一种超微细钨丝绳及其制备方法和其应用与流程

本发明涉及钨丝绳技术领域，尤其涉及一种超微细钨丝绳及其制备方法和其应用。

背景技术：

随着国内外精密医疗器械发展，用于复合型医疗手术的机械手臂中的金属丝绳传动装置的各项使用要求持续升高，以前所采用较粗的传统钢丝绳(直径>1mm)进行传动。一方面，使用寿命低；另一方面，绳体较粗导致传动时重复位置精度较低，现已不能满足行业要求。另外，现有的钨丝绳，在韧性和拉力保证的情况下，但钨丝绳较粗最小弯曲直径为30mm，小于30mm时传统钨丝绳体会产生塑性变形，使绳体弯曲使用受限，同样应用于精密机器人手臂中金属丝绳传动装置，其传动精度较低，也不能满足行业要求；更重要的是，目前国内无法突破微细钨丝绳生产瓶颈。

技术实现要素：

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种超微细钨丝绳及其制备方法和其应用。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种超微细钨丝绳，包括中心股和外包股，所述外包股包括，预变形具有螺旋结构和扭矩的第一外包股，以及原丝直接绕制而成的第二外包股；若干根所述第一外包股，或者若干根所述第一外包股与第二外包股绞制于所述中心股的外围形成钨丝绳。

所述中心股由7根中心股原丝绕制而成；所述第一外包股和第二外包股均由7根外包股原丝绕制而成。

所述中心股的直径为0.083—0.135mm。

所述第一外包股预变形后的螺距为2.88—3.52mm。

所述中心股通过6根预变形且结构相同的第一外包股绕制成第一钨丝绳。

所述第一钨丝绳的直径为0.36mm。

所述中心股的外围合绞有6根结构相同的第二外包股形成外包股层，所述外包股层的外围绕制有12根预变形且结构相同的第一外包股形成第二钨丝绳。

所述第二钨丝绳的直径为0.36mm。

一种超微细钨丝绳的制备方法，包括以下步骤：

1)、将若干根原丝绕制成中心股或者外包股；

2)、将外包股中的第一外包股提前预变形，形成具有螺旋结构和扭矩的预变形外包股；

3)、将若干根所述第一外包股以中心股为中心绕制于中心股的外围，形成钨丝绳；或者将若干根所述第二外包股以中心股为中心绕制于中心股的外围形成外包股层，最后外包股层的外围绕制有若干根预变形的第一外包股，形成钨丝绳。

一种超微细钨丝绳在医疗器械高精度高拉力精密机器人手臂传动控制中的应用。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供一种超微细钨丝绳，通过具有螺距结构和扭矩的第一外包股，实现预扭功能，可以更好的实现绕制过程中钨丝绳股与股之间的点对点接触，以增大接触面，增大摩擦力，而且有效保证每股钨丝受力均匀，更加紧密，使得钨丝绳的直径相对传统的钨丝绳直径减小，而且大大地提升了钨丝绳的韧性和拉力；所述中心股的外围绕制有若干根预变形的外包股形成本发明特殊结构的超微细钨丝绳，与传统相同规格的钨丝绳相比，本发明的直径更小，而且拉力和柔韧性能更好。

本发明提供一种超微细钨丝绳的制备方法，在钨丝绳合绞前对外包丝进行预变形具有螺旋结构和扭矩；有效保证每股预变形钨丝绳受力均匀，绕制更加紧密，使得钨丝绳的直径更小，而此种结构创新使钨丝绳的拉力和柔韧性同时得到提升；同时，通过初绞绕制过程中控制中心股、第二外包股，以及预变形第一外包股的螺距长短，实现了超微细钨丝绳(绳径：0.36mm)的制备，突破国内微细钨丝绳生产瓶颈，填补行业空白。

