德特威勒公司电梯电缆概览——设备篇

“工欲善其事，必先利其器”。作为一个工业产品制造厂商，从某种意义上说，设备水平决定了工艺水平，工艺水平又决定了市场竞争力。德特威勒公司作为一个有着近百年线缆行业历史的瑞士企业，一直致力于对精湛工艺的不懈追求，并以此作为其高品质产品的基石。在这个过程中，设备是不可缺少的环节。如今，为了适应快速增长的亚太市场，德特威勒公司在中国上海设立了新的电梯电缆生产基地，新的设备的引入大大增强了德特威勒公司在亚太地区的供货能力。以此为契机，和大家一起探讨一下电梯电缆设备的组成及特点。

电梯电缆作为电线电缆的一个分支，继承了电线电缆大部分的生产工艺特点，因此，电梯电缆设备和普通电线电缆设备在原理和结构上大致相同。电线电缆设备不同于一般的通用机械设备，由于电线电缆涉及的原材料多，工序复杂，因此所需的设备类型很多。按照工艺顺序来分，包括：铜、铝原材料的熔炼、铸锭、轧制、退火、拉线、绞合、绝缘、成缆、铠装、绕包以及检测等多道工序，每道工序都需要专用的设备。如今，由于市场不断的深化和发展，从导体的熔炼到拉线基本由专门的金属冶炼企业完成，对于线缆制造企业，主要专注于由绞合到检测等后序工序的完成。

而对于电梯电缆来说，因为其特殊的应用坏境，导致电梯电缆在某些性能方面，比如柔软性、一致性，有着比普通电线电缆更高的要求,而这些要求能否满足关键在于绝缘层及护套层的挤制，因此，我们以电梯电缆护套生产线为例来了解一下电梯电缆设备的基本组成及特点。

在介绍电梯电缆护套生产线之前，有必要介绍一下德特威勒公司现有的电梯电缆产品。德特威勒公司的电梯电缆主要产品为扁平随行电缆，包含了按运行高度来划分的共三个产品系列。每个产品系列的结构都有所不同。运行高度达80米的FL系列由绝缘单线和数据单元（如有）平行放置后挤制外护套。运行高度达150米的FM系列由绝缘单线和数据单元（如有）平行放置，但是在两侧对称放置了由芳纶绳或钢绞线构成的加强件。而运行高度达到400米的FH系列是先将绝缘单线或数据单元（如有）按数量分组绞合成缆，然后将绞合好的缆芯平行放置挤制护套。由以上介绍可以看出，三个系列的产品虽然同属扁平随行电缆，但是在结构上还是有所不同，这就导致工艺和设备也要统筹兼顾，满足不同产品系列的需求。

电梯电缆护套生产线主要由放线装置、主机、控制柜、水槽、储线架、牵引机、收线装置组成，还有配套的喷码机，测径仪，在线监控装置等。

放线装置主要由主动放线架、张力控制器、导线轮等组成。电梯电缆多为扁平结构，而且在电梯电缆的实际应用中，每天随电梯轿厢进行成百上千次的上下往复运动，这就要求电梯电缆护套内部的子单元不仅要排列整齐，同时各个子单元与外护套之间的应力越小越好，而且各个子单元间的应力应该平衡。也就是说，在绝缘芯线和数据单元（如有）进入主机机头的时候，各个子单元的张力应该保持高度一致。传统的电线电缆多采用被动放线装置，放线盘在牵引机的牵引力作用下转动，由于各个放线盘的装线量在实际生产中不可能绝对相同，而且有线盘与中心轴之间的摩擦力的影响，放线张力变化范围大，甚至会出现骤停的现象。而常规改进后的舞蹈轮反馈型主动放线，通过控制放线轴的转速来保证放线平稳，虽然大大改善了张力控制水平，但是在高低速切换，盘的装线量变化过程中，放线张力仍会出现较大的波动。德特威勒公司目前采用的是独特的落桶式放线加磁粉张力控制系统，落桶式放线与绝缘芯线生产线的梅花落桶式收线相配合，在生产过程中能快速实现绝缘单线规格的换装。同时由于落桶式收线加磁粉张力控制与盘装线加舞蹈轮反馈控制相比，没有因装线量多少而产生的线盘重量变化，放线张力能控制在正负一牛顿的范围内。如图一所示，为了保证生产线的通用性，放线装置部分还包括数据单元放线架和加强件放线架。由于数据单元和加强件多为绞合结构，必须使用盘装线，这一部分的张力控制采用的是舞蹈轮反馈控制，同时为了将张力瞬间变化的影响降到最低，在放线架与主机之间加入了多级的导轮作为缓冲。

