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Patentschrift Gleitlose Mehrfachdrahtziehmaschine Mehrfachdrahtziehmaschinen
gehören zum bekannten Stand der Dr@htzlentschn@k. Gemäß der ges@tzmaßigen Volumenkonstanz
wirkt sich die in den einzelnen Ziehstufen bewirkte Querschnittsab= nahme des Fingangsdrahtquerschnittes
in einer Langung des Drahtes aus. Es besteht also zwischen der Getriebestufung,
den Zieh= scheibendurchmessern und der Ziehsteinstufung vom Einlauf bis zur Abzugscheibe
eine formschlüssige Bindung. Das Bindeglied ist der Draht. Jede Stötung des Formschlußverhältnisses
zwischen den zusammenwirkenden Maschinenteilen und Ziehprozeßteilen wirkt sion sls
eine zusätzliche Belastung des Drahtes aus, und kann dessen Zerstörung oder Abreißen
verursachen. Insbesondere der Ziehsteinverschleiß stöct die formschlüssige Bindung
der am Ziehprozeß beteiligten Maschinenteile. Es muß deshalb für einen Ausgleich
in der Maschinenkonstruktion gesorgt werden. tas gen schieht in der Praxis auf drei
verschiedene Weisen.
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1. Auf den Ziehscheiben wird ein Drahtvorrat angesammelt und ge= steuert
erhalten - die sogenannte Ansammlungsmaschine.
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2. Die Drehzahl der einzelnen Ziehscheiben wird geregelt - Gerades
ausziehmaschinen.
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3. Die Umfangsgeschwindigkeit der Zichscheiben ist größer als die
Drahtgeschwindigkeit - die sogenannte gleitende Drahtzieh= maschine.
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Dae unter 3 aufgeführte Konstruktionsprinzip ist in der für die Herstellung
von Fertigdrähten wohl am eisten benutzten gleitenden Mehrfachdrahtziehmaschine
im Naßzug (Tauchmaschine) verwirk= licht. Das Mindestgleiten des Drahtes auf den
einzelnen Ziehscheiben wird durch die genormten Toleranzen der Fertigdrahtdurchmesser
definiert, Nach DIN 4186 darf ein Draht absolut um rund 4% von dem geforderten Durchmesser
abweichen. Um eine ge= wisse Gleitreserve in der Maschine zu haben, wird eine Voneilung
von 6-8% als Mindestvoreilung zugrunde gelegt. Außerdem steigt die Voreilung von
der Abzugtrommel aus geschen zum Einlauf hin um 0,5-1% pro zug, um das Arbeiten
mit einer solchen Maschine dem Drahtzicher zu erleichtern (Drahteinzichen). Das
Gleiten
stellt ein notwendiges übel dar. Es verteuert die Maschine
und auch den Verschleiß an Ziehscheiben und Ziehsteinen. Die notwen= digen Investitionen
in Form von kostspieligen Ziehscheiben sind beachtlich und müssen mittelfristig
amortisiert werden. Der @eib= effekt des Drahtes auf den Ziehscheiben infolge des
Seilreibungs= gesetzes hängt vom Werkstoff des Drahtes dessen Festigkeit, der Oberflächenbeschaffenheit
der Ziehscheibe und das Drahtes ab, und nicht zuletzt von der Ziehflüssigkeit. Die
Temperatursteigerung im Draht in der Umformzone des Ziehsteines kann sehr hohe Werte
annehmen. Die Lebensdauer der Ziehsteine wird verschlechtert durch die Reibung des
Drahtes auf der Ziehscheibe, durch umform= abhangige Temperaturbildung im Drahtgefüge
und durch Richtmeßab= weichungen zwischen Draht und Ziehsteinmitte. Da alle Ziehsteine
formschlüssig über den Draht zusammenwirken, wirkt sich ein Ver= schleiß der Ziehsteine
innerhalb dieser Ziehkette verschieden= artig aus, je nachdem ob die betrachteten
Steine vor oder hinter dem Aufgeweiteten liegen. Verschleißt der Fertigstein wird
der Draht schneller durch die Maschine gezogen, d.h. die leitung und damit das Zugmoment
auf den einzelnen Stufon nimmt ab. Es kann nur dadurch ausgeglichen werden, daß
die Abzug,scheibe eben härter am Draht zieht und damit alle Stufen vor sich beeinflussend
die Seilreibung erhöht bzw. den Scheibenverschleiß erhöht und die Gefahr einer Oberflächenbeschädigung
am Draht und damit auch eines erhöhten Ziehsteinverschleißes vergrößert. Da die
Um= fangsgeschwindigkeiten der Ziehscheiben durch die gewünschte Querschnittverminderung
im Maschinengetriebe in Form einer festen Übersetzungsstufe von Ziehwelle zu Ziehwelle
in einem festen Verhältnis gestuft werden, sind Änderungen in Drahtdurchmesser auf
der Einlauf-oder Auslaufseite nur durch eine Veränderung der Stufenzahl oder Ziehsteinanzahl
möglich. Es werden einige Steine am Anfang bei größerem Enddurchmesser weggelassen.
