DE19801737A1 - Drehangetriebene Ziehscheibe, Ziehkonus, Ziehwelle und Ziehmaschine und Verfahren zum schlupfenden Transport von Draht durch eine Mehrfachziehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehangetriebene Ziehscheibe zum schlupfenden Transport von Draht in oder an Mehrfach-Draht­ ziehmaschinen mit einem leicht gegen die Drehachse der Scheibe geneigten Umfangsprofil des bestimmungsgemäßen Arbeitsbereiches des Scheibenumfangs, einen Ziehkonus mit mindestens zwei scheibenförmigen Ziehstufen, eine Ziehwelle mit mindestens zwei scheibenförmigen Ziehstufen sowie eine Draht-Zieh­ maschine mit Ziehscheiben, Ziehkonen oder Ziehwellen, sowie ein Verfahren zum schlupfenden Transport von Draht durch Mehrfach-Drahtziehmaschinen, bei dem der Draht auf mindestens einer Ziehscheibe, Ziehstufe eines Ziehkonus oder auf dem Abschnitt einer Ziehwelle zusätzlich zu dem Schlupfen in Umfangsrichtung traversiert.

In der Praxis sind sowohl sogenannte "Konusmaschinen" als auch "Tandemmaschinen" als Mehrfach-Drahtziehmaschinen weit verbreitet. Bei den Konusmaschinen ist ein unveränderliches Drehzahlverhältnis der Konen zueinander vorgesehen und es gibt meist nur einen Antriebsmotor für die gesamte Maschine. Bei den Tandemmaschinen ist dies meistens ebenso, obwohl im Grobzugbereich auch Maschinen mit zwei. Antrieben bekannt sind. Mehrdraht-Ziehmaschinen sind meistens als Tandemmaschinen ausgebildet. Die Mehrzahl der Drähte läuft dabei nebeneinander durch die Ziehsteine und der Transport der Drähte durch die Ziehmaschine erfolgt meistens über sogenannte Ziehwellen, mit nebeneinander angeordneten Abschnitten mit gleichem Durchmesser, welche Durchmesser in ihrer Anzahl der Drahtzahl entsprechen. Darüber hinaus gibt es bei den Tandemmaschinen in seltenen Fällen auch Einzelantriebe für jede Umformstufe. Diese letztgenannten Maschinen arbeiten dann ohne Schlupf.

Die Erfindung betrifft in erster Linie die mit Schlupf arbeitenden Mehrfach-Drahtziehmaschinen und den Transport des Drahtes in denselben. Im weiteren soll der Begriff "Scheiben" für "Ziehscheiben", "Ziehstufen" auf den Ziehkonen und die "Abschnitte" auf Ziehwellen stehen. Die Grundform einer Scheibe ist die einer geometrischen Kreisscheibe. Die hier behandelten Scheiben haben an ihrem Umfang regelmäßig einen Arbeitsbereich, der beidseits durch je eine Schulter begrenzt ist. Diese Schultern haben die Funktion einer "Notbremse".

Bestimmungsgemäß, genauer: wunschgemäß, soll der Draht in dem in etwa zylindrischen oder leicht konischen Arbeitsbereich zwischen den Schultern laufen. Am besten ist es, wenn der Draht mittig im Arbeitsbereich am Umfang einer Scheibe läuft. Dann wird der Draht rechtwinklig aus dem Ziehstein ausgezogen oder läuft rechtwinklig in den nächsten Ziehstein ein. Evtl. Radien o. ä. am Übergang zwischen Schulter und Arbeitsbereich betreffen nicht die Geometrie des Arbeitsbereiches der Scheiben im engeren Sinne. Derartige Übergangsradien machen meist weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 15% der Breite des bestimmungsgemäßen Arbeitsbereiches einer Scheibe aus und liegen aus der Sicht des Drahtes im Schatten der Schultern. In der Praxis gibt es bei dieser Art Maschinen das Problem, mit den voreilenden und unter dem Draht schlupfenden Scheiben, dem Draht eine ausreichende Traktion zu vermitteln, die, etwas ungenau formuliert, die Ziehkraft ausmacht. Die dem Draht durch die Scheiben vermittelte Traktion läßt regelmäßig eine Restspannung im Draht, die in der folgenden Umformstufe als Rückzug erscheint. Zuviel Rückzug führt zu Drahtabrissen. Die Traktion kann durch mehr Umschlingungen des Drahtes auf den Scheiben erhöht werden. Bei mehreren Umschlingungen muß der Draht auf den Scheiben traversieren, damit der auflaufende Draht an der gewünschten Stelle auf der Scheibe Platz findet und orthogonal aus dem Ziehstein gezogen wird. Hierzu ist es bekannt, die Umfangsfläche der Scheiben leicht konisch zu gestalten, z. B. im Neigungsbereich von einem Winkelgrad. Das heißt, daß an einem Ende des Arbeitsbereiches die Scheibe einen etwas größeren Durchmesser hat als an der anderen. Die Seite der Scheibe mit dem größeren Durchmesser wird im weiteren als "Bergseite" bezeichnet, entsprechend ist die gegenüber liegende Seite mit dem kleineren Durchmesser die "Talseite". Diese Neigung des Umfangsprofils der Scheibe fördert das Traversieren des Drahtes. Es ist aber immer wieder der auflaufende Draht, der der oder den vorhandenen Lagen/Umschlingungen auf der Scheibe den letzten "Stubs" gibt und den Traversiervorgang in Gang hält. Dabei liegen die Umschlingungen dicht an dicht und werden von dem gerade auflaufenden Draht zur Seite gedrückt. Um diese Funktion des Wegdrückens der vorhandenen Umschlingungen ausüben zu können, muß der Draht von der "Talseite" her schräg auf die Scheibe auflaufen. Dadurch gibt es immer wieder sogenannte "Überläufer", d. h. der auflaufende Draht schafft es nicht , die vorhandenen Umschlingungen zum Traversieren zu bringen und läuft über die vorhandenen Umschlingungen. Das führt zu Drahtabrissen. Das Problem der "Überläufer" wird mit zunehmender Zahl der Umschlingungen größer. Überläufer werden begünstigt durch Schwingungen im Draht, die bei alten Maschinen verstärkt auftreten und durch kleine Drahtdurchmesser. Das führt dazu, daß im Superfeinstdrahtbereich nur noch halbe Umschlingungen vorgenommen werden, damit keine Übeläufer passieren können. Damit die so erreichbare Traktion ausreicht, die erforderliche Ziehkraft aufzubringen, werden dort Abzüge von 6% Drahtverlängerung vorgesehen, während im Grobzugbereich bis zu 60% Drahtverlängerung bei oft vier Umschlingungen möglich sind.

