DE1510062B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von drehspannungsfreien Drahtseilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von drehspannungsfreien Drahtseilen und insbesondere auf ein derartiges Verfahren, bei dem die Drähte von stationär gelagerten Vorratsspulen abgezogen, jeder Draht für sich an einer Torsionsstelle zwangläufig um seine Längsachse verdreht, anschließend die Drähte an einer Verseilstelle verseilt werden und das Seil einer Aufwickelvorrichtung zugeführt wird.

Mit einem bekannten Verfahren dieser Art (deutsche Patentschrift 669 702) sollen drehspannungsfreie Drahtseile dadurch hergestellt werden, daß die Einzeldrähte zwischen Vorratsspulen und Verseilstelle mit der gleichen Drehgeschwindigkeit und im gleichen Drehsinn wie das entstehende Seil an der Verseilstelle verdreht werden, um eine bleibende Formänderung der Einzeldrähte um je eine volle Umdrehung auf eine Länge, die im fertigen Seil der Schlaglänge entspricht, zu erreichen. Bei diesem bekannten Verfahren besteht jedoch die Gefahr, daß sich die Verdrillung der Einzeldrähte zu den Vorratsspulen fortpflanzt, so daß es vor allem bei Drähten höherer Festigkeit zur Bildung von Knickstellen im Bereich der Vorratsspulen kommen kann, wenn nicht die Drahtspannung unvertretbar hoch gehalten wird. Außerdem ist mit diesem bekannten Verfahren, insbesondere wegen des dort angegebenen Drehzahlverhältnisses von Einzeldrähten und entstehendem Seil, keineswegs die Herstellung drehspannungsfreier Drahtseile gewährleistet.

Ferner ist es ein für Eipzeldrähte ebenso wie für Drahtlitzen und Drahtseile bekanntes Prinzip, daß ein Stahldraht oder -seil von bestimmtem Durch-

messer nach Erteilen einer Verdrehung bei anschließender Freigabe des Torsionsmomentes eine konstante, vom Durchmesser abhängige Höchstzahl an Drehungen zurückgibt.

Schließlich ist ein Verfahren zur Herstellung von Drahtseilen bekannt (deutsche Auslegeschrift 159818 oder deutsche Patentschrift 804 903, bei dem das entstehende Seil hinter der Verseilstelle an mehreren Torsionsstellen zwangläufig verdreht wird, wobei die Verdrehung des Seiles auf die Dreh- und Abziehgeschwindigkeit an der Verseilstelle so abgestimmt wird, daß das Seil zwischen der Verseilstelle und einer der Torsionsstellen zunächst sowohl elastisch als auch plastisch drehverformt und anschließend zwischen Torsionsstelle und Aufwickelvorrichtung wenigstens teilweise elastisch rückverformt wird. Durch die Überdrehung und anschließende Rückdrehung des Seiles soll ein Erzeugnis erhalten werden, das spannungslos ist oder eine zurückbleibende Drehspannung in der einen oder anderen Richtung aufweist. Dabei wird das Seil hinter dem Verseilnippel zunächst durch eine erste Torsionsvorrichtung mit einer geringeren Drehzahl und anschließend durch eine zweite Torsionsvorrichtung, die im gleichen Drehsinn, jedoch mit einer höheren Drehzahl umläuft, bis jenseits der Elastizitätsgrenze verformt. Die zwischen dem Verseilnippel und der zweiten Torsionsvorrichtung liegende, mit einer niedrigeren Drehzahl umlaufende erste Torsionsvorrichtung verhindert eine Übertragung der dem Seil von der zweiten Torsionsvorrichtung erteilten zwangläufigen Verdrehung an den Verseilnippel, um die Gefahr auszuschalten, daß sich das Seil korkenzieherartig verformt. Die Überdrehung und anschließende Rückdrehung des bereits verseilten Produkts hat jedoch vor allem bei Seilen, die aus mehreren Lagen bestehen, den Nachteil einer unterschiedlichen Verformung der in den einzelnen Lagen enthaltenen Drähte oder Litzen.

Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, unter Vermeidung der oben angegebenen Nachteile ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen drehspannungsfreier Drahtseile zu schaffen, durch die, durch eine besondere Art der Verdrehung der Einzeldrähte vor der Verseilstelle, eine störungsfreie, gleichmäßige Seilherstellung gewährleistet wird.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Übertragung der zwangläufigen Verdrehung jedes Drahtes jeweils an einer Eingriffsstelle zwischen der Vorratsspule und der Torsionsstelle verhindert wird und daß die zwangläufige Verdrehung jedes Drahtes an der Torsionsstelle auf die Dreh- und Abziehgeschwindigkeit des Seils an der Verseilstelle so abgestimmt wird, daß jeder Draht zwischen der jeweiligen Eingriffsstelle und der Torsionsstelle sowohl elastisch als auch plastisch drehverformt und zwischen Torsionsstelle und Verseilstelle wenigstens teilweise elastisch rückverformt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Drehverformung der Einzeldrähte auf eine vorgegebene Drahtlänge beschränkt und hierdurch einerseits verhindert, daß sich die Drehspannungen bis zu den Vorratsspulen fortpflanzen und dadurch zu Knickstellen oder Schiingenbildungen führen können, und andererseits eine genaue Einstellung der gewünschten Verdrehung der Einzeldrähte ermöglicht. Dabei läßt sich infolge der sowohl plastischen als auch elastischen Drehverformung der Einzeldrähte und ihrer anschließenden elastischen Rückverformung eine gleichförmige Verseilung bei drehspannungsfreier Ausbildung der Drahtseile erreichen, wobei die Einzeldrähte im entstehenden Seil frei von Eigenspannung sein oder gewünschtenfalls auch eine vorgegebene Restspannung haben können. Die Anzahl der erforderlichen plastischen Verdrehungen der

