DE10014043A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vorformung von Stahldrähten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Vorformung von StahldrähtenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorformung von Stahldrähten, die rückdrehungsfrei von Drahtablaufspulen einer Verseileinrichtung ablaufen und nachfolgend in ein oder mehreren Lagen zu einer Stahldrahtlitze verseilt werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird bei Einhaltung einer 100%ig genauen und konstanten Ablaufspannung des Stahldrahtes (21) zwischen Drahtablaufspule (20) und Verseilpunkt (18) einer Verseileinrichtung (1), in Abhängigkeit vom Durchmesser "d¶0¶" des Stahldrahtes (21) auf den zu verseilenden Stahldraht (21) in bestimmten Etappen nacheinander eine derartige Kraftkomponente aufgebracht, dass im Ergebnis der Stahldraht (21) eine definierte und bleibende schraubenlinienförmige Gestalt annimmt, bei der die Ausdehnung einer Schraubenwindung in axialer und radialer Richtung derselben gesehen, der gewünschten Schlaglänge "s" und dem radialen Abstand der späteren Lage zur Mittenachse des späteren Verseilverbandes und die Drahtlänge einer Schraubenwindung der wirklichen Drahtlänge "l" im späteren Verseilverband innerhalb der jeweiligen Lage entspricht.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorformung von
Stahldrähten, die rückdrehungsfrei von Drahtablaufspulen einer Verseileinrichtung
ablaufen und nachfolgend in ein oder mehreren Lagen zu einer Stahldrahtlitze
verseilt werden.
Stahldrahtlitzen werden bekanntermaßen rückdrehungsfrei auf Doppelschlag
verseilmaschinen der Bauart OUT-IN oder IN-OUT hergestellt.
Die Arbeitsweise dieser Verseilmaschinen ist im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte von Ablaufspulen mit konstanter Kraft mittels
eines Doppelscheibenabzuges abgezogen und entsprechend miteinander verseilt
werden sowie abschließend der erzeugte Verseilverband auf die Aufwickelspule
eines geregelten Aufwicklers aufgewickelt wird.
Diese an sich bekannte Verfahrensweise ist bei der Verarbeitung von Drähten aus
sogenannten "plastischen Werkstoffen", wie Kupfer und Aluminium, relativ
unproblematisch durchzuführen, da diese während des Verseilvorganges
entstehende innere Spannungen durch plastische Verformung leicht kompensieren
können.
Für die Verarbeitung von Stahldrähten ist es dagegen erforderlich, die Einzeldrähte
einer Vorbehandlung zu unterziehen, um dieselben schon so weit wie irgend möglich
geordnet in die gewünschte Lage des Verbandes einzubringen und im Ergebnis auf
aufwendige Nachbehandlungen der an sich fertigen Stahldrahtlitze infolge
gegebenenfalls unregelmäßigen Lagenaufbaus und während des Verseilvorganges
entstandener innerer Spannungen verzichten zu können.
Es ist bekannt, dass während des Abziehens der Einzeldrähte von der jeweiligen
Ablaufspule und des Verseilens derselben den Einzeldrähten gleichzeitig sowohl
eine fortschreitende Bewegung in Richtung des Verseilpunktes als auch eine
Drehbewegung um ihre Längsachse vermittelt wird.
Dieser Umstand wird genutzt, um die Einzeldrähte so zu verformen, dass sie eine
bleibende schraubenförmige Gestalt annehmen.
Infolge dieser bleibenden schraubenförmigen Gestalt wird ein erleichterter
Lagenaufbau sowie eine Verringerung der inneren Spannungen im Einzeldraht bzw.
in der Stahldrahtlitze gesehen.
Mit der EP 0 231 376 A1 wird ein solches gattungsgemäßes Verfahren und eine
Vorrichtung dazu offenbart, wobei die bleibende Verformung der Einzeldrähte jeweils
durch eine flache Biegung, die eine plastische Verformung des Stahldrahtes
realisiert, an mindestens einer Stütze, hier in Form einer Führungsrolle, und einer
nachfolgenden Biegung mittels einer verlängerten zylindrischen Rolle in einer
Richtung vorgenommen wird, die bezüglich der ursprünglichen flachen Biegung
geschwenkt ist.
Im wesentlichen wird die flache Biegung durch ein oder mehrfaches Umschlingen der
Führungsrolle durch den Draht oder durch das Führen desselben durch mehrere
zueinander versetzt angeordnete Führungsrollen realisiert.
Die nachfolgende Biegung, die ebenfalls einer plastischen Verformung des Drahtes
entspricht, wird im wesentlichen dadurch realisiert, dass der Draht spiralförmig
mehrfach um die verlängerte zylindrische Rolle geführt wird.
Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass vorstehende Maßnahmen zwar eine
bleibende schraubenförmige Gestalt des Stahldrahtes gewährleisten, der Draht
jedoch nicht vollumfänglich die Gestalt angenommen hat, bei der die Ausdehnung
einer Schraubenwindung in axialer und radialer Richtung derselben gesehen der
gewünschten Schlaglänge und dem radialen Abstand der späteren Lage zur
Mittenachse des späteren Verseilverbandes und die Drahtlänge einer
Schraubenwindung der wirklichen Drahtlänge im späteren Verseilverband innerhalb
der jeweiligen Lage entspricht.
Des weiteren wird vorstehendes Verfahren einschließlich der zugehörigen
Vorichtung als kompliziert und technisch aufwendig angesehen.
Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der
gattungsbestimmenden Art anzugeben, mit welchen die Nachteile des eingangs
geschilderten Standes der Technik, vermieden werden können.
Insbesondere ist es beabsichtigt, eine definierte, jederzeit reproduzierbare und
gleichbleibende schraubenlinienförmige Gestalt des jeweiligen Stahldrahtes zu
ermöglichen, um einen erleichterten Lagenaufbau sowie eine Verringerung der
inneren Spannungen im Einzeldraht bzw. in der Stahldrahtlitze zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach einem Verfahren zur Vorformung von
Stahldrähten und in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1
derart gelöst, dass bei Einhaltung einer 100%ig genauen und konstanten
Ablaufspannung des Stahldrahtes zwischen Drahtablaufspule und Verseilpunkt einer
Verseileinrichtung, in Abhängigkeit vom Durchmesser "d0" des Stahldrahtes auf den
zu verseilenden Stahldraht in bestimmten Etappen nacheinander eine derartige
Kraftkomponente aufgebracht wird, dass im Ergebnis der Stahldraht eine definierte
und bleibende schraubenlinienförmige Gestalt annimmt, bei der die Ausdehnung
einer Schraubenwindung in axialer und radialer Richtung derselben gesehen der
gewünschten Schlaglänge "s" und dem radialen Abstand der späteren Lage zur
Mittenachse des späteren Verseilverbandes und die Drahtlänge einer
Schraubenwindung der wirklichen Drahtlänge "l" im späteren Verseilverband
innerhalb der jeweiligen Lage entspricht.
Ferner ist es beabsichtigt, die die Schraubenwindung des Stahldrahtes erzeugende
Kraftkomponente durch gleichzeitige und definierte Wirkung von Zugkraft sowie
Biegung, Reibung und Torsion auf den Stahldraht, respektive auf die Oberfläche
desselben, zu erzeugen.
Eine weitere Maßnahme sieht vor, dass die Anzahl und die Größe der in Etappen
nacheinander wirkenden Kraftkomponenten sowie der räumliche Abstand derselben
untereinander und zu einer vorgeordneten Torsionssperre in Abhängigkeit von der
gewünschte Ausdehnung der Schraubenwindung des Stahldrahtes gewählt wird.
Weiterhin ist als erfindungsgemäß anzusehen, dass die 100%ig genaue und
konstante Ablaufspannung des Stahldrahtes durch eine Regelung der Spulenbremse
der Drahtablaufspule oder deren Spulenantrieb realisiert wird.
Die Vorrichtung zur Vorformung von Stahldrähten zeichnet sich in Verbindung mit
den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 5 dadurch aus, dass zwischen der
Drahtablaufspule des jeweiligen Stahldrahtes und dem Verseilpunkt der
Verseileinrichtung in Drahtablaufrichtung gesehen nacheinander eine
Torsionssperre, bestehend aus einer oder mehreren Führungsrollen, sowie eine
beliebige Anzahl ortsfest angeordneter, jedoch verstellbarer Vorformstifte
vorgesehen sind, wobei der Stahldraht in ein oder mehreren Windungen um die
Torsionssperre herumgeführt sowie schlangenlinienförmig zwischen den
Vorformstiften, in einem eng begrenzten in axialer Richtung des Stahldrahtes sich
ausdehnenden Bereich der Oberfläche desselben die Vorformstifte berührend,
hindurchgeführt ist und wobei zur Erzielung einer 100%ig genauen und konstanten
Ablaufspannung des Stahldrahtes jeder Drahtablaufspule eine regelbare
Spulenbremse oder ein regelbares Spulenantriebssystem zugeordnet ist.
Weiterhin zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die Führungsrollen der
Torsionssperre in Abhängigkeit vom Durchmesser "d0" des Stahldrahtes einen
solchen Durchmesser "D" aufweisen, dass der um diese herumgeführte Stahldraht
an der Grenze zur plastischen gerade noch eine elastische Verformung erfährt und
die Anzahl der Umwindungen um die Führungsrollen der Torsionssperre so gewählt
ist, dass die vorhandene Drehbewegung des Stahldrahtes um seine Längsachse
infolge des eigentlichen Verseilvorganges nicht in die Drahtablaufspule zurückläuft.
Des Weiteren wurde gefunden, dass der Durchmesser "D" der Führungsrollen der
Torsionssperre in Abhängigkeit vom Durchmesser "d0" des Stahldrahtes der
Bedingung
50 × d0 ≦ D ≦ 70 × d0
genügen sollte und die Einstellmaße der Vorrichtung zur Vorformung, wie der radiale
Abstand "z" von Mitte letzter Führungsrolle der Torsionssperre zur Mitte erster
Vorformstift, der Abstand "y2" der letzten Führungsrolle zum ersten Vorformstift, der
Durchmesser "d" der Vorformstifte und der Abstand "y1" zwischen den Vorformstiften
in Abhängigkeit vom Durchmesser "d0" des Stahldrahtes, der wirklichen Drahtlänge
"l" des Stahldrahtes im späteren Verseilverband innerhalb der jeweiligen Lage zu
wählen sind und folgenden Bedingungen genügen sollten:
D/2 - 2d0 ≦ z ≦ D/2 + d0/2
5d0 ≦ d ≦ 7d0
0,9 × l/3 ≦ y1 ≦ s/3
y2 ≈ 2y1
Ebenso ist es angezeigt, die Vorformstifte in Abhängigkeit von ihrer Anzahl und der
aufzubringenden Kraftkomponente auf den Stahldraht exakt in Reihe hintereinander
oder in einem bestimmten Abstand zueinander seitlich versetzt anzuordnen.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Vorformstifte aus verschleißfestem
Material mit einer Dichte von 12-15 g/cm3 und einer Oberflächenrauheit
0,15 ≦ Rz1 ≦ 1,5 bestehen.