Viele Scheiben verschleißen besonders im Eingangsbereich einer Ziehmaschine, insbesondere einer Konen-Ziehmaschine deshalb, weil dort besonders ungünstige Umstände zusammen kommen: Der dickste Drahtdurchmesser wird um die kleinste Scheibe gewickelt und meistens wird am Eingang, oft mit einem sogenannten Vorstein die größte Umformung durchgeführt. Das führt zu hohem Verschleiß an den ersten Scheiben der Ziehkonen.

Bekannt ist es auch, im Bereich des Ziehens dickerer Stahldrähte sogenannte "Schollscheiben" zu verwenden. Schollscheiben arbeiten bestimmungsgemäß ohne Schlupf, jedenfalls ist dieser unerwünscht. Schollscheiben haben im wesentlichen eine leicht konische Umfangsfläche, die an der Bergseite in einen vergleichsweise kleinen nach außen führenden Profilradius von wenigen Millimetern einmündet, der mit einem flanschartigen, radial nach außen weisenden Kragen abschließt. Damit die auf dem Konus liegenden Umschlingungen traversieren, wird der auflaufende Draht durch die Ziehkraft im Bereich des Profilradius der Schollscheibe in den keilförmigen Spalt zwischen den vorhandenen Umschlingungen und dem Kragen gezogen. Erst die Keilwirkung macht ein Traversieren der meist in großer Zahl vorliegenden Windungen möglich. Im Bereich feiner Drähte ist diese Lösung wegen des andersartigen Maschinenaufbaus im Mehrfachzug und der Gefahr der Überläufer, sowie unterschiedlicher Drahtverpackungen nicht üblich.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentan­ meldung 1 97 53 008.7 ist eine Drahtziehmaschine mit Ziehkonen bekannt, bei der der in Durchlaufrichtung des Drahtes letzte Ziehkonus an seinem "dicken" Ende eine letzte Ziehstufe hat, die mit ihrem Durchmesser hinter der Maschinensteigung im übrigen weniger als zwanzig Prozent zurückbleibt. Diese Maschine bietet keinen Lösungsbeitrag, um die Maschinensteigung zu erhöhen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lösung aufzuzeigen, die mit geringem Verschleiß an den Scheiben eine hohe Traktion erlaubt und Überläufer zuverlässig vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die unterschiedlichen Neigungen im Arbeitsbereich der Scheiben führen zu unterschiedlicher Bereitschaft des die Scheibe umschlingenden Drahtes, zu traversieren. Die größere Neigung ist für den auflaufenden Draht an der "Bergseite" vorgesehen. Sie ist so bemessen, daß der auflaufende Draht selbständig traversiert, auch wenn er, wie teilweise in den Ziehmaschinen üblich, von der Bergseite her schräg aufläuft. Die kleinere Neigung hat eine Fangfunktion, sie stellt sicher, daß die Umschlingungen nicht bis an die Schulter auf der Talseite rutschen, sondern etwa in der Mitte des Arbeitsbereiches oder jedenfalls an einer vorbestimmbaren Stelle im Arbeitsbereich laufen. Beide Neigungen haben das gleiche Vorzeichen. So wird erreicht, daß die erste, auflaufende Windung oder zumindest nennenswerte Teile davon gespreizt werden, während die übrigen Windungen im Bereich der kleineren Neigung zusammenrutschen. Das Spreizen der ersten Windung verhindert zuverlässig Überläufer. Dadurch kann die Zahl der Umschlingungen erhöht werden und es werden so größere Umformungen pro Ziehstein möglich - und - weniger Ziehsteine erforderlich. Das Spreizen der ersten Umschlingung verteilt den Verschleiß, der im Bereich des auflaufenden Drahtes besonders groß ist, wegen der dort noch sehr hohen Zugspannung im Draht, auf die Ganghöhe der ersten Windung. Das starke Traversieren der ersten Windung fördert zudem die Schmierung zwischen Draht und Scheibe im Bereich des stärksten Verschleißes. Die Ganghöhe der ersten Windung beträgt mehr als 150% des Drahtdurchmessers, vorzugsweise ein Vielfaches, z. B. das Zehnfache des Drahtdurchmessers. Der Fangeffekt der kleineren Neigung des Umfangsprofils hat den Vorzug, daß die zweite Umschlingung oder das Paket Umschlingungen, das sich an die erste Umschlingung anschließt, durch eine geeignete Wahl und Anordnung der kleineren Neigung recht genau auf der Scheibe positionieren läßt und so aus der gewünschten Position in den nächsten Ziehstein einlaufen kann. Die erfindungsgemäße Lösung bringt auch beim Nachschleifen der Scheiben einen Vorteil, der darin zu sehen ist, daß das Profil nicht radial nach innen versetzt werden muß, um die Verschleißmarkierungen wegzuarbeiten, sondern seitlich versetzt werden kann, so daß sich die Schlupfverhältnisse in der Ziehmaschine durch das Nachschleifen nicht verändern. Darüber hinaus entstehen an einer erfindungsgemäß ausgebildeten Scheibe unterschiedliche Schlupfverhältnisse bei Auflauf und Ablauf des Drahtes, die beruhigend auf den Draht wirken. Der in Frage kommende Laufbereich des Drahtes auf der Scheibe ist relativ eng begrenzt. Die absoluten Neigungswerte für das Umfangsprofil der erfindungsgemäß ausgebildeten Scheiben sind unter Berücksichtigung der Tribologie zwischen Scheibe und Draht und des Auflaufwinkels des Drahtes auf die Scheibe auszuwählen.

