CZ279128B6 - Způsob a zařízení pro výrobu cívek z kovového drátu - Google Patents

Abstract

Předem vytvarované závity drátu se nechávají padat do svisle uspořádaného dutého válce. Během pádu závitů se na ně působí radiální přitažlivou silou směřující ke stěně válce, jejíž směr se řídí rotačním pohybem kolem osy válce. Přitažlivá síla se přednostně vytváří točivým magnetickým polem. Zařízení obsahuje prostředek pro vyvíjení zmíněné síly, který zahrnuje induktory, například elektromagnety (5) rovnoměrně rozmístěné po obvodu válce (1) a prostředek pro cyklické napájení elektromagnetů stejnosměrným elektrickým proudem.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby cívek z kovového, zejména ocelového drátu, při kterém se předem vytvarované závity přivádějí do svislé uspořádaného dutého válce, kde se na sebe skládají a vytvářejí cívky. Vynález se dále týká zařízení k provádění způsobu definovaného výše, kteréžto zařízeni zahrnuje dutý válec se svislou osou pro tvarování cívky.

Dosavadní stav techniky

Zařízení výše popsaného druhu se používají zejména v sestavách pro válcování kovových drátů pro vytváření cívek, které se potom zhušťují a svazují. V takových sestavách se po vyválcování drát tvaruje do závitů, které se potom ukládají na plocho na sebe na dopravník a během jeho přemisťování se závity drátu ochlazují.

Na konci dopravníku závity drátu postupně padají do dutého válce se svislou osou a s průměrem o něco větším než je průměr závitů a v tomto dutém válci se závity hromadí pro vytvoření cívky, která se potom z dutého válce vyzvedne, zhustí a sváže před uskladněním nebo použitím.

Taková sestava je popsaná zejména v patentových spisech FR-A-1 383 950, FR-A-2 057 934, popřípadě FR-A-2 105 309.

V takových sestavách závity, ačkoliv jsou částečně vedeny oblinou, umístěnou v ose uvnitř dutého válce, mají snahu ukládat se na sebe neuspořádaně. To má za následek, že výška takto vytvářené cívky je mnohem větší, než kdyby byly závity dobře uspořádány.

Jak bylo uvedeno dříve, cívky se potom zhustí tím, že se na ně vyvíjí osový tlak. Protože závity jsou uloženy neuspořádaně, dráty se kříží na mnoha místech a po zhuštění drátu může vznikat poškození v těchto místech křížení.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je odstranit výše popsané nedostatky dosavadního stavu techniky a vytvořit způsob a zařízení pro výrobu cívek, které by umožňovaly uspořádané ukládání závitů, zmenšovaly výšku cívek a vyloučily poškození drátu.

Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob výroby cívek z kovového, zejména ocelového drátu, při kterém se předem vytvarované závity přivádějí do svisle uspořádaného dutého válce, kde se na sebe skládají k vytváření cívky, jehož podstata spočívá v tom, že během padání závitů se na ně působí radiální přitažlivou silou směrem ke stěně dutého válce, přičemž směr této přitažlivé síly se mění otáčivým pohybem kolem osy dutého válce.

Vynález dále vytváří zařízení pro výrobu cívek z kovového, zejména ocelového drátu, předem vytvarovaného v závity, zahrnující dutý válec se svislou osou pro tvarování cívky, jehož podstata

-1CZ 279128 B6 spočívá v tom, že zahrnuje prostředek pro vyvíjení radiální odstředivé síly na dráty, vyvíjené otáčivým pohybem kolem osy dutého válce.

Je zřejmé, že způsob a zařízeni podle předloženého vynálezu umožňují ovládat uspořádání závitů v cívce během jejího vytváření, takže závity jsou uloženy ve vrstvách nad sebou, přičemž závity každé vrstvy jsou navzájem úhlově přesazeny. Jinými slovy, každý závit nebo skupina závitů je v dotyku se stěnou dutého válce v jednom bodě a odpovídající body dotyku dvou po sobě následujících závitů nebo skupin závitů jsou stejnoměrně obvodově rozmístěny. Zvrstvení závitů je takto optimalizováno během vytváření cívek. Z toho plyne podstatný zisk, stálá délka drátu, výška cívek a tedy i jejich vyplnění. Navíc, protože závity jsou v cívkách uspořádány pravidelně, mají cívky vyšší soudržnost a jsou méně náchylné k deformacím při zacházení s nimi. Protože cívky takto vyrobené jsou hustší, mohou být další operace zhuštění omezeny nebo dokonce vypuštěny, což vede k vypuštění příslušných zařízení a tedy k omezení výrobních časů a nákladům či přinejmenším ke zmenšení možnosti poškození drátů během zhuštění cívek.