Auch ist als erfindungsgemäß anzusehen, wenn die Vorrichtungen zur Vorformung
mehrerer vorzuformender Stahldrähte auf einem gemeinsamen fest angeordneten
Vorformkopf und gegebenenfalls mehrere solcher Vorformköpfe in Abhängigkeit von
der Anzahl der zu verseilenden Lagen in Ablaufrichtung der Stahldrähte gesehen
nacheinander angeordnet sind.
In Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Vorformkopf als kompaktes
Bauteil ausgeführt ist oder aus zwei oder mehreren auf einer gemeinsamen Achse
axial nacheinander und getrennt voneinander drehbar angeordneten, jedoch
arretierbaren Scheiben besteht, die ihrerseits in geeigneter Anordnung die
Führungsrollen und/oder eine frei wählbare Anzahl Vorformstifte aufweisen.
Entsprechend einer weiteren Maßnahme beinhaltet die regelbare Spulenbremse der
jeweiligen Drahtablaufspule eine Tänzerregelung in Form eines mit einem
Schwenkhebel einer Tänzerrolle gekoppelten Bremsbandes, das seinerseits eine
beliebige Anzahl Bremsbacken mit einem Reibbelag aus Polytetrafluorethylen
(PTFE) mit verschleißmindernden Zusatzstoffen aufweist, sowie eine mit der
Drahtablaufspule drehfest verbundenen Bremsscheibe, deren verchromte,
geschliffene und polierte Bremsfläche über eine Oberflächenrauheit Rz2 ≦ 10 verfügt.
Wird statt der an sich bekannten tänzergeregelten Spulenbremse ein geregelter
Spulenantrieb favorisiert, setzt sich der Regelkreis dieses Spulenantriebssystems
aus einer Regeleinrichtung in Form eines Umrichters mit Analogverarbeitung und
PID-Regler sowie Busanschluß, einem Stellglied in Form eines 3-Phasen-
Asynchronmotors mit nachfolgendem Getriebe und der Rückführung, bestehend aus
dem ablaufenden Stahldraht und der Erfassung der Zugkraft "Fz" in Form einer
Meßrolle und einem Meßverstärker, zusammen.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung werden insbesondere darin gesehen, dass
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorformung von Stahldrähten geschaffen
wurden, aufgrund derer den Stahldrähten entsprechend ihrer Lage im
Verseilverband, respektive in der fertigen Stahldrahtlitze, eine definiere, jederzeit
reproduzierbare und gleichbleibende schraubenlinienförmige Gestalt aufgebracht
werden kann.
Das beanspruchte Verfahren und die Vorrichtung sind ferner als unkompliziert und
der technische Aufwand zur Realisierung derselben als gering einzuschätzen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung
der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Ansicht einer das erfindungsgemäße Verfahren
durchführenden Verseileinrichtung in Form einer Doppelschlag
verseilmaschine der Bauart OUT-IN zur Herstellung von
Stahldrahtlitzen,
Fig. 2 die schematische Ansicht der Vorrichtung zur Vorformung von
Stahldrähten,
Fig. 3 die Ansicht I nach Fig. 2,
Fig. 4 die Draufsicht nach Fig. 3,
Fig. 5 die schematische Ansicht einer Stahldrahtlitze,
Fig. 6 das Blockschaltbild eines Spulenantriebssystems der
Drahtablaufspulen,
Fig. 7 die schematische Ansicht einer weiteren das erfindungsgemäße
Verfahren durchführenden Verseileinrichtung, hier in Form einer
Doppelschlagverseilmaschine der Bauart IN-OUT.
Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Verseileinrichtung 1 in Form einer Doppelschlag
verseilmaschine der Bauart OUT-IN, auf der Stahldrahtlitzen 2 hergestellt werden
können und die beispielsweise Anwendung in der Reifenindustrie finden.
Diese Verseileinrichtung 1 umfaßt im wesentlichen die Antriebsständer 3, 4, 5 und 6
in denen jeweils die rotierenden Systeme gelagert sind.
Zwischen den Antriebsständern 3 und 4 ist die Ablaufspule 7 für den Kerndraht 8
oder die Kernlitze in einem Spulenrahmen 9 gelagert, der seinerseits über nicht
näher dargestellte endseitige Hohlzapfen um die Mittelachse des rotierenden
Systems drehbar gelagert ist, jedoch aufgrund seines Eigengewichtes beim
Verseilvorgang nicht mitdreht.
Gleiches ist für das rotierende System der Antriebsständer 5 und 6 festzustellen,
wobei hier innerhalb eines Spulenrahmens 10, der seinerseits mittels nicht näher
dargestellter endseitiger Hohlzapfen ebenfalls pendelnd gelagert ist, die
Aufwickelspule 11 samt eines Doppelscheibenabzuges 12 und gegebenenfalls einer
Nachformeinrichtung 13 in Form einer Reihe von hintereinander mit gegenseitiger
Versetzung angeordneter Richtrollen vorgesehen sind.