Versuche haben gezeigt, daß in einer Konusziehmaschine - Arbeitsrichtung von links nach rechts - am linken Konus mit Stahlscheiben die größere Neigung des Umfangsprofils mit der Drehachse der Scheibe einen Winkel größer ein Winkelgrad bilden muß.

Für eine Obergrenze in der beschriebenen Maschinensituation hat sich als vorteilhaft erwiesen, die größere Neigung des Umfangsprofils am Auflaufpunkt des Drahtes weniger als sechs Winkelgrade gegen die Drehachse der Scheibe zu wählen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die kleinere Neigung weniger als drei Winkelgrade gegen die Drehachse der Scheibe mißt.

Nach einem weiterbildenden Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die unterschiedlichen Neigungen des Umfangsprofils der Scheibe durch ein Kurvenstück miteinander verbunden sind. Durch diese Maßnahme stellt sich auch unter wechselnden tribologischen Verhältnissen in engen Grenzen ein Laufbereich der Drahtwindungen ein, der nicht wesentlich schwankt. Das Kurvenstück kann die Form eines Kreisabschnittes haben oder den Gesetzen anderer mathematischer Funktionen, wie der einer Parabel etc., gehorchen.

Aus der Praxis sind Scheiben bekannt, die an ihrem Umfang mehrere Arbeitsbereiche aufweisen, die alternativ durch Wenden der Scheibe um 180° in der Ziehmaschine zum Einsatz kommen. Da der Laufbereich des Drahtes auf Scheiben nach der Erfindung recht genau begrenzt ist, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß mindestens einer von mehreren Arbeits­ bereichen einer Scheibe nach der Erfindung ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Arbeitsbereiche derart ausgestaltet, daß beide Arbeitsbereiche vom Profil her spiegelbildlich nebeneinander am Umfang der Scheibe ausgebildet sind. In erster Linie ist daran gedacht, daß die Bergseiten außen angeordnet sind.

Um die Zulaufrichtung des Drahtes richtig einzustellen ist alternativ vorgesehen, daß die Bergseiten einander zugewandt sind und einen Bergrücken bilden. Durch Wenden einer dergestalt ausgebildeten Scheibe kommen die beiden Arbeitsbereiche auf dem Umfang einer Scheibe zum Einsatz. Diese Lösung kommt insbesondere bei Ziehkonen in zerlegbarer Bauweise und bei entsprechend ausgebildeten Ziehwellen in Frage.

Alternativ kann nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß mindestens zwei Arbeitsbereiche in gleicher Ausrichtung nebeneinander angeordnet sind. Daraus ergibt sich eine Art Sägezahnmuster des Profils am Umfang der Scheibe. Diese Lösung bietet mannigfaltige Variationsmöglichkeiten, bei den Konen einer Konenziehmaschine. Zum einen können die Konen bei Verschleiß und vor einer notwendigen Nacharbeit ausgetauscht werden, zum anderen bietet sich die Möglichkeit aus einer Mehrfachziehmaschine eine Mehrdrahtziehmaschine zu machen. Entsprechende Ziehsteine sind bereits am Markt erhältlich.

Erfahrungsgemäß konzentrieren sich die Gefahren von Überläufern und auch der Verschleiß auf bestimmte Bereiche, d. h. Ziehstufen innerhalb einer Ziehmaschine. Deshalb müssen nicht alle Ziehstufen eines Ziehkonus nach der Erfindung ausgebildet sein. Es genügt in einigen Fällen, wenn mindestens eine Ziehstufe an ihrem Umfang nach einem oder mehreren der vorstehend erläuterten Ansprüche ausgebildet ist. Bei der Anwendung der Erfindung auf Ziehwellen in Mehrdraht-Zieh­ maschinen ist vorgesehen, daß alle Ziehstufen nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche betreffend das Scheibenprofil ausgebildet sind.

Die Erfindung nimmt auch Einfluß auf Draht-Ziehmaschine mit ihren Ziehscheiben, Ziehkonen oder Ziehwellen, hier insbesondere auf die Anordnung der Scheiben in der Ziehmaschine unter Einbeziehung der Ausbildung der Ziehsteinhalter, die in der Flucht zwischen zwei benachbarten Ziehstufen liegen sollten. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Ziehmaschine muß sichergestellt sein, daß der Draht mit leichter Neigung gegen die Normale zur Drehachse der Scheibe von der Bergseite her kommend, der oder den Scheiben in der Ziehmaschine zugeführt wird. Bei einer Konenmaschine ergibt sich diese Situation für einen Umlenkkonus automatisch. Deshalb ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in einer Konenmaschine nur der Umlenkkonus mindestens eine Ziehstufe aufweist, deren Umfangsprofil nach einem der Scheibenansprüche ausgebildet ist. Die Anzahl der Umschlingungen kann dann auf dem sogenannten Umlenkkonus, der genau wie der Ziehkonus Traktion auf den Draht bringt, variiert werden, während auf dem eigentlichen Ziehkonus, der in herkömmlicher Weise ausgebildet sein kann, eine ungefährliche Zahl von Umschlingungen aufgelegt werden kann.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Konen auf ihren vorzugsweise parallelen Achsen um eine halbe Ziehstufenbreite versetzt angeordnet sind und an beiden Konen mindestens je eine Ziehstufe mit nach den Scheibenansprüchen ausgebildeter Umfangsprofilierung vorgesehen ist. Mit dieser Maßnahme lassen sich auch herkömmliche Ziehmaschinen ohne großen Aufwand mit den Merkmalen der Erfindung nachrüsten.