作为一个塑料押出生产线，最核心的部分就是押出的实现部分——主机。它主要有马达、减速机、吸料装置、螺杆、螺缸、加热装置、机头和模具部分组成。

塑料颗粒在料斗中预热后由料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。在这个过程中，除了合适的螺杆和材料，最重要的一点就是机头和模具的选择。目前中国市场上的电线电缆设备大多数都是模仿进口设备，从实际使用的效果来看，国产设备在电气控制方面与进口设备已经相差不大，但是在机头和模具方面，虽然在结构上大致相同，但是在原材料及精度上仍有着非常大的差距。德特威勒上海公司目前所有的电梯电缆的护套生产线均采用的瑞士总部原装进口的机头和模具，在材料的选型和精度的控制方面，秉承了瑞士制造的精湛工艺，也融合了德特威勒公司工程师在百年线缆制造历史中总结出的宝贵经验。

在绝缘单线及数据单元等子单元通过机头押出成形后，在履带式牵引机的牵引下，通过不同水温的水槽逐级冷却，然后上升到储线架，最终到达收线装置装盘。这是一个长距离的盘绕牵引过程。由于线缆为扁平形状，在这个过程中，各个支撑部件，牵引部件，转向部件在线缆垂直方向必须保证绝对的平行状态，以保证线缆在由机头到装盘的整个过程中，线缆两侧受力均匀。同时，储线架在储线过程中，由于扁平电缆的单位长度的自重较大，为了保证储线张力的平衡，在储线导轨上相隔一定的距离，必须有一个可以折叠的支持装置，当储线牵引机未通过时，和导轨保持平行；当储线牵引机通过后，支持装置自动弹出，为线缆提供支撑作用。而且，在储线长度发生变化时，储线牵引机的牵引力应该随着调整，以保证单位长度线缆受力均匀。

线缆生产和一般工业产品在生产制造过程中最大的不同就是线缆生产的连续性。这也决定了线缆的生产设备特殊性，那就是在线的控制和检测。一般的工业产品多为流水线生产，各个部件分步制造，分步检测，最后组装成成品。哪一个步骤检测不合格，可以返工，最坏的情况就是哪一个部件报废更换。而线缆为一次性成型的产品，一旦生产线启动，在生产长度没有达到之前，有一处不合格就意味着报废。就如同起飞后的飞机，在到达目的地降落之前，一旦发生了故障，是不可能像汽车一样停下来检修的。这就要求线缆的生产设备必须具有在线的控制和检测功能，在故障发生之前，能及时的发现征兆并自我调整。德特威勒公司的电梯电缆护套生产线采用服务器加PLC的在线测控系统，放线张力，主机各区的温度及压力，主机转速，牵引速度，水槽水温，线缆外径，储线长度及张力等各种参数都可以实时显示在控制柜的显示屏幕上，并可以设定相应参数实现自我控制，而且会自动生成直观的分析图线供操作人员参考。以线缆外径尺寸为例，如图一所示，在水槽前方与牵引机前方分别有一台线缆外径测量仪，水槽前方为热端外径测量，牵引机前方为冷端外径测量仪。两台测量仪都与控制柜相连，在生产过程中，能将线缆的外径尺寸，包括水平方向的宽度以及垂直方向的厚度实时传送回控制柜的控制主机，控制主机根据事先设定的线缆的外径尺寸，即时调整主机塑料挤出速度，保证线缆外径尺寸的一致性。并且在收线装置上，还附有线缆控制参数打印机，打印机会根据事先设定数据采样间隔时间，打印出分析报告，分析报告会包含线缆的批次，盘号，颜色，外径，长度等信息，这也使产品的可追溯性大大提高。

以上仅以德特威勒上海工厂电梯电缆护套生产线为例，和大家分享了一下电梯电缆设备的组成及特点，仅代表个人观点，也希望大家多多指正。

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