使椭圆形物体的一个或多个纵向部分的横截面变形的方法和装置

摘要

本发明涉及这样一种方法和装置、以及由此变形的由相对硬的材料形成的物体，如金属或塑料丝线，其中未变形的部分(2)在其端部(3、4)附近被夹紧并随后以受控方式通过轴向压力(22)被镦锻为预定的缩短并变粗的纵向部分(5)，与此同时基本上在该部分(2)的整个轮廓外壳(19)上施加了反作用力(29)，使得随着在镦锻过程中的逐步变形，正在变形的纵向部分的总体积保持基本恒定。在该变粗的部分(5)中，可随后施加整平区域(8)，从而实现诸如开口(26)的最终形状(10)。本发明尤其还涉及变形线路(40)在制造用于织机的综线中的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种使椭圆形物体的一个或多个纵向部分的横截面变形的方法和装置，以及由此形成的变形物体及其多种应用。根据本发明的椭圆形物体具体而言主要由相对硬的材料构成并且例如该材料可以是金属或合成塑性材料的线状物(thread)。

背景技术

在多种应用中，需要具有基本上恒定的横截面的椭圆形物体，如丝线(wires)、杆、板条、管、型材(profiles)和紧密线束(compactwire bunches)，尤其需要在某些区域沿其长度大范围地交叉变形(或横向变形，crosswise deformed)(例如整平和/或穿孔)的电缆，其中，优选地物体在这些区域中应至少像在其他区域中一样坚固。过去，已经建议在这些区域中增加大量硬的但塑性可变形的材料，并且想方设法在变形模具中，在压力下将其与物体或者与物体可单独连接的部分结合于变形横截面中。然而这是一种技术上十分复杂且相当昂贵的方案。

发明内容

因此，这种需求现在已提升到具有仅由一种硬材料(无可变形的附加材料)构成的椭圆形物体，该椭圆形物体沿其长度的每个部分都具有足够的强度，但其中沿其长度显著变形的(例如，显著变细的)纵向部分局部地存在。同样，在使该部分能够实现足够的强度的其他原因中，有时需要在这些变细的部分中每长度单位的物体体积大于其他部分。换句话说，对于某些应用，必须在椭圆形物体的拉长部分(longer sections)上具有明显更大的强度-但不一定在该物体的端部附近-并且为了很大程度上保持那些部分中的强度，在那些纵向部分中可以伴随(每长度单位)体积的局部增加。本发明旨在满足这种要求。

此外，实践迫使变形工艺允许一定程度的挠性，以便在上述的纵向部分中可实现大量的预定的变形状况。因而，根据本发明的方法和装置必须为此进行程序化并精确地进行控制。本发明的目的还在于在变形的纵向部分的至少一部分中实现特定的(例如硬化或强化)晶体变换或微观结构，当应用某些相对硬的材料时，其可以额外增加例如抗循环荷载的强度，因此尤其在其它情况下可以额外地增加物体的抗疲劳性。

本发明的另一目的是在合适的连续阶段或步骤中，优选在半持续或持续的过程中，用一种适合此目的装置实现此变形工艺。本发明的目的尤其在于将此方法应用到可具有相对小的横截面的诸如钢丝的金属丝上。

关于给出特定应用的特定变形状态，本发明目的在于实现这样的纵向部分：该纵向部分设置有眼形、狭缝(slit)形、环形或钩形的开口，或者设置有销形、杯形或其他节段(segments)。这里变形的纵向部分可位于物体(例如丝线(wire)节段)的一端或两端，并且/或者可位于两端之间的某处。例如，在纺织工业中，在其他输送连续纱线的导向装置中，常常需要这类应用。例如，在丝线端部处的狭缝形开口可导致或进一步转变为作为导向装置的叉形丝线端部。当此导向装置包括两个或更多个相互邻近的狭缝时，可产生梳形丝线端部。