Die Erfindung äußert sich verfahrensmäßig darin, daß die in der Balance stehenden Kräfte, die auf einen Drahtabschnitt am Auflaufpunkt auf eine Scheibe einwirken anders zusammengesetzt werden. Aus der Praxis bekannt ist ein Verfahren zum schlupfenden Transport von Draht durch Mehrfach-Draht­ ziehmaschinen, bei dem der Draht auf mindestens einer Ziehscheibe, Ziehstufe eines Ziehkonus oder auf dem Abschnitt einer Ziehwelle zusätzlich zu dem Schlupfen in Umfangsrichtung traversiert. Das wird dadurch erreicht, daß der schräg auflaufende Draht aufgrund seiner Querkraft die übrigen Windungen zur Ablaufseite oder Talseite wegdrückt. Jedenfalls bei makroskopischer Betrachtung ist die Traversiergeschwindigkeit aller Drahtwindungen gleich. Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Traversiergeschwindigkeit des Drahtes vom Auflaufpunkt weg abnimmt. Das wird durch die unterschiedlichen Neigungen am Umfang der Scheibe erreicht. Dabei traversiert der Draht nicht aufgrund seiner ihm durch den schrägen Auflauf innewohnenden Querkraft - die ist aufgrund des Auflaufens von der Bergseite her kontraproduktiv - sondern im wesentlichen durch die Hangabtriebskraft, die durch Änderung der Profilneigung auf der betrachteten Scheibe abgebaut wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf mindestens einer Ziehscheibe, Ziehstufe eines Ziehkonus oder auf dem Abschnitt einer Ziehwelle die Abnahme der Traversiergeschwindigkeit nur im Bereich der vom Auflauf des Drahtes her gesehen ersten Umschlingung erfolgt. Das führt zu dem Ergebnis, daß die erste Windung oder jedenfalls nennenswerte Teile davon gespreizt werden und die Folgewindungen als Paket auf der Scheibe gleiten.

Eine wichtige Weiterbildung der Erfindung wird darin gesehen, daß die letzte Ziehstufe auf der Seite mit den größeren Durchmessern der Ziehstufen um zwei Prozent bis zwanzig Prozent hinter der Entwicklung der Maschinensteigung auf dem Ziehkonus zurückbleibt. Ein solcher Ziehkonus erlaubt eine vorteilhafte Gestaltung des Schlupfverlaufes im gesamten Ziehprozeß in der Ziehmaschine. Dieser Ziehkonus wird in Durchlaufrichtung des Drahtes gesehen als letzter angeordnet. In dieser Position ersetzt er die sonst übliche, separate Abziehscheibe. Von dem hier beschriebenen Ziehkonus läuft der Draht über einen Tänzer auf einen Spuler. Die so ausgebildete Ziehmaschine erlaubt auch im Fein- und Superfeinstzug große Stichabnahmen im Bereich von zwanzig Prozent und mehr. Sie ist vorzugsweise als Ziehmaschine mit Sprühschmierung ausgebildet, wobei reduzierte Ziehstufe, die definitionsgemäß ohne Schlupf arbeitet nicht geschmiert wird, und deshalb von ihrem Umfangsprofil her nicht nach der Erfindung ausgebildet sein muß. Vielmehr wird vorgeschlagen, was an sich bekannt ist, diese letzte Ziehstufe mit einer Spreizscheibe zu kombinieren. Diese Spreizscheibe ist normalerweise ein Losrad in der Ebene dieser ,letzten Ziehstufe oder -scheibe, das mit seiner Drehachse gegen die Achse des Ziehkonus um ca. ein Winkelgrad schräggestellt ist. Dadurch werden mehrere Umschlingungen getrennt und Überläufer vermieden.

Die Erfindung wird im einzelnen anhand der Zeichnung näher erläutert, dabei zeigen

Fig. 1 Eine Ziehscheibe mit Drahtwindungen in Seitenansicht

Fig. 2 die Ziehscheibe aus Fig. 1 in Frontansicht,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1

Fig. 4 eine erste alternative Ausgestaltung eines Scheibenprofils mit zwei Arbeitsbereichen,

Fig. 5 eine zweite alternative Ausgestaltung eines Scheibenprofils mit zwei Arbeitsbereichen,

Fig. 6 eine dritte alternative Ausgestaltung eines Scheibenprofils mit zwei Arbeitsbereichen,

Fig. 7 eine Konusziehmaschine mit Ziehstufen, deren Umfangsprofil nach der Erfindung ausgestaltet ist,

Fig. 8 eine Tandemmaschine mit Ziehwellen, deren Umfangsprofil nach der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 9 eine Konusziehmaschine, mit Ziehkonen, deren Ziehstufen teilweise nach der Erfindung ausgebildet sind,

Fig. 10 eine Ziehwelle für Mehrdraht-Ziehanlagen.