Das hat aber eine erhöhte Belastung der nachfolgenden Zielistufen hinsichtlich des
Feibeffektes und des Getriebemomentes zur Folge. Aus des Grunde ist die Wirtschaftlichkeit
einer solchen gleitenden Mchrfach= drahtzichmaschine von einer Reihe von Faktoren
abhangig, die es insgesamt geschen schwierig machen, den Zichprozess wirtschaft=
lich optimal zu gestalten.
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Eine Verbesserung dieser Wirtschaftlichkeit durch Verwendung einer
gleitlosen Mehrfachdrahtziehmaschine als Naßziehmaschine würde dann gegeben sein
wenn:
1. Fein Ziehscheibenverschleiß durch Gleiten 2. Gleicher Ziehscheibendurchmesser
auf allen Stufen 3. Billiges Material für die Ziehscheibenanfertigung 4. Genaues
Ausrichten der Ziehsteinmitte auf die Drahtmitte 5. Selbsttätiges Einstellen der
Ziehscheibenumfangsgeschwindig= keit einer Zichstufe als Funktion des gev@nschten
Abzugs durch die davorliegende Stufe zur Abzugscheibe hin.
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6. Ein feinfühliges Getruiebe, welches individuell fär je@c Stufe
die Stufendrehzahl durch den Zichstein regelnd, verschl@i@= los arbeitet.
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Anhand der Eilder 1-10 sei der prinzipielle Aufbau d@@ Maschine erläutert.
In Bild 1 u.3 treiben die zylindrischen @ie@@nschei= ben 9 die Flachbandriemen 27,
welche die Antriebasschei@en 11-55, 22-66, 33-77, 44-8d sowie die Umlenkrollen 17
u.1 umschlingen.
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Der Motor 10 erteilt den Flachriemen die Vorschubgeschwindigkeit #,
Fine der Umlenkrollen 13 ist fest mit @er Aozugsoneibe 12 ver= bunden. Diese setzt
die Vorschubgeschwindig@@it # das @lachrie= mens in eine rotierende Bewegung der
Abzugscheibe 12 um, @it dil= fe der hydrostatischen Lagerschalen 18, 19, 20, 21
@e@ en die Flachriemen 27 an den Umlenkrollen mit regelbaren @ruch auf die @iemenscheiben
9, 11, 13, 17, 55 gepreßt (Bild).Auf diese @eise kann der üblicherweise vorhandene
Schlupf zwischen den Antriebs= scheiben 9 und den Flachriemen in positive @itnshme
im Verhält= nis 1 : 1 durch die Größe des Öldruckes auf @i@ Fluchriemen 27 umgewandelt
werden.
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Bild 2 zeigt den Schnitt A-B im bild 1 durch die Ziehstufe 1-5.
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Mit Hilfe des dreh-und langsverschiebbar angeordneten Ziehstein= halters
16 wird einmal die Ziehsteinmitte genau auf die Trahtmitte ausgerichtet und zum
anderen mit Hilfe der Feder 165 in Bild 5 eine Verschiebung des Drahtes aus der
t@ngentialen Verbindungs= richtung von einer Ziehscheibe zur anderen erreicht. Der
an den Ziehsteinhalter angch@ngte Steuerschieberkolben 167 wandelt Langs bewegungen
des gesamten Ziehsteinhalters 16 im Zusammenwirken mit dem Schiebergehäuse 166 in
iroportionale Durchflußwiderstandver= änderungen für die von einer Pumpe zugeführte
Druckölmenge um.