具体而言，本发明寻求该方法和装置在制造用于织机的经线中的应用。为此，在丝线两端之间将椭圆形经线眼应用到丝线。

已知，在向上和向下移动的综线中的开口或眼为所要生产的织物的经纱提供通道。在常见的钢丝综线中的眼通常由分开的椭圆形金属环形成。此小环被连续穿过的综线紧紧封闭并且该组件(assembly)通过锡镀强化。然而，在使用时，由此形成的锡镀的眼内侧易遭受大量的由横向移动的经纱造成的磨擦磨损。锡层磨损并导致该侧面粗糙化形成磨损面。因此，综线具有有限的使用寿命并需要按操作要求定期地进行更换。假设织物中经线的数目-以及因而在织机内综线的数目-很多，更换它们是一种费时的操作。这些环在不同的用于纺织纱的绕线筒上还可以作为例如用于紧线器的孔眼导向装置使用。

因此，本发明的另外一个目的是提供一种椭圆形物体，尤其是作为用于纺织应用的导向装置的丝线形物体，例如综线或其他导纱器(yarn guide)，其中避免了这种低耐磨性的重要缺陷。

根据本发明，通过提供使主要由相对硬的材料构成的椭圆形物体的至少一个纵向部分的横截面变形的方法和装置实现或满足了这些要求，其中

-该未变形的部分在其端部附近由夹紧装置夹紧，该夹紧装置具有相互面对的面，并且随后

-借助这些面之间的轴向压力，以受控方式被镦锻(upset)成预定的缩短并且变粗的纵向部分，同时

-在通过镦锻缩短为预定的变粗部分的同时，基本上沿该未变形部分的整个轮郭外壳施加向内的反压力(counter pressure)，从而保证由该轮廓外壳和所述的面限定的变形纵向部分的总体积在逐步变形过程中保持基本恒定。前述沿轮廓外壳的向内的反压力在多数情况下不是一种真正的附加力，而仅为一种反作用力，其保证逐步变形正确地进行、并且以变粗部分的纵向轴线基本上与未变形或非变形部分的纵向轴线持续重合或重合的方式不断地被引向逐渐向外移动的轮廓外壳。

当这里提到相对硬的材料时，是指这样的材料：其极少地或极微弱地可压缩成较小的体积，但在冷或热状态下、在相对高的压力下明显塑性变形却不损坏；换句话说，其具有相对高的压力模数，例如金属或塑料，并且其不脆。该材料可以是金属，例如钢，更具体地是高碳钢合金或不锈钢弹簧丝。待变形的椭圆形物体例如是具有例如圆形或矩形横截面的钢丝。本发明的目的优选在于或旨在用于横截面面积在0.5mm²-80mm²的丝线。镦锻可在冷(室温)以及热条件下发生。当热镦锻时，所需的轴向镦锻压力比冷镦锻时低；然而对于金属，则确实额外需要例如借助于电感的热能。当相对硬的材料是塑料时，可以考虑“工程塑料”。合成塑性材料的镦锻通过在机械变形工艺之前和/或过程中适当地加热以软化所述材料而变得方便。

其后，本发明的一个重要方面涉及通过例如用合适的冲压机，优选在冲模(die)或模具内进行横向压力操作，使已经变粗的纵向部分的至少一部分进一步变形，成为较大或较小的整平区域。在此区域中，例如随后可以形成开口，尤其是椭圆形眼，以获得具有期望的最终形状的纵向部分。最终形状中的该开口也可以具有其他形状或包括狭缝形、环形或钩形和/或销形、或杯形节段。这里环尤其旨在用作椭圆形物体端部处的眼。根据另外的一个方面，由此形成的具有最终形状的纵向部分的至少一部分还可以至少被局部硬化，尤其是用以提高其耐磨性。硬化还可以用已知的处理来进行，例如激光处理、硝化、渗碳、涂很硬的耐磨表面涂层，如DLC、DLN等。