ίο Einzeldrähte je Längeneinheit hängt dabei nicht nur von der Schlaglänge des fertigen Seils, sondern vielmehr noch von einer Reihe weiterer Faktoren ab, die sich aus der Geometrie des fertigen Seils ergeben, wobei im allgemeinen jedem Draht jeweils auf eine Länge gleich dem lOOfachen Durchmesser des Drahtes etwa 2 bis 10 Verdrehungen erteilt werden müssen.

Im Hinblick auf eine sichere, störungsfreie Drahtführung empfiehlt es sich, jeden Draht zwischen der Eingriffsstelle und der Torsionsstelle frei über eine Länge von nicht mehr als dem 500fachen Drahtdurchmesser zu führen. Dabei wird die Übertragung der Drehung jedes Drahtes aus Gründen einer hohen Betriebssicherheit und Arbeitsgenauigkeit zweckmäßigerweise durch eine einmalige Umschlingung einer ersten Rolle und durch eine zweimalige Umschlingung einer zweiten Rolle verhindert.

Zur Durchführung des angegebenen Verfahrens schafft die Erfindung ferner eine Vorrichtung zur Herstellung drehspannungsfreier Drahtseile mit einem eine Vielzahl von ortsfest gelagerten Vorratsspulen aufnehmenden Gestell, einem Verseilnippel, dem die von den Vorratsspulen abgezogenen Drähte über eine die Drähte um ihre Längsachsen unter einem bestimmten Verhältnis zu ihrer Schlaglänge verdrehende Torsionsvorrichtung zugeführt werden, und einer Ziehvorrichtung, die das vom Verseilnippel kommende Seil unter Drehung um seine Längsachse auf eine Aufnahmetrommel wickelt, die mit ihrer Achse quer zur Längsrichtung des Seils angeordnet und in einer um die Längsachse des Seils drehbar angetriebenen Wiege gelagert ist, wobei die Torsionsvorrichtung wenigstens eine sich mit ihrer Achse quer zur Drahtrichtung erstreckende, vom Draht umschlungene Rolle aufweist, die in einem in Längsrichtung des Drahtes drehbar angetrieben Träger frei umläuft, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen jeder Torsionsvorrichtung und jeder Vorratsspule eine Eingriffsvorrichtung angeordnet ist, die die Torsion des Drahtes auf den zwischen ihr und dem Verseilnippel liegenden Abschnitt beschränkt, und daß die Torsionsvorrichtungen bezüglich ihrer Drehzahl einstellbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also durch die Eingriffsvorrichtungen ein Fortpflanzen der Drehspannungen der Einzeldrähte zu den Vorratsspulen verhindert und zugleich die Drehverformung der Einzeldrähte auf eine genau vorgegebene, gleichbleibende Drahtlänge beschränkt, so daß die den Einzeldrähten erteilten Verformungen exakt auf dem gewünschten Wert gehalten werden, wobei sich dieser Wert durch entsprechende Drehzahlwahl der jeweiligen Torsionsvorrichtung einstellen läßt.

Zweckmäßigerweise enthält die Eingriffsvorrichtung wenigstens eine Rolle, deren Umfang tangential zur Drehachse des Trägers der Torsionsvorrichtung angeordnet ist und deren Durchmesser vorzugsweise gleich dem Durchmesser der Rolle der Torsionsvor-

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richtung ist und den lOOfachen maximal verarbeiteten, halten, beispielsweise einen Käfig 26, der mit der Drahtdurchmesser nicht unterschreitet, wobei die Formhülse umläuft und mehrere kleine Rollen 28 freie Länge des Drahtes zwischen der die Torsion enthält, die das Seil in ihrem Spalt erfassen. Hierbeschränkenden Rolle und der Rolle der Torsions- durch werden der geradlinige Verlauf und die gleichvorrichtung geringer als der 5fache Rollendurch- 5 mäßige Ausführung des Seils sowie die Neutralisiemesser ist; hierdurch werden bei einfacher Bauweise rung eingeschlossener Torsionsspannungen verbesüber einen großen Bereich unterschiedlicher Draht- sert. Vor der Formhülse 24 befindet sich in unmitteldurchmesser eine hohe Betriebssicherheit und Ar- barer Nähe eine feststehende Platte 30 mit in regelbeitsgenauigkeit gewährleistet. mäßigen Abständen auf einem Kreis angeordneten