Auf der Antriebswelle 14 des Antriebsständers 3 ist eine Führungsrolle 15 für den
Kerndraht 8 bzw. die Kernlitze angeordnet, die ihrerseits mit der Drehzahl n = x um die
Mittelachse des rotierenden Systems dreht und den Kerndraht 8 bzw. die Kernlitze in
freier Flugkurve zu einer auf dem Antriebsständer 4 angeordneten Dralliereinrichtung
16 führt. Die Dralliereinrichtung 16 dreht dabei mit einer Drehzahl n ≧ 2x.
Auf dem nachgeordneten Antriebsständer 5 ist eine weitere Dralliereinrichtung 17
angeordnet, die ihrerseits mit der gleichen Drehzahl und in gleicher Drehrichtung wie
die Dralliereinrichtung 16 dreht.
Zwischen den beiden Dralliereinrichtungen 16 und 17 ist auf dem Antriebsständer 5
der Verseilpunkt 18 in Form eines Verseilnippels angeordnet, dem seinerseits
Vorrichtungen 19 zur Vorformung der von stationär angeordneten und geregelt
abgebremsten oder geregelt angetriebenen Drahtablaufspulen 20 ablaufenden
Stahldrähte 21 für eine gewünschte Lagenverseilung derselben, vorgeordnet sind.
Die Vorrichtungen 19 zur Vorformung bestehen gemäß den Fig. 2 bis 4 in
Drahtablaufrichtung gesehen nacheinander jeweils aus einer sogenannten
Torsionssperre 22, hier in Form zweier nacheinander oder nebeneinander
angeordneter Führungsrollen 23a und 23b, über die der Stahldraht 21 in einer oder
mehreren Windungen herumgeführt wird.
Die Anzahl der Umwindungen ist so gewählt, dass eine infolge des Verseilvorganges
vorhandene Drehbewegung des Stahldrahtes 21 um seine Längsachse nicht in die
Drahtablaufspule 20 zurücklaufen kann.
Des Weiteren ist der Durchmesser "D" der Führungsrollen 23a; 23b in Abhängigkeit
vom Durchmesser "d0" des Stahldrahtes 21 so gewählt, dass der Stahldraht 21 an
der Grenze zur plastischen gerade noch eine elastische Verformung erfährt.
Er sollte vorzugsweise folgender Bedingung genügen:
50 × d0 ≦ D ≦ 70 × d0
Der Torsionssperre 22 in Form der Führungsrollen 23a und 23b ist eine beliebige
Anzahl von ortsfest angeordneten Vorformstiften 24a bis 24n nachgeordnet,
zwischen denen der Stahldraht 21 schlangenlinienförmig geführt ist.
Dabei berührt dieser in einem eng begrenzten in axialer Richtung des Stahldrahtes
21 sich ausdehnenden Bereich der Oberfläche desselben die Vorformstifte 24a bis
24n und erfährt entsprechend der Anzahl der Vorformstifte 24a bis 24n, d. h. in
Etappen, geeignete Kraftkomponenten, die ihrerseits aus einer gleichzeitigen
Wirkung von Zugkraft, Biegung, Reibung und Torsion auf den Stahldraht 21,
respektive auf seine Oberfläche, resultieren.
Im Ergebnis umfangreicher Versuche wurde gefunden, dass die Einstellmaße der
Vorrichtung 19 zur Vorformung, wie der radiale Abstand "z" von Mitte letzter
Führungsrolle 23b der Torsionssperre 22 zur Mitte erster Vorformstift 24a, der
Abstand "y2" der letzten Führungsrolle 23b zum ersten Vorformstift 24a, der
Durchmesser "d" der Vorformstifte 24a bis 24n und der Abstand "y1" zwischen den
einzelnen Vorformstiften 24a bis 24n in Abhängigkeit vom Durchmesser "d0" des
Stahldrahtes 21 und der wirklichen Drahtlänge "l" des Stahldrahtes 21 im späteren, d. h.
fertigen Verseilverband innerhalb der jeweiligen Lage und der Schlaglänge "s"
gewählt sind und folgenden Bedingungen genügen sollten:
D/2 - 2d0 ≦ z ≦ D/2 + d0/2
5d0 ≦ d ≦ 7d0
0,9 × l/3 ≦ y1 ≦ s/3
y2 ≈ 2y1
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ermittelt sich die wirkliche Drahtlänge "l" des
Stahldrahtes 21, auch als gestreckte Länge bezeichnet, nach der Bedingung
l = √, wobei "s" die Schlaglänge und "dmi" den mittleren Durchmesser
der i-ten Lage bezeichnen.
Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass mit steigender Anzahl der
Vorformstifte 24a bis 24n sich auch die auf den Stahldraht 21 wirkenden
Kraftkomponenten verändern.
Um diese in Grenzen beeinflussen zu können ist es bei Bedarf angezeigt, die
Vorformstifte 24a bis 24n, die an sich ortsfest angeordnet sind, derart verstellbar
auszuführen, dass diese entweder wie in Fig. 4 dargestellt exakt in Reihe
hintereinander oder in einem bestimmten Abstand zueinander seitlich versetzt
angeordnet werden können (nicht näher dargestellt).
In einer bevorzugten Anordnung haben sich in der Praxis bei Durchmessern "d0" des
Stahldrahtes 21 von 0,18 bis 0,22 mm vier Vorformstifte 24a bis 24n bewährt.
Um einem Verschleiß der Vorformstifte 24a bis 24n bzw. einer Beschädigung der zu
verseilenden Stahldrähte 21 umfassend begegnen zu können, sind die Vorformstifte
24a bis 24n vorzugsweise aus verschleißfestem Material mit einer Dichte von 12-
15 g/cm3 und einer Oberflächenrauheit 0,15 ≦ Rz1 ≦ 1,5 gefertigt.