本发明提供的超微细钨丝绳在医疗器械高精度高拉力精密机器人手臂传动控制中的应用；由于钨丝绳具有耐腐蚀和耐高温特性，使得机器人手臂传动使用寿命得到了提升；更重要的是，超微细钨丝绳的直径远远小于传统钢丝绳(直径>1mm)和传统钨丝绳(直径>1mm)的直径，超微细钨丝绳因为更细最小弯曲直径更小，因此更柔软，重复位置精度更高，能够满足精密机器人手臂传动控制的精度要求。

附图说明

图1是本发明中超微细钨丝绳的剖面结构示意图一；

图2是本发明中超微细钨丝绳的剖面结构示意图二。

图中，1.1—外包原丝；1.2—中心原丝；2—中心股；3.1—第一外包股；3.2—第二外包股；4—第一钨丝绳；5—第二钨丝绳。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1、图2所示，本发明提供一种超微细钨丝绳，包括中心股2和外包股，所述外包股包括，预变形具有螺旋结构和扭矩的第一外包股3.1，和原丝直接绕制而成的第二外包股3.2；若干根所述第一外包股3.1，或者若干根所述第一外包股3.1与若干根所述第二外包股3.2绞制于所述中心股2的外围形成钨丝绳。

基于上述实施例，所述中心股2由7根中心原丝1.2绕制而成；所述中心股2的直径为0.083—0.135mm。

在本发明中，所述第一外包股3.1在绕制前经过预变形，形成螺距为2.88—3.25mm的螺旋结构预变形外包股，实现预扭功能，可以更好的实现绕制过程中股与股之间的点对点接触，以增大接触面，增大摩擦力，而且有效保证每股受力均匀，更加紧密，使得超微细钨丝绳的直径相对传统的钨丝绳直径减小，而且大大地提升了钨丝绳的韧性和拉力。进一步的，超微细钨丝绳的单丝(即外包原丝1.1、中心原丝1.2)可选用直径更细的原丝，优选的，超微细钨丝绳的单丝直径为0.025mm-0.042mm。

基于上述实施例，所述中心股2的螺距为0.56—0.945mm；直径为0.083—0.135mm。

优选的，所述第二外包股3.2通过7根外包原丝1.1直接绕制形成。

在本发明中，如图1所示，所述中心股2通过6根预变形且结构相同的第一外包股3.1绕制成规格为6*7+iwsc的第一钨丝绳4；优选的，所述第一钨丝绳4的直径为0.36mm。

在本发明中，如图2所示，所述中心股2的外围合绞有6根结构相同的第二外包股3.2，所述第二外包股3.2层的外围绕制有12根预变形且结构相同的第一外包股3.1形成规格为18*7+iwsc的第二钨丝绳5；优选的，所述第二钨丝绳5的直径为0.36mm。

需要说明的是，国内钨丝绳主要为传统19*7结构，且直径大于1.0mm，主要适用于光伏行业直拉法制备单晶硅棒。本发明中超微细钨丝绳直径小于1.0mm，钨丝绳的最小直径可达0.36mm，突破国内微细钨丝绳生产瓶颈，填补行业空白。进一步的，钨丝绳具有耐腐蚀和耐高温特性。

实验数据表一：

实施例二

一种超微细钨丝绳的制备方法，包括：1)、将若干根原丝绕制成中心股2或者外包股；

2)将外包股中的第一外包股3.1提前预变形，形成具有螺旋结构和扭矩的预变形外包股；3)、将若干根第一外包股3.1以中心股2为中心绕制于中心股2的外围，形成钨丝绳；或者将第二外包股3.2以中心股2为中心绕制于中心股2的外围形成外包股层，最后外包股层的外围绕制有预变形的第一外包股3.1，形成钨丝绳。

进一步的，在步骤3)中，中心股2的外围设置有若干层外包股层，所述中心股2外围的第一外包股3.1和第二外包股3.2可以交替绕制于中心股2的外侧，以增加钨丝绳的拉力，所述中心股2外侧的外包股层结构包括但不局限于以上结构；与相同规格的传统钨丝绳相比本发明的超微细钨丝绳直径小，使得钨丝绳更细，而且拉力和柔韧性效果得到了提升。