Podle zvláštního význaku vynálezu se způsob podle vynálezu používá k výrobě cívek z kovového drátu, který může být přitahován magnetem, a přitažlivá síla závitů se vyvíjí točivým magnetickým polem, které se s výhodou vyvíjí induktory, jako jsou elektromagnety, uspořádané pravidelně na obvodu dutého válce a cyklicky napájené stejnosměrným proudem.

Díky tomuto uspořádání může být cyklické přitahování závitů z kovu ke stěně dutého válce pro vytváření cívek vytvořeno velmi jednoduše bez mechanických orgánů uvnitř dutého válce. Použití magnetického pole, vyvíjeného elektromagnety, umožňuje snadné řízení intenzity přitažlivé síly i rychlosti otáčení točivého magnetického pole v závislosti na průměru drátu, rozměrech závitů a rychlosti dopravníku pro dopravu závitů jakož i rychlosti padání závitů do dutého válce.

Navíc použití elektromagnetů, umístěných vně dutého válce, umožňuje snadné přizpůsobení způsobu podle předloženého vynálezu na stávajících zařízeních bez podstatných úprav dutého válce. Pouze stěna dutého válce na výšku elektromagnetů musí být vytvořena z nemagnetického materiálu.

Další význaky a výhody vynálezu vyplynou z následujícího popisu příkladu provedeni zařízení podle vynálezu pro výrobu cívek z ocelového drátu na konci tratě na válcování drátu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje schematicky v osovém řezu zařízení na výrobu cívek podle vynálezu, obr. 2 znázorňuje půdorys zařízení z obr. 1 a obr. 3 znázorňuje půdorys obměněného provedení zařízení z obr. 1 s jiným provedením elektromagnetů.

-2CZ 279128 B6

Příklady provedení vynálezu

Zařízení znázorněné v obr. 1 a 2 zahrnuje dutý válec 1 pro vytváření cívek ]_ z ocelového drátu. Dutý válec £ má svislou osu a sestává z horního věnce 2, jehož horní část může být mírně rozšířena, aby tvořila schránku pro závity 10 drátu, které se tam přivádějí dopravníkem 11 ve směru šipky 12. Drát je na dopravníku 11 uložen v závitech 10¹ na plocho s částečným překrytím. Dutý válec £ dále zahrnuje spodní věnec £, který slouží k vedení a uložení cívky 7, vytvářené z drátu a který je opatřen neznázorněným prostředkem pro vytažení cívky 7 z dutého válce £. Dutý válec £ dále zahrnuje střední věnec 4 z nemagnetického materiálu.

Elektromagnety, jejichž počet je ve znázorněném příkladu 5, jsou rovnoměrně rozmístěny po obvodu středního věnce 4, ke kterému jsou připevněny. Výška elektromagnetů 5 je o něco menší než výška středního věnce 4, takže téměř všechny siločáry magnetického pole, vyvíjeného elektromagnety 5, protínají střední věnec 4,.

Uvnitř dutého válce £ je umístěn svisle pohyblivý vodorovný prstenec £, jehož horní plocha je v úrovni středního věnce 4. Vodorovný prstenec 6 je určen k nesení cívky 7 a postupně se spouští tak, že horní část cívky 7 při jejím vytváření zůstává stále v oblasti působení magnetického pole, vyvíjeného elektromagnety 5. Na obr. 1 je zařízení znázorněno na začátku vytvoření cívky 7, která je tedy tvořena pouze několika závity 10 drátu, uloženými na vodorovném prstenci 6. v jeho horní poloze.