Im Hinblick auf eine störungsfreie, exakte Draht- io Löchern, die als Führung für die Drähte 1 dient, führung enthalten die Eingriffsvorrichtung und die Ebenfalls in unmittelbarer Nähe vor der Formhülse Torsionsvorrichtung vorzugsweise jeweils mindestens können Schmiereinrichtungen (nicht gezeigt), z.B. zwei in einer Ebene mit achsparallelem Abstand ein zwischen den Drähten 1 hindurchgehendes festes hintereinander angeordnete Rollen, und zwischen Rohr, vorgesehen sein, um auf die Seele 18 einen jeder Torsionsvorrichtung und dem Verseilnippel ist 15 dünnen Schmiermittelüberzug aufzubringen,
eine Führungsrolle vorgesehen, über die der Draht Die Abgabeeinrichtung 20 führt die Seele 18 zur mit einem 90° nicht überschreitenden Umschlin- Formhülse und erteilt ihr eine Drehbewegung mit gungswinkel geführt ist. Um vor allem bei Drähten einer Geschwindigkeit, die mit derjenigen der Formsehr hoher Festigkeit die Betriebssicherheit und hülse abgestimmt ist. Zu diesem Zweck weist die Arbeitsgenauigkeit noch weiter zu verbessern, ent- 20 Vorrichtung 20 Drehzapfen 32, 34 auf, die von dem halten die Eingriffsvorrichtung und die Torsions- zwangläufigen Antrieb 36, 38 mit gleichen Drehvorrichtung vorzugsweise je vier in einer Ebene mit zahlen um ihre gemeinsame waagerechte Achse anachsparallelem Abstand angeordnete Rollen, die ab- getrieben werden. Die Drehzapfen nehmen über wechselnd an gegenüberliegenden Seiten des Drahtes Lager (nicht gezeigt) eine Wiege 40 auf, die durch auf Lücke zueinander angeordnet sind. 25 ein Gewicht 42 gegenüber einer Drehbewegung stabi-

Die Erläuterung der Erfindung erfolgt in der nach- lisiert wird und eine die Seele aufnehmende Trommel

folgenden beispielsweisen Beschreibung in Verbin- 44 trägt. Die Drehzapfen tragen Führungen 46 bzw.

dung mit den Zeichnungen. Es zeigen 48, durch die die Seele 18 nach links und dann nach

Fig. IA und IB zusammen eine schematische rechts geführt wird, um durch eine in dem rechten

Seitenansicht einer Maschine zur Herstellung von 30 Zapfen 34 vorgesehene Bohrung mit der doppelten

Drahtseilen; diese Figuren sind längs der Linie X-X Drehgeschwindigkeit der Drehzapfen abgegeben zu

zusammenzuführen, werden. Auf der Trommel 44 ist eine nicht darge-

F i g. 2 Torsionsvorrichtungen in der Seitenansicht stellte Bremse vorgesehen, um in der Seele 18 eine

und im senkrechten Schnitt, Spannung aufrechtzuerhalten. Die Führungen 46, 48

F i g. 3 die Aufsicht einer Torsionsvorrichtung, 35 sowie feststehende Führungen 50, 52 sind derart aus-

wobei einige Teile waagerecht geschnitten dargestellt gebildet, daß sich die Seele bei der Bewegung um

sind, die Führungen herum in Längsrichtung bewegen und

F i g. 4 einen senkrechten Längsschnitt einer ab- gleichzeitig drehen kann. Die Drehgeschwindigkeit

gewandelten Torsionsvorrichtung, der Drehzapfen kann durch Austausch einer Riemen-

F i g. 5 und 6 schematische Seitenansichten zweier 40 scheibe in jedem Antrieb 36, 38 gegen eine Riemenanderer Ausführungsformen der Torsionsvorrichtung, scheibe anderer Größe verändert werden.

F i g. 7 eine wahlweise mögliche Ausführungsform Wenn die Seele aus einem einzigen Draht besteht,

der Drahtspulen. kann sie auch wahlweise von einer Spule 2 durch

In der in den Fig. IA und 1B gezeigten Ma- eine Torsionsvorrichtung4, ähnlich denjenigen, die schine werden Runddrähte 1 von Vorratsspulen 2 45 die äußeren Drähte 1 heranführen, zugeführt werden, über einzelne Torsionsvorrichtungen 4 zu einer durch jedoch kann die Torsionsvorrichtung für die Seele einen Verseilnippel 6 gebildeten Verseilstelle ge- mit einer unterschiedlichen Drehzahl umlaufen,
führt. Von dem Verseilnippel wird durch eine Zieh- Die Zieheinrichtung 10 weist Drehzapfen 54, 56 einrichtung 10 ein Drahtseil 8 abgezogen und auf auf, die einen Rahmen 58 tragen. Der Drehzapfen 56 eine Aufnahmeeinrichtung 12 aufgewickelt. Die ge- 50 wird mit derselben Geschwindigkeit gedreht wie der samte Maschine wird mit Ausnahme der Aufnahme- Verseilnippel 6, und zwar durch einen zwangläufigen trommel von einem einzigen Motor 14 über eine Antrieb 60. Das Seil 8 führt axial durch den Dreh-Hauptwelle 16 angetrieben. zapfen 54 hindurch, mehrfach um eine Trommel 62