其中，中心股2的绕制螺距为0.56mm—0.945mm，其直径为0.083—0.135mm；所述第一外包股3.1绕制螺距为2.88—3.52mm,其直径为0.075—0.126mm。示例性的，规格为18*7+iwsc的第二钨丝绳5，其中，中心股2的螺距为0.56mm，直径为0.083mm；第一外包股3.1的绕制螺距为2.88mm,直径为0.075mm；规格为6*7+iwsc的第一钨丝绳4，其中，中心股2的螺距为0.945mm，直径为0.135mm；第一外包股3.1的绕制螺距为3.52mm,直径为0.126mm。钨丝绳中中心股2直径为外包股直径的1.1倍；进一步提升了超微细钨丝绳的拉力。需要说明的是，在钨丝绳绕制制备过程中，由于绕制受力实际生产的钨丝绳直径比理论钨丝绳直径要细一些。

由于钨丝绳制备过程中，通过增加第一外包股3.1预变形，实现预扭功能，使得外包股具有扭矩，有效保证钨丝绳合绞前每股钨丝受力均匀，更加紧密，使得钨丝绳的直径相对传统相同规格(在股数量和螺距相同的情况下)的钨丝绳直径减小，而且大大地提升了钨丝绳的韧性和拉力，从而提升了超微细钨丝绳的拉力和柔韧性；为超微细钨丝绳的实现提供了条件，另外通过绕制制备过程中控制中心股2、外包股以及钨丝绳的螺距长短，以及选用钨丝绳中单丝(即外包原丝1.1、中心原丝1.2)直径为0.025-0.042mm；实现了超微细钨丝绳(绳径：0.36mm)的制备。

实验数据表二：

由此，本发明特殊结构的超微细钨丝绳采用18*7+1wsc和6*7+1wsc两种绕制结构替代传统的19*7和7*7两种结构，通过改变中心股2直径尺寸来提高绳体韧性和拉力，通过增大两种传统绕制结构的螺距(螺距增大到绳径10-14倍)，并在绕制前对外包股进行预变形螺旋变形。此种结构创新使现有结构钨丝绳的拉力和柔韧性同时得到提升，同时钨丝绳的单丝(即外包原丝1.1、中心原丝1.2)可以选择直径更小的原丝(直径为0.025mm-0.042mm)，实现了超微细钨丝绳(绳径：0.36mm)的制备，突破国内微细钨丝绳生产瓶颈，填补行业空白；因所选材质为钨，故本发明兼顾耐腐蚀和耐高温特性。

实施例三

一种所述的超微细钨丝绳在医疗器械高精度高拉力精密机器人手臂传动控制中的应用。由于钨丝绳具有耐腐蚀和耐高温特性，使得机器人手臂传动使用寿命得到了提升；更重要的是，通过本发明提供的超微细钨丝绳的制备方法，实现了超微细钨丝绳(绳径：0.36mm)的制备，超微细钨丝绳的直径远远小于传统钢丝绳(直径>1mm)的直径，超微细钨丝绳因为更细最小弯曲直径更小，因此更柔软，重复位置精度更高，能够满足精密机器人手臂传动控制的精度要求，而且超微细钨丝绳的拉力和柔韧性也远远高于传统统钢丝绳的性能。

本发明实现了医疗行业高精度高拉力精密机器人手臂传动控制的高精度、优良的抗拉力和柔韧性，以及耐腐蚀和耐高温的性能，大大地提升了机械手臂中的金属丝绳传动装置的使用寿命。

本发明方法制造的超微细钨丝绳，凭借其超微细的结构和优良的抗拉力以及柔韧性，可广泛应用于精密机器人、光伏太阳能、高温真空行业传动系统、以及承重系统领域。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。