Fig. 11 Eine Prinzipskizze für eine Mehrfach-Draht­ ziehmaschine mit doppeltem Konenpaar;

Fig. 12 einen Ziehkonus mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Ziehstufen im Halbschnitt;

Fig. 1 zeigt eine Ziehscheibe 1, mit einem vierfach darum geschlungenen Draht 2. Die Scheibe 1 ist kreisrund und wird von einer Welle 61 einer in dieser Figur nicht gezeigten Drahtziehmaschine in Richtung des Pfeiles 60 (Fig. 2) drehangetrieben. Die Scheibe 1 hat an ihrem Umfang ein Profil 5, das einen Arbeitsbereich 6 aufweist, der von Schultern 63, 64 und nicht gezeigten Abschlußradien eingefaßt ist. Letztere dienen dazu, zu verhindern, daß die Windungen 59, 92 des Drahtes 2 ungewollt den Arbeitsbereich 6 verlassen. Das Umfangsprofil 5 ist leicht geneigt. Die Seite mit dem größeren Durchmesser wird als "Bergseite" 9 bezeichnet, die Seite des Profils 5 mit dem kleineren Durchmesser wird als "Talseite" 10 bezeichnet. Innerhalb des Arbeitsbereiches 6 gibt es einen Bereich 7 (Fig. 3) mit größerer Neigung an der Bergseite 9 und einen Bereich 8 mit kleinerer Neigung an der Talseite 10. Beide sind durch ein Kurvenstück 13 miteinander verbunden. Die Neigungen sind aus darstellerischen Gründen überhöht gezeigt. Alle vom Draht berührten Neigungswinkel am Umfang von Scheiben sind in der Praxis unter 6 Winkelgraden groß Beim Ziehprozeß traversiert die erste, die auflaufende Windung 59 des Drahtes 2 zunächst mit deutlichem, dann aber kleiner werdendem Abstand 91 auf ein Paket 92 weiterer Umschlingungen des Drahtes 2 um die Ziehscheibe 1 zu. Der Draht 2 kommt in der Zeichnung von oben und berührt die Scheibe 1 erstmals am Auflaufpunkt 12. Durch seine Eigensteifigkeit und die Hangabtriebskraft im Bereich 7 der größeren Neigung des Umfangsprofils traversiert die erste Windung 59 im weiteren Verlauf der Drehbewegung (Pfeil 60/Fig. 2) zunächst schnell in Richtung auf das Windungspaket 92 zu. Sobald der auflaufende Draht das Wicklungspaket erreicht hat, traversiert er nur noch um das Maß eines Drahtdurchmessers pro Umdrehung. Da der auflaufende Draht am Auflaufpunkt noch deutlich zum übrigen Wicklungspaket beabstandet ist, kann er selbst bei starkem Flattern nicht das Wicklungspaket 92 überlaufen. Der auflaufende Draht 2 überstreicht mit seiner ersten Umschlingung 59 einen Teil des Arbeitsbereiches 6, der ein Mehrfaches seines Durchmessers ausmacht. Dieser Teil entspricht dem Abstand zwischen dem Auflaufpunkt 12 und dem Paket 92 von Drahtwindungen. Da der Verschleiß am Umfangsprofil der Ziehscheibe durch den schlupfenden Draht hauptsächlich im Bereich der ersten Drahtwindung 59 auftritt, führt das Traversieren des Drahtes 2 zu einer Verschleißminderung. Der intensivste Verschleiß wird auf den Teil des Arbeitsbereiches 6 verteilt, den die erste Drahtwindung 59 überstreicht.

Die Ziehscheibe 1 ist Teil einer Drahtziehmaschine mit schlupfenden Ziehscheiben 1, d. h., daß die Ziehscheibe 1 unter dem Draht 2 voreilt. Über die dabei entstehende Reibung wird der Draht 2 aus einem Ziehstein 62 ausgezogen. Die trotz der von der Ziehscheibe 1 in den Draht eingebrachte Traktion verbleibende Restspannung im unteren Drahttrum 54 geht als Rückzug in den nächsten Ziehvorgang ein.

Das in Fig. 3 dargestellte Prinzip der Gestaltung des Profils eines Ziehscheibenumfangs mit zwei unterschiedlichen Neigungen 7, 8 läßt sich vereinfacht durch einen Radius 65 bilden, wie als alternative Möglichkeit in Fig. 1 dargestellt ist. Auf diesem Radius gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Neigungen des Profils und der Draht sucht sich die Stelle, wo die Gleichgewichtsbedingungen für das schnelle Traversieren der ersten Windung 59 und das Auffangen des Wicklungspaketes 92 mit einer vergleichsweise geringen Traversiergeschwindigkeit erfüllt sind. Derartige Radien sind vorzugsweise im Bereich von 30 mm bis 300 mm angesiedelt.

In Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 sind drei alternative Ausführungen von Ziehscheiben gezeigt, die jeweils 2 Arbeitsbereiche 14, 15; 16, 17; 18, 19 aufweisen. Ein Draht bewegt sich dabei stets nur auf einem der genannten Arbeitsbereiche, wie dies in den Figuren auch dargestellt ist. Während die Arbeitsbereiche 14, 15; 16, 17 der Scheiben aus Fig. 4 und Fig. 5 durch Wenden der Scheiben alternativ zum Einsatz kommen sollen und dabei als singuläre Scheiben oder im Rahmen einer Stahl-Keramik-Verbundkonstruktion innerhalb eines Ziehkonus unterschiedlich montiert werden sollen, bietet die Ausführungsform nach Fig. 6 mit dem von den Arbeitsbereichen 18, 19 gebildeten Sägezahnprofil entweder die Möglichkeit aus einer Ein-Draht-Maschine eine Mehr­ draht-Maschine zu machen oder sie erlaubt es, einen aus derart ausgebildeten Scheiben zusammengesetzten Ziehkonus alternativ als Ziehkonus oder Umlenkkonus einzusetzen. Dabei soll - eine herkömmliche Ausführung einer Konusziehmaschine vorausgesetzt - der rechte Arbeitsbereich 19 beim Einsatz als Ziehkonus und der linke Arbeitsbereich 18 beim Einsatz als Umlenkkonus zum Einsatz kommen. Diese Möglichkeit ist bei Ziehkonen, die aus einem Stück gebildet werden, wo die Ziehstufen nicht einzeln gewendet werden können, von Bedeutung. Die Ziehkonen können so bei Verschleiß ausgetauscht werden, wobei die, vorher nicht benutzten Arbeitsbereiche nach dem Austausch zum Einsatz kommen. Zudem bewirkt die Ausführungsform nach Fig. 6, bei Verwendung als Ziehkonus und als Umlenkkonus die erwünschte Schrägstellung des Drahtes beim Auflauf auf die nächste Ziehstufe von der jeweiligen Bergseite her.

Die in Fig. 7 gezeigte Konusziehmaschine 3 hat ein Maschinengehäuse 67, eine Vorrichtung zum Abwickeln eines Drahtcoils 66, zwei Ziehkonen 23, 55, Ziehsteine 93, 72, 73, 74 und einen drehangetriebenen (Auf-)Spuler 68. Der Konus 23 ist ein Umlenkkonus, der Konus 55 ist ein Ziehkonus. Der Umlenkkonus 23 hat 3 Ziehstufen 24, 25, 26, der Ziehkonus 55 hat ebenfalls 3 Ziehstufen 56, 57, 58. Alle Ziehstufen 24, 25, 26, 56, 57, 58 sind mit einem Profil entsprechend den Fig. 1 und Fig. 4 bis Fig. 6 ausgebildet. Die Bergseiten 42 aller Ziehstufen 24, 25, 26, 56, 57, 58 sind dem Maschinengehäuse 67 zugewandt oder, was damit gleichbedeutend ist, der Bedienseite der Maschine 3 abgewandt. Der Ziehkonus 55 ist im Vergleich zum Umlenkkonus 23 um eine halbe Breite B/2 der Breite B einer Ziehstufe 56 versetzt, d. h. vom Maschinengehäuse 67 abgezogen. Dadurch ist der schräge Zulauf aller Drähte jeweils zur Bergseite 42 des Umfangsprofils der einzelnen Ziehstufen gewährleistet. Der Ziehstein 93 am Eingang der Ziehmaschine 3 ist so angeordnet, daß der schräge Einlauf des Drahtes 41 auf der Bergseite 42 der ersten und im Durchmesser kleinsten Ziehstufe 24 gewährleistet ist. Die Ziehsteine 72, 73, 74 liegen jeweils in der Flucht zwischen aufeinander folgenden Ziehstufen 24, 56; 25, 57; 26, 58.

In Fig. 8 ist eine Tandem-Ziehmaschine gezeigt, die ein Maschinengehäuse 69 aufweist, drei drehangetriebene Ziehwellen 38, 39, 40 trägt und einlaufseitig einer jeden Ziehwelle 38, 39, 40 einen Ziehstein 77, 75, 76 umfaßt. Der Draht 94 wird von einem Drahtcoil 78 abgezogen, durch die Ziehsteine 77, 75, 76 gezogen, wobei die notwendige Traktion von den vom Draht 94 mehrfach umschlungenen Ziehwellen 38, 39, 40 auf den Draht gebracht wird. Die Ziehwellen 38, 39, 40 haben parallele Drehachsen, sind aber in der dargestellten Weise schräg zum Maschinengehäuse angestellt, um den schrägen Zulauf des Drahtes von der Bergseite des Umfangsprofils der Ziehwellen her zu gewährleisten. Die Ziehwellen sind bei der gezeigten Ausführung als Eindrahtmaschine entsprechend der Scheibe 1 in Fig. 1, Fig. 2 oder Fig. 3 ausgebildet. Bei einer Ausbildung der Tandemmaschine nach Fig. 8 als Mehrdrahtmaschine sind die Ziehwellen entsprechend Fig. 10 ausgebildet. Auslaufseitig hat die Tandem-Zieh­ maschine nach Fig. 8 einen drehangetriebenen (Auf-)Spuler 70, der durch Drehung in Richtung des Pfeiles 71 den Draht aus der Ziehmaschine 4 auszieht.

In Fig. 9 ist eine Konus-Ziehmaschine 36 in zwei Variationen gezeigt. Die Maschine 36 umfaßt ein Maschinengehäuse 79, auf dem seitlich zwei Konen 47, 48 in paralleler Anordnung vorgesehen sind. Einlaufseitig wird der Draht 46 von einem Drahtcoil 80 abgezogen, in der Maschine in mehreren Ziehoperationen umgeformt und auslaufseitig von einem drehangetriebenen (Auf-)Spuler 81 aus der Maschine 36 ausgezogen. Die Ziehmaschine 36 ist mit einer Sprühschmierung 82, 83 ausgerüstet, mit der der Umlenkkonus 47 und der Ziehkonus 48 gekühlt und geschmiert werden. Diese Maschinen sind im Kupfer-Feindrahtzug üblich. Dort soll die Erfindung auch hauptsächlich Anwendung finden. Der Umlenkkonus 47 ist an seinen Ziehstufen 51, 52, 53 mit der erfindungsgemäßen Umfangsprofilierung ausgebildet. Die Normale 44 zur Drehachse 43 des Konus 47 bildet mit dem von der Bergseite 50 der Ziehstufe 51 her zulaufenden Draht 46 einen Winkel 45 von weniger als fünfzehn Winkelgraden. Der Ziehkonus 48 ist in herkömmlicher Weise mit zylindrischen oder ganz leicht konischen Arbeitsbereichen ausgebildet. Einander entsprechende Ziehstufen 51, 95; 52, 96; 53, 97 fluchten miteinander. Der Draht 46, der auf dem Rückweg z. B. von der Ziehstufe 96 auf dem Ziehkonus 48 zu der Ziehstufe 53 auf dem Umlenkkonus 47 auf den nächst größeren Durchmesser des Umlenkkonus 47 gezogen wird, neigt beim Stand der Technik am ehesten dazu, über die auf der Ziehstufe 53 vorhandenen Umschlingungen zu laufen.