Das Seil kann eine Seele 18 einschließen, die von herum und axial durch den Drehzapfen 56, wobei es

einer Abgabeeinrichtung 20 herkommt. Diese Seele 55 durch Rollen 66 geführt wird. Die Trommel 62 wird

kann ein einziger Draht oder ein Seil sein, auf das von der Hauptwelle 16 über ein Zahnrad 64 mit ver-

die Drähte 1 in einer zusätzlichen Lage aufgebracht änderlichem Übersetzungsverhältnis, eine Hohlwelle

werden. 70, die konzentrisch zu dem Drehzapfen 54 ange-

Die Spulen 2 sind auf Wellen 3 gelagert, die auf ordnet ist, sowie ein Getriebe 68 angetrieben. Durch

einem feststehenden Gestell 5 befestigt sind. Die 60 eine Einstellung des Zahnrades 64 mit veränder-

Torsionsvorrichtungen 4 sind auf einem feststehen- lichem Übersetzungsverhältnis wird die Trommel ver-

den Gestell 7 angeordnet. anlaßt, das Seil mit der erwünschten linearen Ge-

Der Verseilnippel 6 wird durch einen Zahnriemen schwindigkeit durch die Zugeinrichtung 10 zubewegen. 22 von der Hauptwelle 16 zwangläufig angetrieben. Die Aufnahmeeinrichtung 12 enthält Drehzapfen Der Verseilnippel besteht aus einer umlaufenden 65 76, 78, welche durch zwangläufige Antriebe 80, 82 Formhülse 24 mit einer Bohrung, deren Einlaß die von einer Welle 84, die über ein Zahnrad 86 mit vereigentliche Verseilstelle bildet. Der Verseilnippel änderlichem Übersetzungsverhältnis von der Hauptkann auch einen sogenannten »Nachformer« ent- welle 16 angetrieben wird, um ihre gemeinsame

waagerechte Achse gedreht werden. Die Drehzapfen 76, 78 tragen einen Käfig 87, der Führungen 88, 89, 90 aufweist. In der Nähe des Käfigs befindet sich eine Wiege 92, die in Lagern (nicht gezeigt) abgestützt und durch Gewichte belastet ist, so daß sie nicht umläuft. Die Wiege trägt auf einer Querachse eine Aufnahmetrommel 94, auf die das Seil 8 aufgewickelt wird. Die Trommel 94 wird durch ein Getriebe (nicht gezeigt) von einer koaxial zum Drehzapfen 76 liegenden Welle 96 angetrieben. Diese Welle 96 wird durch einen getrennten Elektromotor 98 mit konstantem Drehmoment angetrieben. Die Wiege enthält außerdem Führungen (nicht gezeigt) für die Hin- und Herbewegung des Seils quer über die Trommel 94.

Die Bestandteile der Maschine nach der bisher gegebenen Beschreibung bilden an sich keinen Teil der Erfindung, sondern sind nur im Zusammenhang mit den nunmehr zu beschreibenden Eingriffs- und Torsionsvorrichtungen angeführt.

Die Anzahl der Spulenwellen 3 und Eingriffs- und Torsionsvorrichtungen in der Maschine wird ausreichend groß gewählt, um die größte Anzahl an Drähten, deren Handhabung erforderlich werden kann, beispielsweise bis zu 43, aufzunehmen. Die F i g. 2 und 3 zeigen die Ausbildung der Eingriffsund Torsionsvorrichtungen im einzelnen.

Jede Eingriffs- und Torsionsvorrichtung ist zweckmäßigerweise als Einheit hergestellt und enthält eine Grundplatte 102, die an einer senkrechten Säule 104 befestigt ist, welche einen Teil des feststehenden Gestells 7 bildet. Die Platte enthält drei auf Achsen gelagerte Rollen 106, 108 und 110 und zwei Lager 112, 114 für Drehzapfen 116, 118 auf den gegenüberliegenden Enden eines durch eine Platte 120 gebildeten umlaufenden Trägers. Die Platte 120 trägt zwei Rollen 122, 124, deren Nuten in einer gemeinsamen Ebene liegen, in der auch die Achse Y-Y der Drehzapfen 116, 118 liegt, und deren Achsen Z, Z die Achse Y-Y schneiden. Die Rollen 122,124 bilden die Torsionsvorrichtung 4, und die Rollen 106, 108 bilden die Eingriffsvorrichtung. Die Tatsache, daß die Achsen der beiden Rollen 122, 124 der Torsionsvorrichtung die Achse Y-Y schneiden, bedeutet, daß die Rollen kein Gegengewicht benötigen. Der Träger selbst wird durch die Massen an den freien Enden von Stehbolzen 118 ausgeglichen, auf denen die Rollen 122,124 gelagert sind.