根据另一重要方面，在待变形的椭圆形物体的优选自动化供给或提供到例如具有连续工作位置的变形线路以及传送或输送通过例如具有连续工作部位的变形线路的过程中，本发明还提供了在借助于镦锻、整平等实现所要求的最终形状的顺序步骤中使纵向部分可能连续或半连续的变形，并随后例如在所述纵向部分之间或在所述纵向部分处将物体分割成具有合适长度的部分。因此连续工作位置包括至少一个镦锻位置、至少一个整平位置、至少一个用于施加最终形状的压制位置(pressing station)和切割位置。根据本发明的顺序步骤的工艺在例如用于织机的综线的生产中尤其具有重要用途。根据一个重要的方面，本发明还允许几乎同时或几乎相互平行地变形和处理多个椭圆形物体，例如丝线，从而显著提高此工艺的生产率。因此本发明尤其提供了在权利要求8至17中更加明确地限定并如下文所说明的方法。

根据本发明，用于执行此方法的装置具体包括：

-夹紧装置，具有相互面对的表面以在待变形的纵向部分的端部之间夹紧和镦锻物体，

-在所述相对表面之间将轴向压力施加到纵向部分以在这些夹紧装置的帮助下通过镦锻使该纵向部分缩短并变粗的装置，

-可移动的反压装置，在待变形的纵向部分的轮廓附近延伸以施加向内的反压力，以及

-确保所述用于轴向压力的装置和所述反压装置之间合作的装置，以保证由所述面和所述可移动的反压装置限定的、用于待镦锻材料的空间体积保持基本不变。

本发明还涉及根据所描述的一种或其他方法获得的椭圆形物体本身，例如塑料或金属丝和丝线节段，该物体设置有至少一个具有整平区域或具有最终形状的变形的纵向部分。本发明特别涉及这样的物体或丝线，其中该纵向部分的横截面形状与丝线或物体的其它部分的横截面不同，并且其中在两种截面形状之间存在着基本上流畅变化的过渡区。因此，更好地避免了沿丝线具有较小强度的区域(如焊接点或其他连接)。

出自物体的纵向节段，尤其是不锈钢弹簧丝节段，在其至少一个端部附近可设置有所述变形的纵向部分。当所述节段被用作织机的综线时，在两个端部将优选具有变形的纵向部分，其中这些纵向部分中的至少一个将具有其他形状或开口而不是椭圆形眼，并且其中在这些端部之间，存在由环限定的成形为椭圆形眼的变形的纵向部分。如果需要，此综线中的椭圆形眼的平面可与在综线端部附近的部分中的其他开口中的至少一个的平面形成一个角度。

最后，与特定的方法和装置无关，本发明提供具有变形的纵向部分的物体，尤其是金属，其中在这些部分的最终形状的至少一部分中，通过在那些部分中进行例如一定的镦锻和/或整平和/或可产生硬化和/或固结作用的硬化处理，而存在一定的微观结构。

