AT400011B

AT400011B - Einrichtung und verfahren zum legen eines drahtes in kreisförmige windungen

Info

Publication number: AT400011B
Application number: AT245291A
Authority: AT
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1995-09-25
Also published as: ATA245291A

Description

AT 400 011 B

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Legen eines Drahtes in kreisförmige Windungen durch Biegen des Drahtes in Kreisform unter gleichzeitigem Verdrillen, mit einer Drahtfördereinrichtung und einem nachgeordneten Windungsleger, der ein rotierendes Legerohr aufweist, dessen Mittelachse am Drahteintrittsende tangential zur Drahtachse ausgerichtet ist und das vom Eintrittsende allmählich in einen etwa senkrecht zur Rotationsachse gerichteten Kreisbogen übergeht, dessen Mittelpunkt auf der Rotationsachse liegt sowie mit einer dem Legerohr vorgeordneten Zusatz-Verdrilleinrichtung.

Zum Verlegen von warmgewalztem Draht in Form von flachliegenden, annähernd kreisförmigen Windungen auf einem Rollgang ist es bekannt, einen Windungsleger zu verwenden (US-A-4,765,556). Ein Windungsleger weist ein räumlich gekrümmtes Legerohr auf, durch das der Draht geführt wird. Das Legerohr bildet somit eine Bahn, entlang der der Draht zwangsgeführt ist.

Das Legerohr rotiert um eine Achse, die eine Tangente an die Mittellinie des Legerohranfanges darstellt. Der vom Drahtblock bzw. der Drahtstraße oder mittels eines eigenen Antriebsaggregates geförderte Draht läuft geradlinig und in Richtung dieser Tangente in den Legerohranfang ein. Das zweite Ende des Legerohres hat annähernd die Form eines Kreisbogens. Dieser Kreisbogen befindet sich in einer zur Rotationsachse des Legerohres näherungsweise senkrechten Ebene. Der Kreisbogenmittelpunkt befindet sich auf der Rotationsachse. Aus diesem Legerohrende läuft der zu Windungen mit Kreisform gebogene Draht.

Die Winkelgeschwindigkeit, mit der das Legerohr rotiert, ist so gewählt, daß die Größen der Umfangsgeschwindigkeit des einen Kreisbogen bildenden Endes des Legerohres und der Geschwindigkeit des eintretenden Drahtes betragsmäßig gleich groß sind. Die Drehrichtung des Legerohres ist so gewählt, daß die Absolutgeschwindigkeit des auslaufenden Drahtes Null wird. Somit bilden sich am Windungslegerende stehende Drahtschleifen (Windungen), welche infolge der Schwerkrafteinwirkung umkippen und üblicherweise auf einem Luftkühlrollgang zu einer Bundbildekammer transportiert werden.

Bei bestimmten Drahtqualitäten, Drahtdurchmessern und Drahttemperaturen (Verlegetemperaturen) führt die elastische Rückfederung des Drahtes dazu, daß der Draht nicht in eng aneinanderiiegenden Windungen das Legerohr verläßt, sondern nach dem Austritt aus dem Windungsleger eine Schraubenlinie mit so großer Steigung bildet, daß die einzelnen Windungen nicht mehr umkippen, wodurch der Weitertransport bzw. die weitere Verarbeitung des Drahtes zu Bundformen in der Bundbildekammer nicht mehr möglich ist. Diese Schraubenlinie entsteht durch Torsionsauffederung des Drahtes infolge dessen elastopla-stischen Verhaltens. Die Steigung der Schraubenlinie, die auch von der Form des Legerohres abhängig ist, wird mit größeren Drahtdurchmessern größer, wodurch das Verlegen des Drahtes erschwert wird.