Von der Vorratsspule2 (Fig. 1) führt nach der Darstellung durch die gestrichelte Linie in der unteren Hälfte der Fig. 2 ein Draht 1 zu der Rolle 106, geht einmal um die Rolle 106 herum, dann zur Rolle 108 und mehr als einmal um diese herum und dann durch den Drehzapfen 116 zu der Rolle 122. Unter den meisten Betriebsbedingungen verhindern zwei um die Rolle 108 herumgeführte Windungen mit einer entsprechenden Spannung in dem Draht eine Übertragung der Verdrehung des Drahtes hinter der Rolle 108 auf den Draht vor der Rolle 108. Infolge der Drehung des Drahtes vor der Rolle legt sich der Draht beim Verlassen an die eine Seite der Nut der Rolle an. An welche Seite er sich anlegt, ist davon abhängig, ob die Drehung eine Rechts- oder Linksdrehung ist. Die Windungen sollten derart um die Rolle 108 herumgelegt werden, daß immer sichergestellt ist, daß die auslaufende Windung infolge der Verdrehung nicht unter der ankommenden Windung verklemmt wird.

An der Torsionsvorrichtung wird der Draht einmal um die Rolle 122 herumgeführt, dann zur Rolle 124, einmal um diese herum, durch den Drehzapfen 118 und über die Rolle 110 geführt, welche als eine Führung wirkt, von der der Draht zum Verseilnippel läuft. Innerhalb jedes Drehzapfens ist eine Nutenführung 126, 128 vorgesehen, um den Draht zur Achse Y-Y hin und von ihr fort abzulenken. Die Rollen 106, 108, 110 liegen alle tangential zu dieser

ίο Achse.

Wahlweise können die Führungen 126, 128 in Fortfall kommen, wie es in der F i g. 4 gezeigt ist, so daß der Draht eine Kreiselbewegung ausführt und jeweils am Ende der Torsionsvorrichtung 4 einen

is Kegel beschreibt. Der Draht erstreckt sich durch eine in jedem Drehzapfen gebildete schräge Bohrung 140 hindurch.

Alle Torsionsvorrichtungen werden durch zwangläufige Antriebe von der Hauptwelle 16 aus (Fig. 1 A) gedreht und sind durch ein System von Doppelriemenscheiben 130 und Zahnriemen 132 (F i g. 1 A) gebildet. Der Antrieb erfolgt über ein Zahnrad 134 mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis.

Wenn die Torsionsvorrichtung durch den auf eine Doppelriemenscheibe 130 übertragenen Antrieb gedreht und gleichzeitig der Draht durch die Wirkung der Zieheinrichtung 10 (Fig. 1 B) axial bewegt wird (nach der Darstellung in den Figuren nach rechts), wird der Draht beim Verlassen der Rolle 108 ständig verdrillt. Beim Verlassen der Rolle 124 dreht sich der Draht um seine eigene Achse. Der Umschlingungswinkel auf der Rolle 110 ist nicht so groß, daß er ein Drehen des Drahtes verhindern könnte.

Wenn die Drehgeschwindigkeit beim Verlassen der Rolle 124 sich von der Drehgeschwindigkeit des Drahtes an der Verseilstelle unterscheidet, bedingt dieser Umstand ein ununterbrochenes Verdrillen des Drahtes hinter der Rolle 124. Beim normalen Betrieb der Maschine ist die Drehgeschwindigkeit der Torsionsvorrichtung so gewählt, daß das Verdrehen beim Verlassen der Rolle 124 gegenüber dem Verdrehen beim Verlassen der Rolle 108 gegensinnig und langsamer ist.

Versuche haben gezeigt, daß Stahldrähte, welche in einem Ausmaß zwischen zwei und zehn Verbindungen auf einer Länge gleich dem lOOfachen Durchmesser des Drahtes verdreht wurden, sowohl eine elastische als auch eine plastische Verformung erfahren und daß bei Aufhebung des Torsionsmoments eine elastische Rückverformung eintritt. Versuche haben ebenfalls gezeigt, daß die Zug-Bruch-Festigkeit des Drahtes durch eine plastische Verdrillung in der Größenordnung von zwei bis zehn Drehungen je lOOfachem Durchmesser nicht ernsthaft beeinträchtigt wird.

Die Verdrehung verursacht beim Verlassen der Rolle 108 sowohl eine elastische als auch eine plastische Drehverformung des Drahtes; die Verdrehung beim Verlassen der Rolle 124 bedingt eine wenigstens . teilweise elastische Rückverformung.