Vodorovný prstenec 6 obklopuje střední čep 8, který je na horním konci zakončen oblinou £, určenou k zajištění dodatečného vedení závitů 10 drátu při jejich pádu do dutého válce £ a zejména k zamezení toho, že by závity 10 padaly šikmo a rušily vytváření cívky. Oblina 9, která je ve výšce středního věnce 4, je přednostně zhotovena z nemagnetického materiálu. Tato oblina 9 není bezpodmínečně nutná, zejména při vytváření cívek z drátu velkého průměru, ačkoliv provádění způsobu podle vynálezu má účinek, spočívající ve vedení pádu závitů 10 a řídit jejich umístění v cívce.

V uspořádání, znázorněném v obr. 3, jsou elektromagnety 5 uloženy vodorovně, to znamená tak, že obecný směr siločar magnetického pole mezi dvěma póly téhož elektromagnetu 5 leží ve vodorovné rovině. Pro tento účel mohou být elektromagnety 5 uspořádány podle obr. 3 a jejich magnetické jho má tvar U a póly, tvořené konci větví U, probíhají svisle přes výšku poněkud menši než je výška nemagnetického středního věnce 4 a jsou přilepeny na jeho vnější povrch.

V obměněném provedení je možno uložit elektromagnety 5 svisle, to je tak, že siločáry magnetického pole mají obecně směr svislý.

Elektromagnety 5 a prostředek k jejich napájení elektrickým proudem jsou určeny tak, aby účinek na závity 10 magnetického pole, které vyvíjí každý elektromagnet 5, byl v podstatě umístěn v části prstencovitého pásma, obsaženého mezi středním věncem 4 a oblinou 9 a byl umístěn proti tomuto elektromagnetu.

-3CZ 279128 B6 %

Jinak řečeno, přitažlivá síla, vyvíjená elektromagnetem 5 na závity 10, které se nacházejí na jeho úrovni v okamžiku, kdy je napájen elektrickým proudem, se vytváří pouze na části oblouku těchto závitů 10, nejblíže k onomu elektromagnetu 5.

Je zřejmé, že u tohoto typu zařízení je vnitřní průměr dutého válce 1 větší než průměr závitů 10. Tak například vnitřní průměr dutého válce 1 je 1150 mm a průměr závitů 10 je asi 1050 mm. Každý závit 10 má tedy uvnitř dutého válce 1 ve vodorovném směru vůli asi 100 mm. Když je .některý elektromagnet 5 nabuzen, padající závity 10., které jsou ve výšce středního věnce 4, mohou tedy být od stěny středního věnce 4, ležící proti zmíněnému elektromagnetu 5, vzdáleny asi 100 mm čí dokonce více s ohledem na skutečnost, že závity 10 mohou být skloněny vzhledem k vodorovnému směru. Aby tyto závity 10 byly podrobeny tažné síle, vyvíjené zmíněným elektromagnetem 5 je třeba, aby magnetické pole jím vyvíjené pronikalo do vnitřku dutého válce 1 do hloubky alespoň rovné zmíněné vzdálenosti, ve výše uvedeném příkladu alespoň do hloubky 150 mm.

Je zřejmé, že hloubka pronikání magnetického pole do dutého válce 1 by měla být přizpůsobena zejména v závislosti na průměru dutého válce 1 a na průměru závitů 10 a také v závislosti na přítomnosti nebo nepřítomnosti obliny 9 a jejího průměru.

K vytvoření otáčení magnetického pole kolem osy dutého válce 1 zařízeni podle vynálezu obsahuje neznázorněný prostředek pro cyklické napájení elektromagnetů 5 stejnosměrným proudem. Tento prostředek umožňuje napájení elektromagnetů 5 podle několika různých cyklů. Tak například v souhlase s obr. 3, kde jsou elektromagnety 5 označeny písmeny a, b, c, d, e, může být napájen vždy jeden elektromagnet 5 v pořadí a, b, c, d, e, a... nebo v pořadí a, e, fez d, a. . . Bylo by také možné napájet vždy současně dva s výhodou sousední elektromagnety například podle těchto cyklů:

a+b, c+d, e+a, b+c, d+e,....

a+b, b+c, c+d, d+e, e+a,.... nebo dokonce a+c, b+d, c+e, d+a, e+b,....

Smysl otáčeni může také být opačný.