附图说明

本发明的详情将参照附图中所示的实施例和应用以及实例进行阐述，其中将描述该方法、装置、获得的产品及其应用的附加特性和优点。显然，本发明不局限于此实施例。

图1示意性示出了镦锻前在镦锻装置中的丝线。

图2示出了在镦锻工艺结束后获得的具有缩短及变粗纵向部分的该丝线。

图3为镦锻的纵向部分的一个实施例的前视图，随后，在施加横向压力操作后，其具有椭圆形轮廓的(点线)整平区。

图4为图3中实施例的顶视图，其中在获得所要求的最终形状时作为一个中间步骤在椭圆形区域中施加一个初始切口或狭缝。

图5为图3的顶视图，其在压开图4中所示的切口后具有作为最终形状的椭圆形区域。

图6示出了圆柱形镦锻纵向部分的一个实施例，其较大或较小被整平开形成近似矩形的区域。

图7为图6的示意性顶视图。

图8示出了六种可能的最终形状：钩和销或环，其可用于某种程度整平的矩形区域中，或变粗的端部，其收尾于钝末端或尖锐的针状末端。

图9示意性示出了将纵向部分镦锻成具有其最终形状的适当切割丝线长度的持续过程中的连续工作位置。

图10涉及在开始镦锻操作前用于受控镦锻圆形丝线的纵向部分的装置的一个实施例。

图11涉及与图10相同的装置，但具有镦锻的最终情况。

图12为根据图10的装置的横截面。

具体实施方式

在图1中示出的直径为“d”的圆形丝线1包括长度为“l”的未变形的纵向部分2，长度“1”可明显长于如图2所示的镦锻的、缩短的、圆柱形纵向部分5的长度“L”。因为缩短，所以镦锻部分5变粗直径达到“D”。根据本发明，镦锻前的部分2的体积优选地基本等同于在其端部3和4之间镦锻该未变形部分2后的部分5的体积。在缩短的情况下，其中，L约为“l”的三分之一，部分5中的厚度D变为d的约1.5至1.7倍。

图1和2示出的镦锻发生在块状夹紧装置15和16的面17和18之间，在其表面中具有适当的凹口。首先，这些夹紧装置被推向彼此，交叉围绕在丝线表面(根据图1中的箭头23)。因此，丝线被其充分地包围且夹紧。随后，在各个面17和18之间，以该方式夹紧的丝线端部3和4被纵向推向彼此(根据箭头22)。

为了确保镦锻操作正确进行，以及在由此逐渐变形的纵向部分2中不存在翘曲变形而存在镦锻，有必要基本上沿着该部分2的整个轮廓外壳19提供适当的反压力或反作用力(箭头29)。该向内的较大或较小的径向反压力29优选地以这样的方式调整，即在逐渐缩短到图2示出的预定的变粗部分5的过程中，反压装置或反作用力装置7以受控方式(根据箭头28)向外移动(较大或较小径向地)。根据本发明，受控的向外移动的程度和速度优选以这样的方式调整，即永久性地由轮廓外壳19以及面17和18限定的变粗纵向部分的总体积保持基本恒定。反压装置6和7与夹紧装置15和16的协作或合作将在讨论图10和11中的装置时进行阐述。这里通过叙述反压装置6和7包括充分成形且适当放置的滑动件7即可满足我们的条件，在镦锻操作中当这些夹紧装置根据箭头22朝彼此移动时，该滑动件7根据图1中的箭头30在夹紧装置15和16中的互补槽6中向后倾斜地(backward-sloping)向上移动。在该向上移动过程中，面向彼此的滑动件7的压力面31围绕部分2的轮廓面19适当地向外移动从而允许逐渐且受控地变粗为变粗部分5的。大多数情况下，设置适当的压缩弹簧负载56或类似物抵靠滑动件7的端部表面46和47，具体地使滑动件7在完成镦锻操作后，即打开用于新的待变形的纵向节段的下一个镦锻循环的镦锻模具时，返回其起始位置。

具有如此镦锻的部分5的丝线即可用于进一步的变形阶段，尤其是根据本发明另一个方面的这些部分的整平。但是也可以涉及另一种变形，例如弯曲，不管是否与整平联合。夹紧块15、16随后根据图2中的箭头24再次彼此移开，从而将丝线运送或转移至下一个变形位置。它们也彼此横向移开(图2中的箭头25)至适当的距离“l”从而容纳待镦锻的新的部分2，并在镦锻位置重新开始镦锻循环。

图3是通过例如在冲模或模具中在预先变粗的部分5上施加横向压力32而相应整平和变细的区域8(点线)的正面轮廓。这可根据通常所说的变形的原理，通过借助于调整的成形压印器或冲压机，在适当的或合适的成形模具中进行压制而发生。图3中的变粗部分这里包括两个由较粗的中间或中心部分34连接的锥形端33。整平可导致例如局部变细至d的约1/3。在根据图4的顶视图中，这导致例如图3的变粗部分5变形为具有较大或较小椭圆形外部轮廓20的圆盘形区域8。模腔的内壁可根据点线35成形。