Im folgenden werden zwei Betriebseinstellungen der erfindungsgemäßen Maschine beschrieben, bei denen ein Seil hergestellt werden soll, das in seinen Einzeldrähten frei von elastischen Drehspannungen ist. In jedem Fall bestehen die Drähte aus einem hartgezogenen Stahl hoher Festigkeit, wie er normalerweise zur Herstellung von Seilen verwendet

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wird, nämlich Draht mit einer niedrigen Proportionalitätsgrenze in dem Spannungs-Belastungs-Diagramm. Bei einem solchen Draht kann die elastische Rückverformung mit etwa einer Umdrehung je einer dem lOOfachen Durchmesser entsprechenden Länge angenommen werden. Dies ist eine Höchstzahl, und es könnte in Berechnungen auch eine niedrigere Zahl, z.B. ³A Rückdrehung (270°) je lOOfachem Durchmesser benutzt werden. Es ist festgestellt worden, daß Zugkraftschwankungen innerhalb des Bereiches von 80 bis 100 t diese Parameter wenig beeinflussen. Wenn der Draht eine größere elastische Rückdrehung aufweist, muß das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit der Torsionsvorrichtungen zu der Drehgeschwindigkeit des Seiles größer sein.

Geometrische Betrachtungen zeigen, daß beim Verlegen eines Drahtes in einer Schraubengangwindung mit einem Winkel α die Drehung des Drahtes gleich 360°/secα ist.,

Beispiel A

Drahtdurchmesser

außen 6 Drähte je 0,558 mm 100 · d = 55,8 mm Mitte 1 Draht ... 0,635 mm

Länge 12,7 mm

Winkel 16° 27'

Sekante 26,61 mm

Windungslänge .. 13,3 mm

Drehung

Seil 360° zum Produzieren einer Seillänge von

12,7 mm,
Draht 345° 16' zum Produzieren einer Schraubengangwindung von 13,3 mm,

Windungszahl auf lOOfachen Durchmesser des Drahtes

55,8:13,3 = 4,198

= 4,2

Verdrillung des Seiles = 4,2 · 360°
= 1512°

Verdrillung des Einzeldrahtes zum Erzeugen eines Seiles aus 55,8 mm eines 0,558 mm Außendrahtes

= 345° 16' · 4,2
= 1450° 7'

zusätzliche Verdrillung
aufgehoben durch spätere
elastische Rückverformung

insgesamt:
= Umdrehungen:

= 360°

1810° 7'
5,03

(Dies bedeutet etwa vier plastische Verdrehungen auf einer dem lOOfachen Durchmesser entsprechenden Länge.) . ^; ; '

Verhältnis der Drehzahl der Torsionsvorrichtungen zur Drehzahl des Seiles = 1810 :1512 = 1,1965 ^: = 1,2

Beispiel B

Drahtdurchmesser

Lage

Länge 2,54 mm

Winkel 54° 44'

Sekante 54° 44' 43,93 mm

Windungslänge 4,393 mm

Drehung

Seil 360° zum Produzieren einer Seillänge von

2,54 mm,
Draht 207° 52' zum Produzieren einer Schrauben-

gangwindung von 4,393 mm, Windungszahl auf lOOfachen Durchmesser des Außendrahtes

53,3:4,393 = 12,126

Verdrillung des Seiles

= 12,126-360° = 4365°

Verdrillung des Drahtes, erforderlich zum Erzeugen eines Seils aus 53,33 mm eines 0,533 mm Außendrahtes

= 207° 52'· 12,126 = 2511°15'

zusätzliche Verdrillung

aufgehoben durch spätere

elastische Rückverformung = 360°

insgesamt: 2871° 15'

= Umdrehungen: 7,97

(Dies bedeutet etwa sieben plastische Verdrehungen auf einer dem lOOfachen Durchmesser entsprechenden Länge.)

Verhältnis der Drehzahl der Torsionsvorrichtungen zur Drehzahl des Seiles = 2871:4365 = 0,658

= 0,66

außen 4 Drähte .., je 0,533 mm

Mitte 1 Draht 0,61 mm

An nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herr gestellten Seilen sowie an aus diesen Seilen zusammengesetzten Trossen durchgeführte. Ermüdungsproben mit einfacher und wechselnder Biegebean- spruchung haben gezeigt, daß diese den nach bekannten Verfahren hergestellten Seilen und Trossen nicht unterlegen sind und somit die Einführung einer begrenzten plastischen Verdrehung der Einzeldrähte der Qualität der Seile oder Trossen nicht abträglieh ist.

Die Zugspannung jedes Drahtes 1 soll beim Verlassen seiner Spule 2 gering sein. Wenn eine erhebliche Spannung vorhanden ist, kann die als nächste von dem Paket freikommende Drahtwindung die Neigung haben, sich selbst unter späteren Windungen zu vergraben und von diesen erfaßt zu werden. Andererseits kann es erwünscht sein, sicherzustellen, daß keiner der Drähte an irgendeiner Stelle spannungslos ist, da ein Durchhängen, auch wenn es nur kurze Zeit anhielte, zur Bildung einer Schleife führen kann, die sich dann zu einer Knickstelle zusammenzieht.