Nyní bude popsán způsob činnosti zařízení pro vytvoření jedné cívky. Před příchodem prvních závitů .10, dopravovaných dopravníkem 11, se elektromagnety 5 napájejí podle některého z výše u uvedených cyklů.

Vodorovný prstenec 6. se přivede do své horní polohy, znázorněné v obr. 1, na výšku středního věnce 4.. První závity 10 padají do dutého válce 1 a na vodorovný prstenec 6. V případě, že je zařízení uzpůsobeno k činnosti se sestavou, popsanou ve spise FR 2 105 309, uvedeném výše, mohou se první závity 10 uložit na zatažitelné prsty, které pronikají do dutého válce 1 a zajišťují podporu cívky v očekávání návratu vodorovného prstence 6 do horní polohy, a tyto prsty se zatáhnou aby umožnily uložení cívky 7 v průběhu vytváření na vodorovný prstenec 6.

Po svém pádu jsou závity 10 drátu přitahovány elektromagnety 5 a následkem jejich cyklického napájení, které vytvoří otáčení magnetického pole, se závity 10 rozdělí po obvodu při částečném

-4CZ 279128 B6 překrytí, jak je to znázorněno na obr. 2. V průběhu ukládání závitů 10 a tedy při zvětšování výšky cívky 2 je pokles vodorovného prstence 6 řízen tak, že horní část cívky 2 během vytváření zůstává na úrovni středního věnce 4 a zůstává tak pod působením magnetického pole.

Pokles vodorovného prstence 6 se s výhodou řídí tak, aby horní část cívky 2 byla udržována v blízkosti spodní části pásma působení elektromagnetů 5. Takto bude magnetická pole převážně působit na závity 10 během jejich pádu a přitažlivý účinek na tyto závity 10 bude tedy poměrně slabý. Magnetické pole však bude ještě působit na ty závity 10, které byly právě uloženy, což umožní zamezit jejich případné přemístění, které by mohlo být například způsobeno pružností závitů 10. Spodní závity 10 se nacházejí mimo magnetické pole a není u nich tedy nebezpečí přemístění vlivem tlaku od horních závitů 10.

Po uložení všech závitů 10 a vytvoření cívky 2 ^se vodorovný prstenec 6. spustí do spodní polohy a cívka 2 se odstraní.

Je zřejmé, že uspořádáním závitů 10 se značně zmenši výška cívky ve srovnání s cívkami, vyráběnými podle dosavadního stavu techniky, u kterých se závity 10 rozmísťovaly nepravidelně tím, že se ukládaly náhodně.

V jednom příkladu výše popsaného zařízení, užitého na konci tratě pro válcování drátu o průměru 5,5 mm, tvarovaného do závitů o průměru 1050 mm, padajících do dutého válce 1 rychlostí řádově 25 závitů za sekundu, byl každý elektromagnet 5 napájen stejnosměrným proudem 40000 ampérzávitech v cívce elektromagnetu 5. Bylo použito pěti elektromagnetů 5, napájených postupně při rychlosti točivého magnetického pole asi 0,25 otáček za sekundu.

Tak bylo získáno zmenšení výšky cívky 2 ° více než 30 %.

Rychlost otáčení magnetického pole se může měnit ve velkém rozsahu v závislosti na zvoleném cyklu napájení elektromagnetů 5, na rozměrech drátu a na rychlosti pádu závitů 10. Stejně je závislá na času vzestupu výkonu elektromagnetů 5, který představuje minimální vrtání jejich napájení, aby vyvíjené magnetické pole mohlo vytvořit přitažlivý účinek pro závity 10.

Dále je třeba počítat s remanentním magnetismem elektromagnetů, který způsobí zpoždění zániku magnetického pole ve vztahu k okamžiku přerušení jejich napájení elektrickým proudem. Je tedy třeba zavést dostatečné trvání cyklu k zamezení toho, aby se účinky magnetických polí, vytvořených různými elektromagnety 5, nerušily či dokonce neanulovaly.

K tomu účelu elektromagnety 5 s výhodou uspořádají tak, že přilehlé póly dvou sousedních elektromagnetů 5 budou mít stejnou polaritu. Pro stejný účel je možno přednostně napájet elektromagnety 5 v cyklu, ve kterém se napájí jeden elektromagnet 5 a v zápětí se nenapájí sousední, nýbrž další, a tak dále.

