 miseen tarvittava vääntömomentti pysyy kohtuullisella tasolla isoillakin putkipaketeilla, koska verkkomainen kudos 7 sallii putkien kiertymisen keskiakseleidensa ympäri. Putkipaketin 4 kehäputkien 6 lukumäärä voi vaihdella vapaasti kulloisenkin tarpeen mukaan. Keskuselementti 5 voi olla 20 reiällä varustettu elementti, ts. putki tai umpinainen elementti. Keskuselementissä, edullisesti sen keskiössä voi olla sopiva keskielin, kuten tanko, vaijeri tai vastaava.

Keskuselementtiin ja/tai kehäputkien seinämiin voidaan valmistusvaiheessa sovittaa lankoja tai kuituja. Ku-25 vioissa 2 - 5 on esitetty esimerkkejä vaihtoehtoisista ke-hä/keskiputkien rakenteista. Langat tai kuidut on esitetty kuvioissa 4 ja 5 viitenumerolla 10. Langat tai kuidut 10 voivat olla suoria, ts. aksiaalisuuntaisia, kiertää vastakkaisiin noususuuntiin tai olla sovitettuna verkkomaisesti. 30 Lankojen tai kuitujen 10 tehtävänä on ottaa vastaan aksiaa-lisuuntaiset kuormitukset ja estää putkipaketin 4 viruminen. Langat tai kuidut vaikuttavat myös aiemmin mainittuun kieppumiseen, sillä mitä suuremmalla voimalla putkipaketti saadaan kiristettyä aksiaalisuunnassa, sitä tehokkaammin 35 kieppuminen saadaan estettyä. Em. erilliset langat tai kui- 6 89423 dut voivat olla hiili-, aramidi-, boori- tai teräskuituja. Keskuselementissä ja kehäputkissa voidaan käyttää samoja kuituja tai lankoja. Keskuselementissä voidaan käyttää lisäksi myös tankoa, vaijeria jne. kuten edellä on jo todet-5 tu.

Toisena mahdollisuutena on käyttää putkipaketin 4 valmistuksessa kuitulujitteista muovimateriaalia.

Putkipaketin 4 putket 6 voidaan valmistaa myös kahdesta erilaisesta materiaalista, ts. ulkopinta mekaanises-10 ti kestävästä materiaalista ja sisäpinta hyvin pienikitkai sesta materiaalista. Näin saadaan johdinten ja kehäputkien sisäpinnan välinen kitka minimoitua, jolloin kaapeleista saadaan laadullisesti parempia. Kahdesta erilaisesta materiaalista muodostettuja kehäputkia 6 on esitetty kuvioissa 15 3 ja 5. Em. kuvioissa on pienikitkainen materiaali esitetty viitenumerolla 11. Pienikitkainen materiaali 11 voi olla esimerkiksi PTFErtä, joka ei huonojen mekaanisten omineisuuksiensa takia sovellu yksinään putkipaketin materiaaliksi. Toisena materiaalina voi olla esimerkiksi PA-muovi. On 20 luonnollisesti myös mahdollista käyttää useampaa kuin kahta erilaista materiaalia putkipaketin valmistukseen, esimerkiksi kolmen erilaisen materiaalin käyttö on mahdollista jne.

Valmistettaessa vaihtosuuntakerrattua tuotetta lait-25 teella, jossa on kuvion 1 mukainen putkipaketti, vedetään kerrattavat johtimet 1 jakovälineen 2 kautta kehäputkien sisään ja edelleen pyörivän kiertämisvälineen 3 kautta ulos esimerkiksi johdinten kulkusuunnassa kiertämisvälineen jälkeen sovitettuun suukappaleeseen, jossa on kapeneva aukko, 30 jossa kerratut johtimet painautuvat tiiviisti toisiaan vasten muodostaen vaihtosuuntakerratun tuotteen. Em. suukappale ei ole välttämätön yksityiskohta. Valmis tuote voidaan tarvittaessa vielä sitoa purkautumisen estämiseksi. Sitomiseen voidaan käyttää mitä tahansa tavanomaista kehruulai-35 tetta tai jotain muuta vastaavaa laitetta. Kiertämisväline 7 89423 3 on varustettu omalla pyörityskäytöllä, edullisesti ketju-, hammaspyörä- tai hammashihnavälitteisellä sähkömoottorilla, jonka pyörimisnopeussäätö ja suunnanvaihtoautoma-tiikka on toteutettavissa varsin yksinkertaisella tavalla.