Daher können in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der verwendeten Spule bekannte Einrichtungen zum Aufbringen einer Zugspannung und zur gleichmäßigen Aufrechterhaltung dieser Spannung mit verwendet werden. In der Fig. IA sind beispielsweise die Spulen 2 als um die stehende Welle 3 um-

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laufende Haspeln dargestellt, wobei die Drähte 1 elastische Restspannung entweder in derselben Rich-

tangential von den Haspeln abgezogen werden. tung wie die Seillagen vorliegt, dies erfindungsgemäß

Es kann, wie es bei der untersten Spule gezeigt durch entsprechende Einstellung der Betriebsbedinist, eine einstellbare, sanft wirkende Reibungsbremse gungen erreicht werden. Eine gewisse drehelastische 160 zum Aufbringen einer Spannung vorhanden sein 5 Rückverformung der Drähte kann nach dem Versowie eine gewichtsbelastete Rolle 162, um Unregel- seilen der Drähte im Seil selbst aufreten. Bei der in mäßigkeiten in der Geschwindigkeit, mit der der der Fig. IB dargestellten Vorrichtung kann dies Draht von der Spule freikommt, auszugleichen und beispielsweise durch Einstellung des den Käfig der somit eine Gleichmäßigkeit in der Spannung auf- Aufnahmeeinrichtung 12 treibenden Zahnrades mit rechtzuerhalten. Die Konstanthaltung der Spannung io veränderlichem Übersetzungsverhältnis herbeigeführt kann zur gleichförmigen Ausbildung des zusammen- werden. Darüber hinaus kann eine gewisse drehgefachten Seiles beitragen. elastische Rückverformung der Drähte während der

Die Rollen der Torsionsvorrichtungen haben einen Vereinigung der verschiedenen Seile zu einem stär-

Durchmesser von mehr als dem lOOfachen Draht- keren Seil erfolgen.

durchmesser. Die freie Drahtlänge zwischen der 15 Fig. 5 zeigt eine Eingriffs- und Torsionsvorrich-Eingriffsvorrichtung und der Torsionsvorrichtung tung, bei der die Eingriffsvorrichtung und die Torbeträgt weniger als der 500fache Drahtdurchmesser. sionsvorrichtung nur je eine Rolle 136 bzw. 138 Mit Rücksicht darauf, daß die Vorrichtung für einen enthalten. Es ist erforderlich, um jede Rolle mehrere Bereich unterschiedlicher Drahtgrößen benutzt wer- Drahtwindungen herumzuführen. Die Rolle 138 ist den soll, wird die Vorrichtung so ausgebildet, daß 20 tangential zu der Drehachse des Trägers 140 angedie freie Länge weniger als der 3fache Rollendurch- ordnet und daher durch ein Gewicht 142 ausgemesser beträgt. glichen.

Die Führungsrollen zwischen der Torsionsvorrich- Fig. 6 zeigt die mögliche Verwendung einer tung 4 und dem Verseilnippel (z. B. die Rollen 110 größeren Anzahl von Rollen 144 bzw. 146 in der in den Fig. 2 und 3) sollten keinen geringeren 25 Eingriffsvorrichtung und der Torsionseinrichtung.
Durchmesser als die vorhergehenden Rollen haben, F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer und der Draht sollte die Führungsrollen über einen Haspel, von der die einzelnen Drähte 1 abgezogen Bogen von weniger als 90° umfassen. Eine unmittel- werden können. Der Draht ist in losen Spulen 150 bar an den Verseilnippel angrenzende Führung kann vorhanden, wie sie am Ausgabeende einer Drahtgegebenenfalls so geformt sein, daß sie die Drähte 30 ziehmaschine anfallen. Die Spulen, die eine durchum eine schärfere Krümmung biegt als die Rollen, gehende Drahtlänge enthalten, werden auf einem wodurch jeder Draht bei seinem Durchgang gebogen Käfig aus Stangen 152 gehalten, die mit ihren unteren und somit auf Grund der gleichzeitigen Drehung des Enden an einem Drehtisch 153 befestigt und durch Drahtes in eine Schraubengangwindung verformt einen oberen Körper 155 miteinander verbunden wird. Die Schraubengangwindung kann zur Gleich- 35 sind. Der Drehtisch ist auf einer Grundplatte 154 mäßigkeit des entstehenden Seiles beitragen. drehbar gelagert, von der sich eine feste Welle 156

Die beiden angegebenen Zahlenbeispiele beziehen nach oben erstreckt. Die Welle trägt eine einstell-

sich auf Betriebseinstellungen, bei denen es beab- bare, sanft wirkende Reibungsbremse 158, die auf

sichtigt ist, keine elastischen Torsionsspannungen in den oberen Körper und daher auf die Spulen ein-

den Drähten des fertigen Seiles zu belassen. Jedoch 40 wirkt.