Weiters werden durch sinkende Drahttemperaturen und steigende Drahtdurchmesser die Drahtsteifigkeit und damit die Biege- und Reibungskräfte im Windungslegerrohr wesentlich erhöht. Dies erfordert Schubkräfte, die durch ein oder zwei Treiber vor dem Windungsleger nicht mehr aufgebracht werden können, ohne in Rutschgefahr zu kommen. '

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es aus der DD-PS 109.329 bekannt, die Verdrailung auf den Teil des Drahtes zwischen dem letzten Walzgerüst und dem Treiber zurüGkzuverschieben. Dies wird bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß vor der Legevorrichtung ein Treiber angeordnet ist, dessen Treibscheibenachsen gegeneinander verschränkt sind. Dabei wird jede Treibscheibe mit ihrer Lagerung um einen Winkel bis zu 3 · senkrecht zur Drahtrichtung verstellbar angeordnet.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art sowie ein Verfahren zu schaffen, die es ermöglichen, Drähte, die infolge der elastischen Rückfederung, bedingt durch das Werkstoffverhalten und die Größe des Drahtdurchmessers, nicht mehr verlegt werden können (insbesondere im Durchmesserbereich von ca. 8 bis 25 mm), in Windungen zu legen, wobei die aus dem Windungsleger austretende Drahtschraube nur eine geringe Steigung aufweist, so daß die Drahtwindungen eng benachbart sind. Insbesondere soll die Steigung der Drahtschraube nach Wunsch variiert werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zusatz-Verdrilleinrichtung von mindestens einem den Draht erfassenden und mindestens zwei Walzen aufweisenden Walzgerüst gebildet ist, das mittels eines Antriebs um die zwischen den Walzen liegende Drahtachse drehbar ist.

Zur Vermeidung einer Rutschgefahr ist vorteilhaft mindestens eine Walze des Walzgerüstes antreibbar und ansteilbar, vorteilhaft sind alle Walzen antreibbar und anstellbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Zusatz-Verdrilleinrichtung ein Pianetengetriebe, dessen Planetenräder mit den Walzen gekoppelt sind, wobei ein Hauptantriebsaggregat mit den Planetenrädern und ein Nebenantriebsaggregat mit dem Sonnenrad des Planentengetriebes gekoppelt ist und wobei zur Einstellung unterschiedlicher Steigungen der Drahtschrauben zweckmäßig das Haupt- und das Nebenantriebsaggregat, wie an sich bekannt, voneinander unabhängig drehzahlgeregelt sind. 2

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Vorzugsweise umfaßt das Walzgerüst Kalibrierwalzen entsprechend der Dicke des nachzuwalzenden und zu verlegenden Drahtes.

Hin erfindungsgemäßes Verfahren zum Legen des Drahtes in kreisförmige Windungen, wobei der zunächst gerade Draht entlang einer rotierenden und von dem geraden Draht ausgehenden und allmählich in einen Kreisbogen überleitenden Bahn zwangsgeführt wird und dabei eine Biege-Verdrillung erfährt und zusätzlich vor diesem Biege-Verdrillen zusatz-verdrillt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Verdrillen durch einen Walzvorgang vorgenommen wird, bei dem die Lage des von den Walzen auf den Draht ausgeübten Kraftangriffes zusätzlich eine Drehbewegung um die geometrische Drahtachse ausführt, wobei das zusätzliche Verdrillen in zum Biege-Verdrillen entgegengesetzter Drehrichtung erfolgt.

Gemäß einer Variante dieses Verfahrens ist vorgesehen, daß das zusätzliche Verdrillen durch einen Walzvorgang vorgenommen wird, bei dem die Lage des von den Walzen auf den Draht ausgeübten Kraftangriffes zusätzlich eine Drehbewegung um die geometrische Drahtachse ausführt, wobei das zusätzliche Verdrillen in dieselbe Drehrichtung wie das Biege-Verdrillen erfolgt.