在图4中示出的连续步骤中，可在两个相对的切割压印器之间在中心压制一个初始切口或狭缝9作为预成形状用于随后成形椭圆形眼26。此眼在图5中示出并被环27围绕。眼26通过根据箭头36用压制器(stamp)以受控方式进一步地压开切口9而获得。因此眼的外部轮廓20接近图4中示出的点线35。同时，在最终形状10和物体1的边界非变形部分之间实现了优选为流畅变化的过渡区43。

最后，通过将环27的横截面适当地校准，优选校准为具有眼26的纵向部分的圆形而获得最终形状。基本上，这些步骤在模制技术中是已知的。对于这种将环27校准成圆形最终形状，外部轮廓20以及内部轮郭21都优选进行倒圆(制圆rounding)操作。这样做时，可进行选择：要么该环27具有基本上圆形的横截面，要么具有椭圆形截面。该椭圆形截面的主轴线可与眼26的平面垂直或者可与其平行。因此，这是综眼形成的一个实例。正如由WO0055407所知，还可以这种方式来应用冲模(die)，即在眼26的两侧上的环27的相对部分不完全在同一平面上。

对于图8中所示的例如综线的钩形端37和/或销形端38的产生，可以从例如如图6中所提示的通过镦锻具有直径D和长度L的圆柱变粗部分5开始。在根据箭头32的横向压力下的整平操作产生例如具有宽度B的基本为矩形的部分8，如图7所示。在随后的模具中在压力下变形为诸如钩37或销38或二者或具有另一个非椭圆形开口的环52或53的纵向部分，可以利用已知的模制技术而进行。此后，可将螺纹施加于销端38以连接例如综线加载体(loadingmember)。作为一种替换，可以制成要么具有钝末端54要么具有尖锐针状末端55的变粗的丝线端部分57。

根据对于随后(例如，在整平操作为充分整平并因而变细的区域8中)横向延伸的充分可能性所要求的长度L，明确地选择镦锻的程度。对于预定L的较大D/d，待镦锻的相应纵向部分2的较长长度l因而将是必需的。这特别允许在显著整平的区域中维持足够的强度，更具体地是通过在该位置实现体积的局部增大。当然，该变细部分中每长度单位的体积，与未变形的丝线1每相等长度单位的体积相比而增大，这尤其是因为在那里存在着非常大的宽度B(图7)。

在根据图9中用于产生椭圆形物体1，更具体地用于产生综线42的变形线路40的示意性安排中，以绕线盘39开始，丝线从绕线盘39展开并供给到第一个工作位置：镦锻部位11a。在该位置，根据此前本文所描述的方法，在预先设计的长度l上，未变形的纵向部分2在其端部3和4附近被夹紧并镦锻为例如如图3所示的纵向部分5、33-34。接着，另一个未变形的纵向部分2在位置11b被类似地夹紧并镦锻为例如根据图6的圆柱形部分5。具有不同的变粗部分5的丝线被连续输送到各个整平位置12a和12b，以便可以同时实现分别在图7、图4中所示的整平部分8。在接下来的步骤中，在压制位置13a中施加椭圆形综眼26并导致根据图5的最终形状10。

几乎同时地，作为最终形状的钩37和销38的实现可在压制位置13b中进行。最后具有中心眼26的综线、最终的钩37和最终的销38的分割在下一步中、在切割位置14中进行。通过钩37和销38的轮廓的完成或修整以及眼的中心开口的可能硬化可结束制造。

所述硬化和修整还可在压制步骤(在位置13)后且在位置14中切割前进行。在切割位置中，根据图9切断发生在销38和钩37之间短的整平部分8内由箭头41所指出的点处。

总之，我们已在此阐明了制造丝线节段的方法，尤其是成形为用于织机的综线的金属丝节段42，其中物体1以连续步骤分别地供给或递送到用于待变形的一个或多个纵向部分2的镦锻位置11a、11b，并在形成其变粗部分5的镦锻操作后，被分别输送至整平位置12a、12b，以实现所述整平区域8，然后分别输送至压制位置13a以在整平区8内施加预开口9和椭圆形开口26，和压制部位13b以在另一个整平区8内施加另一变形37、38。此后，具有最终形状10的以此方式变形的纵向部分的物体在切割位置14、在具有最终形状10的所述变形纵向部分之间被分割成具有适当长度的金属丝节段42。