ist bei vielen Verwendungszwecken das Vorhanden- Die Drahtspulen können, anstatt um eine Achse sein einer gewissen elastischen Restspannung in den umzulaufen, vollständig feststehen, wobei der Draht Einzeldrähten in einer solchen Richtung, daß sich dann über ein Ende der Spule entfernt wird. Die die Drähte im Seil an die Seele anzulegen suchen, Spannung sollte ununterbrochen gerade in ausnicht von Bedeutung, und es ist daher eine gewisse 45 reichendem Maße aufrechterhalten werden, um die Abweichung von den theoretischen Bedingungen erzeugte leichte Verdrehung (eine Umdrehung je zulässig. Auch kann, wenn es für einen bestimmten Drahtwindung auf der Spule) daran zu hindern, EinVerwendungszweck des Seiles bei einem bestimmten knickungen in dem Draht auf seinem Weg zu der Aufgabengebiet wünschenswert ist, daß eine gewisse Eingriffsvorrichtung zu verursachen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von drehspannungsfreien Drahtseilen, bei dem die Drähte von stationär gelagerten Vorratsspulen abgezogen, jeder Draht für sich an einer Torsionsstelle zwangläufig um seine Längsachse verdreht, anschließend die Drähte an einer Verseilstelle verseilt werden und das Seil einer Aufwickelvorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der zwangläufigen Verdrehung jedes Drahtes (1) jeweils an einer Eingriffsstelle (Rollen 106, 108) zwischen der Vorratsspule (2) und der Torsionsstelle (4) verhindert wird und daß die zwangläufige Verdrehung jedes Drahtes an der Torsionsstelle auf die Dreh- und Abziehgeschwindigkeit des Seils an der Verseilscheibe (6) so abgestimmt wird, daß jeder Draht zwischen der jeweiligen Eingriffsstelle und der Torsionsstelle sowohl elastisch als auch plastisch drehverformt und zwischen Torsionsstelle und Verseilstelle wenigstens teilweise elastisch rückverformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Draht (1) jeweils auf einer Länge gleich dem lOOfachen Durchmesser des Drahtes 2 bis 10 Verdrehungen erteilt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Draht (1) zwischen der Eingriffsstelle (Rollen 106, 108) und der Torsionsstelle (4) frei über eine Länge von nicht mehr als dem 500fachen Drahtdurchmesser geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Drehung jedes Drahtes (1) durch eine einmalige Umschlingung einer ersten Rolle (106) und eine zweimalige Umschlingung einer zweiten Rolle (108) verhindert wird.

5. Vorrichtung zur Herstellung drehspannungsfreier Drahtseile nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem eine Vielzahl von ortsfest gelagerten Vorratsspulen aufnehmenden Gestell, einem Verseilnippel, dem die von den Vorratsspulen abgezogenen Drähte über eine die Drähte um ihre Längsachsen unter einem bestimmten Verhältnis zu ihrer Schlaglänge verdrehende Torsionsvorrichtung zugeführt werden, und einer Ziehvorrichtung, die das vom Verseilnippel kommende Seil unter Drehung um seine Längsachse auf eine Aufnahmetrommel wikkelt, die mit ihrer "Achse quer zur Längsrichtung des Seiles angeordnet-und in einer um die Längsachse des Seiles drehbar angetriebenen Wiege gelagert ist, wobei die Torsionsvorrichtung wenigstens eine sich mit ihrer Achse quer zur Drahtrichtung erstreckende, vom Draht umschlungene Rolle aufweist, die in einem in Längsrichtung des Drahtes drehbar angetriebenen Träger frei umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Torsionsvorrichtung (4) und jeder Vorratsspule (2) eine Eingriffsvorrichtung (Rollen 106, 108; 136, 144) angeordnet ist, die die Torsion des Drahtes (1) auf den zwischen ihr und dem Verseilnippel (6) liegenden Abschnitt beschränkt, und daß die Torsionsvorrichtungen bezüglich ihrer Drehzahl einstellbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsvorrichtung wenigstens eine Rolle (106, 108; 136, 144) aufweist, deren Umfang tangential zur Drehachse (Y-Y) des Trägers (120) der Torsionsvorrichtung (4) angeordnet ist und deren Durchmesser vorzugsweise gleich dem Durchmesser der Rolle (122, 124) der Torsionsvorrichtung ist und den lOOfachen maximal verarbeitbaren Drahtdurchmesser nicht unterschreitet, und daß die freie Länge des Drahtes (1) zwischen der die Torsion beschränkenden Rolle und der Rolle der Torsionsvorrichtung geringer als der 5f ache Rollendurchmesser ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsvorrichtung (Rollen 106, 108; 136, 144) und die Torsionsvorrichtung (4) jeweils mindestens zwei in einer Ebene mit achsparallelem Abstand hintereinander angeordnete Rollen (106, 108 bzw. 122, 124) aufweisen und daß zwischen jeder Torsionsvorrichtung und dem Verseilnippel (6) eine Führungsrolle (110) vorgesehen ist, über die der Draht (1) mit einem 90° nicht überschreitenden Umschlingungswinkel geführt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsvorrichtung (Rollen 106, 108; 136; 144) und die Torsionsvorrichtung (4) je vier in einer Ebene mit achsparallelem Abstand angeordnete Rollen (144 bzw. 146) aufweisen, die abwechselnd an gegenüberliegenden Seiten des Drahtes (1) auf Lücke zueinander angeordnet sind.