Die Wahl, ob das zusätzliche Verdrillen in zum Biege-Verdrillen entgegengesetzten Drehrichtung oder in derselben Drehrichtung wie das Biege-Verdrillen vorzunehmen ist, wird von dem beim jeweils vorliegenden Draht gegebenen mechanischen Eigenschaften bestimmt, welche das Legeverhalten des Drahtes beeinflussen. Diese Eigenschaften sind ihrerseits von der Legierungszusammensetzung sowie von der durch vorangegangene Hersteliungs- bzw. Bearbeitungsprozesse gebildeten Struktur des Drahtmaterials, von der jeweils vorliegenden Temperatur desselben und ähnlichen Parametern abhängig.

Vorzugsweise erfolgt das zusätzliche Verdrillen mit einer Winkelgeschwindigkeit, die kleiner ist, als die des Biege-Verdrillens. Für bestimmte Drahtqualitäten, Drahtdimensionen und Drahttemperaturen kann es von Vorteil sein, wenn das zusätzliche Verdrillen mit einer Winkelgeschwindigkeit erfolgt, die größer ist, als die des Biege-Verdrillens.

Vorteilhaft wird gleichzeitig mit dem zusätzlichen Verdrillen ein Nachwalzen (Kalibrieren) durchgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht und Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 nach einer ersten Ausführungsform zeigen. Die Fig. 3 und 4 stellen in zu den Fig. 1 und 2 analoger Weise eine Ausführungsform in detaillierter Darstellung dar.

Der von einem nicht dargestellten Drahtblock kommende heiße Draht 1 wird mittels einer Drahtfördereinrichtung 2, die von zwei einander gegenüberliegenden angetriebenen Walzen 3, 4 gebildet ist, vor Erreichen eines Windungslegers 5 einer Zusatz-Verdrilleinrichtung 6 zugeführt. Diese Zusatz-Verdrilleinrich-tung 6 weist ein Walzgerüst 7 auf, welches mit drei Walzen 8 ausgestattet ist, deren Profile 8' sich durch Anordnung der Walzen 8 gleichmäßig um die Drahtachse 9 zu einem geschlossenen Kaliber mit gewünschtem Durchmesser ergänzen. Das Kaliber ist vorteilhaft so dimensioniert, daß eine Nachwalzung (Kalibrierung) des Drahtes 1 bei Durchtritt durch das Walzgerüst erfolgt. Das Walzgerüst ist um die Drahtachse 9 drehbar. Zum Antrieb dient ein am Walzgerüst 7 angeordnetes Großrad 10, in welches ein mittels eines Motors antreibbares Ritzel 11 eingreift. Die Drehlagerung des Walzgerüstes erfolgt über am Walzgerüst 7 starr montierte Drahtführungsrohre 12, die in Lagern 13 drehbar abgestützt sind.

Nachfolgend an diese Zusatz-Verdrilleinrichtung 6 ist ein herkömmlicher Windungsleger 5 vorgesehen, der von einem räumlich gebogenen Legerohr 14 gebildet ist, das um die gerade Drahtachse 9 drehbar ist. Das Ende 15 des Legerohres 14, an dem der Draht 1 eintritt, ist etwa fluchtend zur von der Drahtfördereinrichtung 2 festgelegten geraden Drahtachse 9 ausgerichtet und mit diesem Ende mittels Lagern 16, 17 drehbar an einem nicht dargestellten Maschinengestell gelagert. Dieses Ende 15 ist weiters mit einer Antrrebseinrichtung 18 gekoppelt.

Das andere Ende 19 des Legerohres 14 ist kreisbogenförmig ausgebildet, wobei der Mittelpunkt 20 des Kreisbogens 21 auf der Drehachse des Legerohres 14 bzw. der damit identischen geraden Drahtachse 9 liegt. Zwischen den beiden Enden 15 und 19 weist das Legerohr 14 eine allmählich von der Achse 9 in den Kreisbogen 21 überleitende Form 22 auf.

In Förderrichtung des Drahtes 1 ist nach dem Legerohr 14 ein Rollgang 23 vorgesehen, auf dem die Drahtwindungen 24 zu liegen kommen. Der Draht 1 wird auf diesem Rollgang 23 gekühlt und zu einer nachfolgenden Wärmebehandlungsstation und einer Bundbildekammer transportiert.