Hierfür bieten sich vorzugsweise gehärteter Stahl aber auch Keramikmaterialien an.
Als wesentlich für die Erfüllung der gestellten Aufgabe hat sich eine 100%ig genaue
und konstante Ablaufspannung des Stahldrahtes 21 zwischen der Drahtablaufspule
20 und dem Verseilpunkt 18 der Verseileinrichtung 1 herausgestellt.
Dieses kann derart realisiert werden, dass, wie in Fig. 1 gezeigt, jede
Drahtablaufspule 20 mit einer geregelten Spulenbremse 25 versehen ist, wobei die
Spulenbremse 25 aus einer an sich bekannten Tänzerregelung in Form eines mit
einem Schwenkhebel 26 einer Tänzerrolle 27 gekoppelten Bremsbandes 28, das
seinerseits eine beliebige Anzahl Bremsbacken 29 mit einem Reibbelag aus
Polytetrafluorethylen (PTFE) mit verschleißmindernden Zusatzstoffen, wie z. B. 20
bis 25% Kohlenstoffanteilen und/oder bestimmten Glasfaseranteilen, aufweist, sowie
aus einer mit der Drahtablaufspule 20 drehfest verbundenen Bremsscheibe 30
besteht, deren verchromte, geschliffene und polierte Bremsfläche über eine
Oberflächenrauheit Rz2 ≦ 10 verfügt.
Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, die Ablaufspannung mittels eines
regelbaren Spulenantriebssystems für jede Ablaufspule 20 zu regeln.
Im wesentlichen setzt sich der Regelkreis dieses Spulenantriebssystems nach Fig. 6
aus der Regeleinrichtung in Form eines Umrichters 31 mit Analogverarbeitung und
PID-Regler sowie Busanschluß 32, einem Stellglied in Form eines 3-Phasen-
Asynchronmotors 33 mit nachfolgendem Getriebe 34 und der Rückführung,
bestehend aus dem ablaufenden Stahldraht 21 und der Erfassung der Zugkraft "Fz"
in Form einer Meßrolle 35 und einem Meßverstärker 36, zusammen.
Es hat sich als sinnvoll erwiesen, die Vorrichtungen 19 zur Vorformung mehrerer
vorzuformender Stahldrähte 21 auf einem gemeinsamen Vorformkopf 37,
vorzugsweise konzentrisch um die Mittelachse desselben, anzuordnen (Fig. 1 und 2).
Gleichfalls besteht auch die Möglichkeit, mehrere solcher Vorformköpfe 37
beispielsweise in Abhängigkeit von der Anzahl der zu verseilenden Lagen in
Ablaufrichtung der Stahldrähte 21 nacheinander anzuordnen (nicht näher
dargestellt).
Jeder Vorformkopf 37 kann des Weiteren zum einen als kompaktes Bauteil
ausgeführt sein, wobei die einzelnen Vorformstifte 24a bis 24n derart verstellbar
ausgeführt sind, dass diese infolge beispielsweise einer nicht näher dargestellten
Vielzahl auf der Oberfläche des Vorformkopfes angeordneter Gewindebohrungen
zueinander seitlich versetzt werden können, zum anderen aber auch aus zwei (Fig. 3
und 4) oder mehreren auf einer gemeinsamen Achse 37a axial nacheinander und
getrennt voneinander drehbar angeordneten, jedoch arretierbaren Scheiben 37b; 37c
bestehen, die ihrerseits in geeigneter Anordnung die Führungsrollen 23a und 23b der
Torsionssperren 22 und/oder eine frei wählbare Anzahl Vorformstifte 24a bis 24n
aufweisen.
Die Scheiben 37b und 37c sind beispielsweise jeweils mittels eine Schraube 37d auf
der Achse 37a kraftschlüssig arretierbar.
Mit vorstehender Maßnahme besteht in Abhängigkeit von der Anordnung der
Vorrichtungen 19 zur Vorformung auf den besagten Scheiben 37b; 37c bei Bedarf
die Möglichkeit sowohl den radialen Abstand "z" von Mitte letzter Führungsrolle 23b
der Torsionssperre 22 zur Mitte erster Vorformstift 24a als auch die seitliche
Versetzung der Vorformstifte 24a bis 24n zueinander in Grenzen einzustellen.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Erfindung an der Verseileinrichtung 1 in
Form einer Doppelschlagverseilmaschine der Bauart OUT-IN (Fig. 1) beschrieben:
Wie oben bereits ausgeführt, wird der Kerndraht 8 bzw. die Kernlitze mit
gleichbleibender Zugkraft von der im Spulenrahmen 9 angeordneten Ablaufspule 7
abgezogen und über die mit der Drehzahl n = x um die Mittelachse des rotierenden
Systems drehende Führungsrolle 15 in freier Flugkurve zur Draliereinrichtung 16, die
ihrerseits mit doppelter Geschwindigkeit (n = 2x) der Führungsrolle 15 dreht und
weiter zum Verseilpunkt 18 geführt.
Innerhalb des Verseilpunktes 18 werden die einzelnen Lagen von Stahldrähten 21
aufgebracht, wobei die einzelnen Stahldrähte 21 erfindungsgemäß mit 100%ig
genauer und konstanter Ablaufspannung von geregelt abgebremsten Ablaufspulen 7
abgezogen und vor dem Einlaufen in den Verseilpunkt 18 die Vorrichtung 19 zur
Vorformung des jeweiligen Stahldrahtes 21, bestehend aus der Torsionsbremse 22
und den nacheinander angeordneten Vorformstiften 24a bis 24n, passieren.