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Dadurch können Veränderungen der Winkelgeschwingkeiten der Ziehscheiben
1 u.5 ohne zeitliche Nacheilung sofort in proporti= onale Druck-oder Durchflußveranderungen
an den Ventilausgangen uLgewandelt werden.
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In Bild 6 ist das Zusammenwirken des Antriebs mit dem Ziehzemg innerhalb
des Ziehprozesses dargestellt. Der Vorrat einlau=
fende @raht läuft
über den ersten Ziehsteinhalter mit Begler auf die Ziehscheibe 1 von dieser über
den zweiten Ziehsteinhalter mit kegler 16 zur Scheibe 5, von dieser aus über den
nachsten Ziehsteinhalter zur Abzugscheibe 12. Die Umlenkrollen 14 aus Bild 1 sind
in diesen. Bild der Einfachheit halber weggelassen.
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Die Ziehscheiben 1, 5 u.12 sind starr verbunden über die strich= punktiert
angedeuteten Ziehwellen mit den Antriebsscheiben 11, 55 u.13. Die Umlenhrollen 17
sind so angeordnet, daß eine genügence Flächenberuhrung zwischen Antriebsscheiben
und Flachrie@en er= reicht wird. Auf der den Berührungsseiten mit den. Fl@chriemen
ab= gewandten Seite der Antriebsscheiben 11, 55 u.13 sind verschieb= bare zustellbare
L@gerschuhe 19 angeordnet. Diese @erder von den Federn 23 von Abtriebsscheiben weggezogen.
Diesen entg@gen wirkt der @olben des Zylinders 24. Der Regelvorgang zwischen erforder=
lichem krahtzug und abgegebener Deibkraft am Antri@bsradumfang wird durch den l@ngsverschiebbaren
Ziensteinh@lter 1@ welcher jeder Zieh@tufe vor@eschaltet ist, in Abhangigkeit von
der Draht= spannung bei einer gegebenen Fe@erspannung eingeleiset und über= wacht.
Der Draht gl@itet nicht auf den Siehschel@en. Deshalb dus= sert sich eine Änderung
des @rah@zuges zwischen zwei Ziehscheiben in einer Verkürzung oder Verlangerung
des durchlaufenden Drahtes und dadurch in einer Langsverschiebung des Beglerkolbens
167 (Bild 5) in Gehause 166. Da die Ölabflüsse des Beglergehäuses mit den lagerschuhen
18 u.19 verbunden sind, entsteht in der Öltasche des @chuhes 18 und dem Zylinder
24 eine Druckveranderung.
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Z.B. bei Drahtverlangerung ein Druckanstieg in 18 und ein Druck= abfall
in 94. Der Flachriemen wird naher an die @iemenscheiben= laufflache herangedrückt
und der Schuh 19 von der Fiemenscheibe @ntfernt. Da nach dem Ölscherspannungsges@@z
ist PR = @eibhraft zwischen Den Flachen F v = Telativgeschwindigkeit zwischen den
Flächen F # = dynamische Zähigkeit h = Spalt zwischen den Flächen ist das am Ant@iebsrad
erzeugte Drehm@ment abhangig bei gegebenen v,F und # von der Schichtdicke des Ölfilms
zwischen Fl@chriemen und Riemenscheibe. Da alle Teile im Ölbad laufen führt der
Flach= riemen @l zwischen die Berührungsflächen. Der sich hierdurch aus= bildende
Ölfilm ist in seiner Stärke gleich dem Spalt h. wirkt von außen keine Kraft auf
den durchgezogenen Riemen 27, so ist der Spalt im wesentlichen abhangig von der
Ölzahigkeit und Vor= schubgeschwindigkeit v des @iemens. Wird in den Ta@chen der
Schuhe
18 Öldruck aufgebaut, so drückt dieser auf den zwischen den Schuh und der Riemenscheibe
durchlaufenden Fismen 27. Der Öl= film zwischen Fiemenradoberfläche und Fiemenflache
wird verringert da durch den Öldruck auf der Riemenaußenseite das Öl im @palt zwischen
Riemenscheibe und Riemen herausgedrückt wird. Anders aus= drückt läßt sich sagen,
daß der sich bewegende @iemen und die Biemenscheibenoberfläche Ölpumpen darstellen,
welche Öl gegen den durch die Größe des sich einstellenden Spaltes erzeugten Durch=
flußwiederstandes in diesen hinein pumpen. Dabei fließt ein gro= Der Teil des geförderten
Öls zu den Biemenkanten ab, der Best ver= läßt die flachenartige Spaltzone in Bewegungsrichtung
des Riemens.