Durch das zum Verdrillen mit Hilfe des Windungslegers 5 zusätzliche Verdrillen mittels der Zusatz-Verdrillelnrichtung 6 mit einer vorgewählten Winkelgeschwindigkeit läßt sich die insgesamt auf den Draht 1 aufgebrachte Torsionsarbeit so weit erhöhen, daß die Drahtwindungen 24 ziemlich eng benachbart, d.h. mit einer geringen Steigung der von den Drahtwindungen 24 gebildeten Schraubenlinie, zu liegen kommen und eine Weiterförderung mit dem Rollgang 23 bzw. ein nachfolgendes Bundbilden problemlos vor sich gehen können. 3

Claims

AT 400 011 B Durch Variieren des Verhältnisses der Winkelgeschwindigkeiten der Zusatz-Verdrilleinrichtung 6 und der des Legerohres 14 läßt sich die Steigung 25 der von den Drahtwindungen 24 gebildeten Schraubenlinie variieren, so daß es möglich ist, eine ganz bestimmte, sehr kleine Steigung 25, die vorzugsweise dem Betrag nach dem Drahtdurchmesser entspricht oder nur geringfügig größer ist als dieser, einzustellen. Durch das drehbare Walzgerüst 7 wird der Draht 1 unmittelbar vor dem Windungsleger 5 nachgewalzt und gleichzeitig verdrillt, sodaß neben einer Toleranz- bzw. Drahtformverbesserung über die Länge des durchlaufenden Drahtes 1 ein Zusatz-Verdrillen des Drahtes 1 zusätzlich zum mit Hilfe des Windungslegers 5 durchgeführten Biegeverdrillen erzielt werden kann. Damit werden die Torsionsspannungen die durch das normale Biegen und Verdrehen im'Legerrohr 14 entstehen in ihrer Wirkung ganz oder teilweise kompensiert. Das Walzgerüst 7 kann mit zwei und mehr Walzen 8 ausgestattet sein. Die Walzen werden so stark angestellt, daß ein kraftschlüssiges Verdrillen und damit auch ein Nachwalzen gewährleistet ist. Gemäß der in der Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist das Walzgerüst 7 der Zusatz-Verdrilleinrichtung 6 mit einem Planetengetriebe 26 ausgestattet, dessen Planetenräder 27 über Kegelzahnräder 28 mit den Walzen 8 gekoppelt sind. Der Antrieb der Planetenräder 27 erfolgt mittels eines Hauptantriebaggregates 29 über Kegelzahnräder 30 und ein von diesen angetriebenes zentrales, das Planetengetriebe 26 durchsetzendes Rohr 31 und ein am Rohr 31 angeordnetes Zahnrad 32, welches mit den Planetenrädern 27 kämmt. Das Sonnenrad 33, welches an dem Rohr 31 mittels Lager 34 drehbar abgestützt ist, wird über eine Außenverzahnung 36 mittels eines Nebenantriebsaggregates 37 über ein mit dem Nebenantriebsaggregat 37 gekoppeltes Ritzel 38, das mit der Außenverzahnung 36 kämmt, angetrieben. Das Haupt- und das Nebenantriebsaggregat sind voneinander unabhängig drehzahlgeregelt, wodurch einerseits die Drehzahl des Walzgerüstes 7 um die Drahtachse 9 und anderseits von dieser unabhängig die Drehzahl der Walzen 8 variierbar sind. Hierdurch gelingt es, die Zusatz-Verdrillung des Drahtes 1 in weiteren Bereichen zu variieren und den Erfordernissen anzupassen. Das Zusatz-Verdrillen kann in dieselbe Drehrichtung erfolgen wie das Biege-Verdrillen mittels des Legerohres 14 oder auch entgegengesetzt hiezu. Weiters kann das Zusatz-Verdrillen mit einer Winkelgeschwindigkeit erfolgen, die größer oder kleiner ist als die des Biege-Verdrillens. Patentansprüche 1. Einrichtung zum Legen eines Drahtes (1) in kreisförmige Windungen (24) durch Biegen des Drahtes (1) in Kreisform unter gleichzeitigem Verdrillen, mit einer Drahtfördereinrichtung (2,3,4) und einem nachge-ordneten Windungsleger (5), der