In Abhängigkeit vom Durchmesser "d0" des Stahldrahtes 21 wird mittels der
nacheinander angeordneten Vorformstifte 24a bis 24n, d. h. also in bestimmten
Etappen nacheinander eine derartige Kraftkomponente auf den jeweiligen Stahldraht
21 aufgebracht, dass im Ergebnis der Stahldraht 21 eine definierte und bleibende
schraubenlinienförmige Gestalt annimmt, bei der die Ausdehnung einer
Schraubenwindung in axialer und radialer Richtung derselben gesehen der
gewünschten Schlaglänge "s" und dem radialen Abstand der späteren Lage zur
Mittenachse des späteren Verseilverbandes, respektive der fertigen Stahldrahtlitze 2,
und die Drahtlänge einer Schraubenwindung der wirklichen Drahtlänge "l" im
späteren Verseilverband innerhalb der jeweiligen Lage entspricht.
Es wurde gefunden, dass die die Schraubenwindung des Stahldrahtes 21
erzeugende Kraftkomponente durch die gleichzeitige und definierte Wirkung von
Zugkraft sowie Biegung, Reibung und Torsion auf den Stahldraht 21, respektive auf
die Oberfläche desselben, erzeugt wird derart, dass der Stahldraht 21
schlangenlinienförmig zwischen den Vorformstiften 24a bis 24n geführt ist und dabei
in einem eng begrenzten in axialer Richtung des Stahldrahtes sich ausdehnenden
Bereich der Oberfläche desselben die Vorformstifte 24a bis 24n berührt.
Die Anzahl und die Größe der in Etappen nacheinander wirkenden
Kraftkomponenten sowie der räumliche Abstand derselben zueinander und zu der
vorgeordneten Torsionsperre 22 wird in Abhängigkeit von der gewünschten
Ausdehnung der Schraubenwindung des Stahldrahtes 21 so gewählt, dass für
bevorzugte Drahtdurchmesser "d0" im Rahmen von vorhergehenden Versuchen die
Anzahl der Vorformstifte 24a bis 24n und gegebenenfalls die seitliche Versetzung
derselben zueinander sowie unter Anwendung der ermittelten besonderen
Bedingungen der geeignete Abstand "y2" zwischen der letzten Führungsrolle 23b der
Torsionssperre 22 und dem ersten Vorformstift 24a, die geeigneten Abstände "y1"
zwischen den einzelnen Vorformstiften 24a bis 24n und der geeignete radiale
Abstand "z" von Mitte letzter Führungsrolle 23b der Torsionssperre 22 zur Mitte
erster Vorformstift 23b ermittelt werden.
Anschließend werden die bleibend schraubenlinienförmig gestalteten Stahldrähte 21
im Verseilpunkt 18 lagenweise verseilt, wobei erster und zweiter Verseilschlag in
dem gemeinsamen Verseilpunkt 18 realisiert werden.
Nachfolgend wird die in ihrer Struktur an sich fertige Stahldrahtlitze 2 über die zweite
Dralliereinrichtung 17, die mit gleicher Drehgeschwindigkeit wie die
Dralliereinrichtung 16 dreht, in freier Flugkurve zu einer Führungsrolle 38 einer am
Antriebsständer 6 angeordneten Antriebswelle 39 geleitet, wobei diese mit der
halben Drehgeschwindigkeit der Dralliereinrichtungen 16 und 17 (x = n) dreht.
Schlußendlich wird die Stahldrahtlitze 2 bekanntermaßen über den
Doppelscheibenabzug 12 und gegebenenfalls vorgesehene Nachformeinrichtungen
13, die ihrerseits noch eventuell vorhandene Restspannungen in der Stahldrahtlitze 2
beseitigen sollen, der innerhalb des Spulenrahmens 10 angeordneten Aufwickelspule
11 zugeführt.
Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht nur für
Doppelschlagverseilmaschinen der Bauart OUT-IN, sondern auch für weitere
bekannte Verseileinrichtungen 1, wie z. B. Doppelschlagverseilmaschinen der Bauart
IN-OUT, Verwendung finden kann.
Die Fig. 7 zeigt eine Verseileinrichtung 1 in Form einer Doppelschlagverseilmaschine
der Bauart IN-OUT, die sich ihrerseits von der bereits beschriebenen
Doppelschlagverseilmaschine der Bauart OUT-IN dahingehend unterscheidet, dass
die Drahtablaufspulen 20, samt geregelter Spulenbremse 25 oder alternativ
regelbarem Spulenantriebssystem sowie dem Vorformkopf 37 mit den darauf
angeordneten Vorrichtungen 19 zur Vorformung der Stahldrähte 21 innerhalb des
rotierenden Systems derselben in einem Spulenrahmen 40 pendelnd gelagert sind.
Der Kerndraht 8 bzw. die Kernlitze wird bekanntermaßen von einer außerhalb des
rotierenden Systems angeordneten Ablaufspule 7 abgezogen und über sogenannte
gleichlaufende Flyer 41a und 41b in freier Flugkurve in die Mittelachse des
rotierenden Systems zum Verseilpunkt 18 geführt. Dort werden die einzelnen
Stahldrähte 21, nachdem sie ihre Vorrichtung 19 zur Vorformung passiert haben
lagenweise auf den Kerndraht 8 bzw. die Kernlitze aufgebracht, wobei die in
Drahtablaufrichtung gesehen hinter dem Verseilpunkt 18 angeordnete
Dralliereinrichtung 42 mit der doppelten Geschwindigkeit der Flyer 41a und 41b dreht
und im Ergebnis die von den einzelnen Stahldrähten 21 gebildete Stahldrahtlitze 2
eine vollständige Verseilung erfährt, wobei der erste und zweite Verseilschlag in
einem Verseilpunkt 18 vereinigt werden.