Das Problem der Drahtüberläufer besteht in erster Linie beim Auflauf des Drahtes 46 auf die Ziehstufen 52, 53 des Umlenkkonus 47. Deshalb sind zur Vermeidung des Überlaufens diese zweite und folgende Ziehstufen 52, 53 des Umlenkkonus mit einer Umfangsprofilierung entsprechend den Fig. 1 bis Fig. 6 ausgebildet. Eine erfindungsgemäße Umfangsprofilierung der ersten Ziehstufe 51 empfiehlt sich insbesondere aus Gründen des an dieser ersten Ziehstufe besonders hohen Verschleißes und des Vermeidens von Überläufern.

Alternativ kann anstelle des Ziehkonus 48 in dieser Ziehmaschine ein Ziehkonus 49 Anwendung finden, der sich vom Ziehkonus 48 nur durch die letzte Stufe 98 unterscheidet. Bei diesem Konus 49 ist nur die letzte Ziehstufe 98 mit einer Umfangsprofilierung nach der Erfindung ausgebildet. In dieser Ausgestaltung der Ziehmaschine 36 weist diese auslaufseitig einen weiteren Ziehstein 99 auf, an den sich eine drehangetriebene Ausziehscheibe 100 anschließt. Abschließend wird der so gezogene Draht von einem Spuler entsprechend dem Spuler 81 aufgewickelt.

In Fig. 10 ist eine Ziehwelle 27 gezeigt, wie sie in einer Mehrdraht-Ziehmaschine zum Einsatz kommt. Diese (Hohl-)Welle 27 wird auf einen kegelförmig ausgebildeten Wellenstumpf an einer Ziehmaschine 4 entsprechend Fig. 8 aufgesteckt. Diese Ziehwelle 27 besteht aus mehreren Abschnitten 88, 89, von denen jeder die erfindungsgemäße Umfangsprofilierung trägt. Gezeigt sind 8 Umfangsprofilierungen 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 für eine Acht-Draht-Ziehmaschine. Diese Ziehwellen 27 gibt es in der gezeigten einteiligen Ausführung oder als, Verbundkonstruktion, mit einzelnen Laufringen, z. B. aus verschleißfester Keramik, in die das erfindungsgemäße Umfangsprofil, wie insbesondere in den Fig. 1 und Fig. 3 gezeigt, eingearbeitet ist.

In Fig. 11 ist eine Ziehmaschine 102 gezeigt, die ein Maschinengehäuse 136 aufweist, zwei Paare von Ziehkonen 117, 118; 114, 101, eine Wickelvorrichtung 140, mit einer Aufwickelspule 141 und einen Zulauf 133 mit einer Spule 134. Die Ziehmaschine wird von einem Motor 135 angetrieben, der über Riemenscheiben 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128 und diese verbindende Treibriemen 129, 130, 131 und 132 die Ziehkonen 117, 118 und 114, 101 in Drehung versetzt. Der dicke, zu ziehende Draht wird auf der Einlaufseite vom Zulauf 133 der Ziehmaschine 102 zugeführt, durchläuft nacheinander alle Ziehsteine im Halter 120 und wird über die Konen 117, 118 gleitend, also mit Schlupf durch die Ziehsteine gezogen. Die generelle Durchlaufrichtung des Drahtes ist mit 137 bezeichnet. Anschließend wird der Ziehvorgang im Ziehsteinhalter 119 und mit dem Konenpaar 114, 101 weitergezogen. Der Fertigdraht wird über eine Spreizscheibe 137 und eine Tänzerrolle 138 auf die Spule 141 aufgewickelt. Der letzte Ziehkonus 101 hat eine verkleinerte letzte Ziehstufe 103 an seinem "dicken Ende" 110 (s. Fig. 12), während die anderen drei Konen auf den einzelnen Ziehstufen einen gleichmäßigen Zuwachs der Durchmesser aller Ziehstufen, d. h. eine gleichmäßige Maschinenverlängerung aufweisen.