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Der Durchflußwiederstand für die Ölströme kann mit Hilfe der aus=
seren Druckkr@fte in den Taschen 18 verandert werden, und damit die Ölschichtstärke
und als Folge davon, wird das Feibmoment oder Drehmoment welches der Riemen auf
die Antsiebsscheiben ausübt re= gelbar. Da ich die Gleitschuhe 19 gegensinnig verhalten,
wird bei vergrößertem Antriebsmoment, das von diesen Schuhen erzeugte Gleitbremsmoment
verringert. Da Stellwege von einigen @ ausrei= chen das Reibverhalten wesentlich
zu verändern, besitzt dieser Re= gelkreis eine große Stellgeschwindigkeit bei guter
Damplang.
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In Bild 7 ist der funktionelle Zusammenhang zwischen dem Spalt h und
der Reibkraft PR oder Zugkraft Pz dargestellt. Ein weiterge= hender Vorschlag geht
dahin, auch in den Gleitspalt Druckol zu pumpen.
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In bild 8 ist das Antriebsrad 11 mit radialen Bohrungen 26 ver= sehen.
Über die Berührungsstrecke des Gleitschuhes 25 mit dem Innendurchmesser des Rades
11 kann Öl in den Spalt gepumpe wer= den. Dadurch wird die Höhe des Ölspaltes willkürlich
bestimmbar und unabhängig von der Riemen-und Radpumpenwirkung. Der vom Steu= erkolben
107 aufgeteilte Ölstrom erzeugt in den Öltaschen der Schuhe 18 u.25 Öldrücke, die
den Flachriemen 27 so lange radisl zur Radmitte des Rades 11 verstellen bis die
auf den Riemen wir= kennen Krafte ausgeglichen sind, d.h.bis die Spalte zwischen
dem Flachriemen und dem Schuh 18 und dem Rad 11 sich in Abhangig= keit von den Durchflußmengen
eingestellt haben. Der Querschnitt A - B dea Bildes 8 i@ t in Bild lo dargestellt.
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Bild 9 zeigt den schematischen Aufbau mehrerer Zichstufen nach dem
Pegelungs@ystem von Bild 8. Die erforderlichen Regelöldrük= ke sind nicht sehr hoch.
Diese liegen im Bereich von 15-25 atü.
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Daourch wird die @umpen@n@richsleistung gering. Das gescnil@erte regelbare
Antriebssystem arbeitet gerauscharm und verschlei@= los. Es ist gegen @berlastung
gesichert und kann selbsttatig auf die gülsigen @inkelgeschwindigkeiten der Zleh@chelb@@
in Ab= hängigkeit von der Ziehsteinstufung einstellen.
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Bild 11 zeigt den prinzipiellen Aufbau eine elektrischen regel= baren
Ziehscheibenantnisbes jeder @inzelsen S@afe. Die Induh= tlonskupplung en 28 bekannter
Bauweise werden vom @otor 10 @nge= trieben und geben das Antriebsmoment an den Kupplung@kern,
wel= cher auf der Ziehwelle angebracht ist mit regelbarem Schlupf wei= ter. Der
Ziehsteinhalter 16 wirkt bei Drahtzug n@erung durch Langsverschiebung auf den induktiven
Geber 168, w@lcher das Kupplungsmoment solange verstell@, bis der Ziehsteinhalter
zum Stillstand kommt.