Abschließend wird die an sich fertige Stahldrahtlitze 2 über die beiden Flyer 41a und
41b aus dem rotierenden System heraus zu dem an sich bekannten
Doppelscheibenabzug 12 und gegebenenfalls über bereits oben erwähnte
Nachformeinrichtungen 13 sowie über eine Überdreheinrichtung 43 der
Aufwickelspule 11 zugeführt.
1
Verseileinrichtung
2
Stahldrahtlitze
3
Antriebsständer
4
Antriebsständer
5
Antriebsständer
6
Antriebsständer
7
Ablaufspule
8
Kerndraht
9
Spulenrahmen
10
Spulenrahmen
11
Aufwickelspule
12
Doppelscheibenabzug
13
Nachformeinrichtung
14
Antriebswelle
15
Führungsrolle
16
Dralliereinrichtung
17
Dralliereinrichtung
18
Verseilpunkt
19
Vorrichtung zur Vorformung
20
Drahtablaufspulen
21
Stahldrähte
22
Torsionssperre
23
a; b Führungsrollen
24
a-n Vorformstifte
25
Spulenbremse
26
Schwenkhebel
27
Tänzerrolle
28
Bremsband
29
Bremsbacken
30
Bremsscheibe
31
Umrichter
32
Busanschluß
33
Asynchronmotor
34
Getriebe
35
Meßrolle
36
Meßverstärker
37
Vorformkopf
37
a Achse
37
b Scheibe
37
c Scheibe
37
d Schrauben
38
Führungsrolle
39
Antriebswelle
40
Spulenrahmen
41
a; b Flyer
42
Dralliereinrichtung
43
Überdreheinrichtung
"D" Durchmesser der Führungsrollen
"D" Durchmesser der Führungsrollen
23
a; b
"d" Durchmesser der Vorformstifte
"d" Durchmesser der Vorformstifte
24
a-n
"d0
"d0
" Durchmesser des Stahldrahtes
21
"y2
" Abstand der letzten Führungsrolle
23
b zum ersten Vorformstift
24
a
"y1
"y1
" Abstand zwischen den Vorformstiften
24
a bis
24
n
"Fz" Zugkraft
"s" Schlaglänge
"dmi
"Fz" Zugkraft
"s" Schlaglänge
"dmi
" Mittlerer Durchmesser der i-ten Lage
"z" radialer Abstand Mitte letzte Führungsrolle
"z" radialer Abstand Mitte letzte Führungsrolle
23
b zu Mitte erster
Vorformstift
24
a
Claims (14)
1. Verfahren zur Vorformung von Stahldrähten, die rückdrehungsfrei von
Drahtablaufspulen einer Verseileinrichtung ablaufen und nachfolgend
in ein oder mehreren Lagen zu einer Stahldrahtlitze verseilt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Einhaltung einer 100%ig genauen und konstanten Ablaufspannung des
Stahldrahtes (21) zwischen Drahtablaufspule (20) und Verseilpunkt (18) einer
Verseileinrichtung (1), in Abhängigkeit vom Durchmesser "d0" des
Stahldrahtes (21) auf den zu verseilenden Stahldraht (21) in bestimmten
Etappen nacheinander eine derartige Kraftkomponente aufgebracht wird, dass
im Ergebnis der Stahldraht (21) eine definierte und bleibende schraubenlinien
förmige Gestalt annimmt, bei der die Ausdehnung einer Schraubenwindung in
axialer und radialer Richtung derselben gesehen der gewünschten
Schlaglänge "s" und dem radialen Abstand der späteren Lage zur Mittenachse
des späteren Verseilverbandes und die Drahtlänge einer Schraubenwindung
der wirklichen Drahtlänge "l" im späteren Verseilverband innerhalb der
jeweiligen Lage entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die die Schraubenwindung des Stahldrahtes (21) erzeugende
Kraftkomponente durch gleichzeitige und definierte Wirkung von Zugkraft
sowie Biegung, Reibung und Torsion auf den Stahldraht (21), respektive auf
die Oberfläche desselben, erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzahl und die Größe der in Etappen nacheinander wirkenden
Kraftkomponenten sowie der räumliche Abstand derselben untereinander und
zu einer vorgeordneten Torsionssperre (22) in Abhängigkeit von der
gewünschte Ausdehnung der Schraubenwindung des Stahldrahtes (21)
gewählt wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die 100%ig genaue und konstante Ablaufspannung des Stahldrahtes (21)
durch eine Regelung der Spulenbremse (25) der Drahtablaufspule (20) oder
deren Spulenantriebes realisiert wird.