因此，制造此综线的变形线路40包括至少一个设置有夹紧装置15、16(其具有相互面对的面17、18)的镦锻位置11，以在待变形的纵向部分2的端部3、4之间夹紧并镦锻物体1。另外，位置11包括在纵向部分2上，在所述相对的面之间施加轴向压力22的装置，以借助于镦锻和使用可移动的反压装置7使此纵向部分缩短并变粗，反压装置在待变形的纵向部分的轮廓外壳19附近延伸，从而施加一个向内的反压力29。位置11还包括确保所述施加轴向压力22的装置和所述反压装置7之间合作的装置6，使得将由所述面和所述可移动的反压装置限定的、待镦锻的金属或塑料的空间体积基本保持恒定。

变形线路进一步包括至少一个整平位置12(其具有用于受控的横向压力操作的模制装置32)和至少一个压制位置13(具有用于产生合适开口9、16并用于其他变形37、38的模制装置)以及切割位置14(具有切割装置41)。最后，该变形线路包括将待变形的综线1按程序逐步传送或输送通过此线路直至超过切割位置14所需的装置以及用于将所述夹紧装置15、16适当地交叉放置在合适位置以及拆卸或移开的装置；在工作位置11、12、13、14中，变形线路包括一方面用于整平压力32而另一方面在压制位置13中的各种模制装置以及切割位置中的切割装置。

图10和11示意性示出了用于将近圆形(round)、特别是圆形(circular round)丝线1的纵向部分2(图10中)镦锻为图11中的变粗的、基本上为圆的圆柱形的纵向部分5的装置的上半部的纵截面图。图12示出了该装置(下半部和上半部)的坚固的圆柱形夹紧块151和162的横截面示意图，在图10中，这些夹紧块151和162在镦锻前位于其起始位置。

在图12中，在夹紧块的中心48附近，示出了径向凹口49，其中纵向肋状物50可在沿该装置纵向地移动(滑动)。这些肋状物构成滑动件7的底面或基部，该滑动件在镦锻过程中根据箭头30在互补的并且径向的凹槽6中可向后地向上移动。实际上，沿此装置的整个轮廓，滑动件7设置有6个径向凹槽6。三个凹槽位于左侧夹紧块151，并相互间形成120°角。三个类似的其他凹槽(点线)位于右侧夹紧块162并且对于左侧夹紧块151中的凹槽是交替的。

在镦锻过程中，夹紧块151和262相互向上移动，直到图11的端部位置。三个左侧的相互间为120°角的滑动件7，其中一个与图示的垂直轴线X对正时，此三个左侧滑动件在夹紧块151中向上移动。具有纵向肋状物51(点线)的三个右侧滑动件7，其中一个与轴线Y对正时，此三个右侧滑动件类似地且同时地在夹紧块162中向上移动。这样部分5的丝线表面平面19在六个径向纵向肋状物50和51之间牢固地保持固定，正如可从图12中推断的那样。因此，物体(丝线)几乎完全被封闭。在此镦锻过程中，肋状物50和51适当地向外径向地移动，以便能变粗为部分5。

实施例

从直径d＝0.9mm的圆形不锈钢弹簧丝开始，为了成形综眼，将其长度l＝12.50mm镦锻为根据图3的变粗部分5，其中L＝5.5mm以及在中间部分34厚度D为约1.5mm。接着椭圆形的整平部分8(图4)具有约0.6mm的厚度。最终椭圆形眼26(环27的内侧21)的长轴约为6mm长，短轴的长度约为3mm。环27的外侧20的短轴的长度(因而为宽度)约为5mm。

显而易见，变粗部分5的形状可按需要进行调整。代替如图3中的形状33、34，相对地可选择陀螺形(diabolo shape)或球形或立方体形。物体无需为圆形丝线，而是可以有其他横截面轮廓。该方法和装置的这些应用以及其他变型的应用均视为本发明的一部分。