5 Edellä esitetyt yleiset vaihtosuuntakertauslaitteen toimintaan ja käyttöön, ts. johdinten vetämiseen, putkipaketin pyöritykseen, tuotteen jatkokäsittelyyn jne. liittyvät seikat ovat alan ammattimiehelle tavanomaista tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei esitetä tässä yhteydessä tarkemmin. 10 Edellä esitettyjen seikkojen lisäksi viitataan tässä yhteydessä ko. asioiden yhteydessä aiemmin tekniikan tasona mainittuun US-patenttijulkaisuun 4 974 408.

Edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä 15 voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin vapaasti. Näin ollen on selvää, että keksinnön mukaisen laitteen tai sen yksityiskohtien ei välttämättä tarvitse olla juuri sellaisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan muunlai-setkin ratkaisut ovat mahdollisia. Esimerkiksi kehäputkien 20 lukumäärää ei ole mitenkään rajoitettu kuvioiden esimerkkeihin, vaan ko. yksityiskohtia voidaan muunnella vapaasti kulloisenkin tarpeen mukaan.

Claims (5)

1. Vaihtosuuntakertauslaite johdinten (1), kuten lankojen, osajohtojen, johtonippujen, valokuitujen ja vas- 5 taavien vaihtosuuntakertaamiseksi kaapeleiden tai vastaavien valmistamista varten, joka laite käsittää kiinteän jako-välineen (2), joka on sovitettu kerrattavien johdinten si-sääntulopäähän, eri suuntiin pyörivän kiertämisvälineen (3), joka on sovitettu kerrattavien johdinten ulostulopää-10 hän ja jakovälineen (2) ja kiertämisvälineen (3) välille sovitetut, pituusakselinsa ympäri jaksottain vastakkaisiin suuntiin kierrettävän keskeisen keskuselementin ja jaksottain vastakkaisiin suuntiin kierrettävät kehäputket, jotka ympäröivät periferisesti keskuselementtiä, jolloin keskus-15 elementti ja kehäputket ovat ainakin johdinten kiertämis-vaiheen aikana vastakkain ja jolloin kerrattavat johtimet (1) on sovitettu kulkemaan ainakin kehäputkien läpi, tunnettu siitä, että kehäputket (6) ja keskuselementti (5) on yhdistetty putkipaketiksi (4) kehäputkia (6) ympä-20 röivän, olennaisesti kehäputkien koko pituuden yli ulottuvan verkkomaisen kudoksen (7) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaihtosuuntakertauslaite, tunnettu siitä, että verkkomainen kudos (7) on kiinnitetty toisesta päästään kiinteään jakovälinee- 25 seen (2) ja toisesta päästään pyörivään kiertämisvälinee-seen (3).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vaihtosuuntakertauslaite, tunnettu siitä, että keskuselement-tiin (5) ja/tai kehäputkien (6) seinämiin on valmistusvai- 30 heessa sovitettu lankoja tai kuituja (10).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vaihtosuuntakertauslaite, tunnettu siitä, että keskuselementti (5) ja/tai kehäputket (6) on valmistettu kuitulujittei-sesta muovimateriaalista. 35

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukai- g 89423 nen vaihtosuuntakertauslaite, tunnettu siitä, että kehäputket (6) ja/tai keskuselementti on valmistettu ainakin kahdesta erilaisesta materiaalista niin, että ulkopinta on mekaanisesti kestävää materiaalia ja sisäpinta pienikit-* 5 kaista ja elastista materiaalia (11). 10 89423