Stejně, pro snížení času odezvy elektromagnetů 5 je možno na nich udržovat nějaké stálé napětí, například 90 V, nedostatečné pro vyvinutí přitažlivého účinku, avšak umožňující snížení času

-5CZ 279128 B6 nárůstu výkonu od cyklického napájení při pracovním napětí, v daném případě řádově 200 V.

Počet elektromagnetů 5 může být změněn a tyto mohou být uspořádány tak, že přilehlé póly dvou sousedních elektromagnetů 5 budou mít stejnou nebo různou polaritu. V případě přilehlých pólů stejné polarity bude počet elektromagnetů s výhodou sudý k vyloučení nespojitosti v rozmístění pólů.

Točivé magnetické pole může být rovněž vyvíjeno všemi prostředky, známými v oboru elektromagnetismu, například využitím mnohofázových induktorů nebo magnetického obvodu a vinutí obdobných statoru elektromotoru, napájených stejnosměrným nebo střídavým proudem.

Magnetické pole může být rovněž vytvářeno ve větší nebo menší výšce a ve více nebo méně blízké úrovni k hornímu konci dutého válce 1, přičemž výšky středního věnce 4 nebo horního věnce 2 se příslušně přizpůsobí.

Průmyslová využitelnost

Vynález je možno průmyslově využívat ve spojení se všemi typy zařízení na výrobu drátů z feromagnetických materiálů, tedy z takových materiálů, na které magnetické pole vyvíjí silový účinek. V podstatě se jedná o většinu ocelových materiálů, výjimku tvoří speciální nemagnetické oceli. Vynález nahrazuje složitá zařízení rotační, kde se cívky z drátu vytvářejí navíjením na bubny, ze kterých se potom musí pracně stahovat. Vynález tudíž usnadňuje a zlevňuje poslední operaci při průmyslovém vyrábění drátů, totiž vytváření cívek z drátu.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby cívek z kovového, zejména ocelového drátu, při kterém se předem vytvarované závity přivádějí do svisle uspořádaného dutého válce, kde se na sebe skládají k vytváření cívky, vyznačující se tím, že během padání závitů se na ně působí radiální přitažlivou silou směrem ke stěně dutého válce, kde směr této přitažlivé síly se mění otáčivým pohybem kolem osy válce.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se použije drátu z kovu, který může být přitahován magnetem a sila se vytváří točivým magnetickým polem.

   Způsob podle nároku 2, že magnetické pole se rozmístěnými po obvodu stejnosměrným proudem.

   vyznačující se tím, vytváří elektromagnety, rovnoměrně dutého válce a cyklicky napájenými

   Způsob podle nároku 3, vyznačující že se současně napájí jeden elektromagnet.

   se tím,
3. 3.
4. 4.

   -6CZ 279128 B6
5. 5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se současně napájejí dva, s výhodou sousední elektromagnety.
6. 6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, c í se tím, že se síla vyvíjí v vytvářené cívky.
7. 7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, c í se tím, že se síla na závity pádu nad horní úrovní vytvářené cívky.

   vyznačuj í úrovni horní části vyznačuj í vyvíjí během jejich
8. 8. Zařízení pro výrobu cívek z kovového, zejména ocelového drátu, předem vytvarovaného v závity, zahrnující dutý válec se svislou osou pro tvarování cívky, vyznačující se tím, že zahrnuje prostředek pro vyvíjení radiální odstředivé síly na dráty, vyvíjené otáčivým pohybem kolem osy dutého válce.
9. 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že prostředek pro vyvíjení síly zahrnuje induktory, vyvíjející točivé magnetické pole.
10. 10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že induktory jsou tvořeny elektromagnety (5), rozmístěnými rovnoměrně po obvodu dutého válce (1) a opatřenými prostředkem pro cyklické napájení elektromagnetů (5) stejnosměrným proudem.
11. 11. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že prostředek pro vyvíjení radiální síly na závity (10) je umístěn na výškové úrovni, odpovídající horní části vytvářené cívky (7) a/nebo nad touto úrovni.
12. 12. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že stěna dutého válce (1) v úrovni induktorů je nemagnetického materiálu.

    1 výkres