5. Vorrichtung zur Vorformung von Stahldrähten, die rückdrehungsfrei von
Drahtablaufspulen einer Verseileinrichtung ablaufen und nachfolgend in ein
oder mehreren Lagen zu einer Stahldrahtlitze verseilt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Drahtablaufspule (20) des jeweiligen Stahldrahtes (21) und dem
Verseilpunkt (18) der Verseileinrichtung (1) in Drahtablaufrichtung gesehen
nacheinander eine Torsionssperre (22), bestehend aus einer oder mehreren
Führungsrollen (23a, b), sowie eine beliebige Anzahl ortsfest angeordneter,
jedoch verstellbarer Vorformstifte (24a-n) vorgesehen sind, wobei der
Stahldraht (21) in ein oder mehreren Windungen um die Torsionssperre (22)
herumgeführt sowie schlangenlinienförmig zwischen den Vorformstiften
(24a-n), in einem eng begrenzten in axialer Richtung des Stahldrahtes (21)
sich ausdehnenden Bereich der Oberfläche desselben die Vorformstifte
(24a-n) berührend, hindurchgeführt ist und wobei zur Erzielung einer 100%ig
genauen und konstanten Ablaufspannung des Stahldrahtes (21) jeder
Drahtablaufspule (20) eine regelbare Spulenbremse (25) oder ein regelbares
Spulenantriebssystem zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungsrollen (23a, b) der Torsionssperre (22) in Abhängigkeit vom
Durchmesser "d0" des Stahldrahtes (21) einen solchen Durchmesser "D"
aufweisen, dass der um diese herumgeführte Stahldraht (21) an der Grenze
zur plastischen gerade noch eine elastische Verformung erfährt und die
Anzahl der Umwindungen um die Führungsrollen (23a, b) der Torsionssperre
(22) so gewählt ist, dass die vorhandene Drehbewegung des Stahldrahtes
(21) um seine Längsachse infolge des eigentlichen Verseilvorganges nicht in
die Drahtablaufspule (21) zurückläuft.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchmesser "D" der Führungsrollen (23a, b) der Torsionssperre (22) in
Abhängigkeit vom Durchmesser "d0" des Stahldrahtes (21) folgender
Bedingung genügt:
50 × d0 ≦ D ≦ 70 × d0
50 × d0 ≦ D ≦ 70 × d0
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einstellmaße der Vorrichtung (19) zur Vorformung, wie der radiale Abstand
"z" von Mitte letzter Führungsrolle (23b) der Torsionssperre (22) zur Mitte
erster Vorformstift (24a), der Abstand "y2" der letzten Führungsrolle (23b) zum
ersten Vorformstift (24a), der Durchmesser "d" der Vorformstifte (24a-n) und
der Abstand "y1" zwischen den Vorformstiften (24a-n) in Abhängigkeit vom
Durchmesser "d0" des Stahldrahtes (21), der wirklichen Drahtlänge "l" des
Stahldrahtes (21) im späteren Verseilverband innerhalb der jeweiligen Lage
und der Schlaglänge "s" gewählt sind und folgenden Bedingungen genügen:
D/2 - 2d0 ≦ z ≦ D/2 + d0/2
5d0 ≦ d ≦ 7d0
0,9 × l/3 ≦ y1 ≦ s/3
y2 ≈ 2y1
D/2 - 2d0 ≦ z ≦ D/2 + d0/2
5d0 ≦ d ≦ 7d0
0,9 × l/3 ≦ y1 ≦ s/3
y2 ≈ 2y1
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorformstifte (24a-n) in Abhängigkeit von ihrer Anzahl und der
aufzubringenden Kraftkomponente auf den Stahldraht (21) exakt in Reihe
hintereinander oder in einem bestimmten Abstand zueinander seitlich versetzt
angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorformstifte (24a-n) aus verschleißfestem Material mit einer Dichte von
12-15 g/cm3 und einer Oberflächenrauheit 0,15 ≦ Rz1 ≦ 1,5 bestehen.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtungen (19) zur Vorformung mehrerer vorzuformender
Stahldrähte (21) auf einem gemeinsamen fest angeordneten Vorformkopf (37)
und gegebenenfalls mehrere solcher Vorformköpfe (37) in Abhängigkeit von
der Anzahl der zu verseilenden Lagen in Ablaufrichtung der Stahldrähte (21)
gesehen nacheinander angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Vorformkopf (37) als kompaktes Bauteil ausgeführt ist oder aus zwei
oder mehreren auf einer gemeinsamen Achse (37a) axial nacheinander und
getrennt voneinander drehbar angeordneten, jedoch arretierbaren Scheiben
(37b; 37c) besteht, die ihrerseits in geeigneter Anordnung die Führungsrollen
(23a, b) und/oder eine frei wählbare Anzahl Vorformstifte (24a-n) aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die regelbare Spulenbremse (25) der jeweiligen Drahtablaufspule (20) aus
einer Tänzerregelung in Form eines mit einem Schwenkhebel (26) einer
Tänzerrolle (27) gekoppelten Bremsbandes (28), das seinerseits eine
beliebige Anzahl Bremsbacken (29) mit einem Reibbelag aus
Polytetrafluorethylen (PTFE) mit verschleißmindernden Zusatzstoffen
aufweist, sowie aus einer mit der Drahtablaufspule (20) drehfest verbundene
Bremsscheibe (30) besteht, deren verchromte, geschliffene und polierte
Bremsfläche über eine Oberflächenrauheit Rz2 ≦ 10 verfügt.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Regelkreis des Spulenantriebssystems sich aus einer Regeleinrichtung in
Form eines Umrichters (31) mit Analogverarbeitung und PID-Regler sowie
Busanschluß (32), einem Stellglied in Form eines 3-Phasen-Asynchron
motors (33) mit nachfolgendem Getriebe (34) und der Rückführung,
bestehend aus dem ablaufenden Stahldraht (21) und der Erfassung der
Zugkraft "Fz" in Form einer Meßrolle (35) und einem Meßverstärker (36),
zusammensetzt.
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