ein rotierendes Legerohr (14) aufweist, dessen Mittelachse am Drahteintrittsende (15) tangential zur Drahtachse (9) ausgerichtet ist und das vom Eintrittsende (15) allmählich in einen etwa senkrecht zur Rotationsachse (9) gerichteten Kreisbogen (21) übergeht, dessen Mittelpunkt (20) auf der Rotationsachse (9) liegt sowie mit einer dem Legerohr (14) vorgeordneten Zusatz-Verdriileinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Verdrilleinrichtung (6) von mindestens einem den Draht (1) erfassenden und mindestens zwei Walzen (8) aufweisenden Walzgerüst (7) gebildet ist, das mittels eines Antriebs (11:29,37) um die zwischen den Walzen (8) liegende Drahtachse (9) drehbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß mindestens eine Walze (8) des Walzgerüstes (7) antreibbar ist (Fig. 3, 4).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Zusatz-Verdrilleinrichtung (6) ein Planetengetriebe (26) umfaßt, dessen Planetenräder (27) mit den Walzen (8) gekoppelt sind, wobei ein Hauptantriebsaggregat (29) mit den Planetenrädern (27) und ein Nebenantriebsaggregat (37) mit dem Sonnenrad (33) des Planetengetriebes (26) gekoppelt ist (Fig.3, 4).
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Haupt- und das Nebenantriebsaggregat (29,37) wie an sich bekannt, voneinander unabhängig drehzahlgeregelt sind.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das Walzgerüst (7) Kalibrierwalzen (8) umfaßt.
6. Verfahren zum Legen eines Drahtes (1) in kreisförmige Windungen (24), wobei der zunächst gerade Draht (1) entlang einer rotierenden und von dem geraden Draht (1) ausgehenden und allmählich in einen Kreisbogen (21) überleitenden Bahn (14, 22) zwangsgeführt wird und dabei eine Biege-Verdril- 4 AT 400 011 B lung erfährt und zusätzlich vor diesem Biege-Verdrillen zusatz-verdrillt wird, dadurch gekennzeichnet daß das zusätzliche Verdrillen durch einen Waizvorgang vorgenommen wird, bei dem die Lage des von den Walzen auf den Draht ausgeübten Kraftangriffes zusätzlich eine Drehbewegung um die geometrische Drahtachse ausführt, wobei das zusätzliche Verdrillen in zum Biege-Verdrillen entgegengesetzter Drehrichtung erfolgt.
7. Verfahren zum Legen eines Drahtes (1) in kreisförmige Windungen (24), wobei der zunächst gerade Draht (1) entlang einer rotierenden und von dem geraden Draht (1) ausgehenden und allmählich in einen Kreisbogen (21) überleitenden Bahn (14, 22) zwangsgeführt wird, und dabei eine Biege-Verdrillung erfährt und zusätzlich vor diesem Biege-Verdrillen zusatz-verdrillt wird, dadurch gekennzeichnet daß das Zusatz-Verdrillen durch einen Walzvorgang vorgenommen wird, bei dem die Lage des von den Walzen auf den Draht ausgeübten Kraftangriffes zusätzlich eine Drehbewegung um die geometrische Drahtachse ausführt, wobei das zusätzliche Verdrillen in dieselbe Drehrichtung erfolgt wie das Biege-Verdrillen.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Verdrillen mit einer Winkelgeschwindigkeit erfolgt, die kleiner Ist als die des Biege-Verdrillens.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Verdrillen mit einer Winkelgeschwindigkeit erfolgt, die größer ist als die des Biege-Verdrillens.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß gleichzeitig mit dem zusätzlichen Verdrillen ein Nachwalzen (Kalibrieren) durchgeführt wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 5