Der Ziehkonus 101 mit der heruntergesetzten letzten Ziehstufe 103 ist in Fig. 12 im Detail und realitätsnah dargestellt. Der Draht läuft zunächst an dem Ende 109 mit den Ziehstufen 108, 107 mit den kleinen Durchmessern auf und läuft nach jeder Ziehoperation eine Stufe höher. Die normale Maschinensteigung ergibt sich aus dem Zuwachs der Durchmesser 115 auf 116 zwischen zwei benachbarten Ziehstufen 104 und 105 und wird normalerweise in Prozent ausgedrückt. Bei, Ziehmaschinen mit Konen liegen diese Zuwächse normalerweise im Bereich zwischen sechs Prozent und fünfundzwanzig Prozent. Die Zuwächse der Durchmesser der einzelnen Ziehstufen berücksichtigen, daß der Draht in der Ziehmaschine immer dünner und nach dem Grundsatz der Volumenkonstanz immer schneller wird. Damit die Ziehkonen mit ihrer Umfangsgeschwindigkeit auf den einzelnen Ziehstufen dem Draht voreilen können, und dennoch nur ein angemessenes Maß an Schlupf entsteht, wachsen die Durchmesser der einzelnen Ziehstufen auf einem Konus mit dem Fortschritt des Ziehprozesses an. Alle Ziehstufen zwischen den Ziehstufen 104 und 108 sind an ihrem Umfang nach der Erfindung mit mindestens zwei unterschiedlichen Neigungen profiliert.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Ziehkonus besteht zusätzlich in der Ausgestaltung der letzten Ziehstufe 103 am "dicken Ende" 110 des Ziehkonus. Die Ziehstufe 103 ist auswechselbar. Sie hat einen herausnehmbaren Laufring 112. Dieser ist mit einem Spannring 111, der mit Schrauben 139 am Korpus 113 des Ziehkonus befestigt ist, im Ziehkonus 101 gehalten. Der Durchmesser des Laufrings 112 hat nicht den Zuwachs im Durchmesser gegenüber der Ziehstufe 104, der der Maschinenverlängerung der übrigen benachbarten Ziehstufen entspricht und der in dem Verhältnis der Durchmesser 115 und 116 zum Ausdruck kommt. Der Laufring 112 ist nicht nach der Erfindung profiliert, er hat einen vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Umfang. Die Maschinenverlängerung zwischen den letzten beiden Stufen 103 und 104 auf dem Ziehkonus 101 ist kleiner als die zwischen den übrigen Ziehstufen. Im gezeichneten Falle ist sie negativ, d. h. der Durchmesser der Ziehstufe 103 ist kleiner als der der Ziehstufe 104. Durch Auswechseln des Laufrings kann der Durchmesser der Ziehstufe 103 variiert werden. Er sollte so ausgewählt werden, daß sich eine Maschinensteigung einstellt, die höchstens zwanzig Prozent unter der Maschinensteigung zwischen den übrigen Ziehstufen ausmacht. Ein Vorzugsbereich liegt zwischen zwei und zehn Prozent unterhalb der Maschinensteigung im übrigen.

Alle beschriebenen oder bildlich dargestellten Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Claims (19)

1. Drehangetriebene Ziehscheibe (1) zum schlupfenden Transport von Draht (2) in oder an Mehrfach-Drahtziehmaschinen (3, 4, 36) mit einem leicht gegen die Drehachse (11) der Scheibe (1) geneigten Umfangsprofil (5) des bestimmungsgemäßen Arbeitsbereiches (6) des Scheibenumfangs, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei unterschiedliche Neigungen (7, 8) im Arbeitsbereich (6) des Umfangs der Scheibe (1) ausgebildet sind, mit der größeren Neigung (7) an der Bergseite (9) und der kleineren Neigung (8) anschließend im mittleren oder talseitigen Bereich des Umfangsprofils (5).

2. Scheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Neigung (7) des Umfangsprofils (5) mit der Drehachse (11) der Scheibe einen Winkel größer ein Winkelgrad bildet.

3. Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Neigung (7) des Umfangsprofils (5) am Auflaufpunkt (12) des Drahtes (2) weniger als sechs Winkelgrade gegen die Drehachse (11) der Scheibe ausmacht.

4. Scheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Neigung (8) weniger als drei Winkelgrade gegen die Drehachse (11), der Scheibe (1) mißt.

5. Scheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Neigungen (7, 8) des Umfangsprofils (5) der Scheibe (1) durch ein Kurvenstück (13) miteinander verbunden sind.

6. Scheibe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche mit zwei alternativ zu verwendenden Arbeitsbereichen (14, 15; 16, 17; 18, 19), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer (14, 16, 18) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.

7. Scheibe nach dem vorangehenden Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Arbeitsbereiche (14, 15; 16, 17) vom Profil her spiegelbildlich nebeneinander ausgebildet sind.

8. Scheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bergseiten (20) außen angeordnet sind.

9. Scheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bergseiten (21) einander zugewandt sind und einen Bergrücken (22) bilden.

10. Scheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Arbeitsbereiche (18, 19) in gleicher Ausrichtung nebeneinander angeordnet sind.

11. Ziehkonus (23) mit mindestens zwei scheibenförmigen Ziehstufen (24, 25, 26), gekennzeichnet durch mindestens eine Ziehstufe (24, 25, 26) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Scheibenansprüche.

12. Ziehwelle (27) mit mindestens zwei scheibenförmigen Abschnitten (88, 89), gekennzeichnet durch Abschnitte (88, 89) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Scheibenansprüche.

13. Draht-Ziehmaschine (36) mit Ziehscheiben, Ziehkonen (47, 48) oder Ziehwellen nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (41) mit leichter Neigung gegen die Normale (44) zur Drehachse (43) der Scheibe, des Ziehkonus (47) oder der Ziehwelle, von der Bergseite (50) her kommend, der Scheibe, einer Ziehstufe (51, 52, 53) auf dem Ziehkonus (47) oder einem Abschnitt auf der Ziehwelle zugeführt wird.

14. Ziehmaschine (36) nach Anspruch 13 mit einem Ziehkonus (49) und einem Umlenkkonus (47), dadurch gekennzeichnet, daß nur der Umlenkkonus (47) mindestens eine Ziehstufe (50) aufweist, deren Umfangsprofil nach einem der Scheibenansprüche ausgebildet ist.

15. Ziehmaschine (3) nach Anspruch 14 mit mindestens zwei Konen (23, 55), dadurch gekennzeichnet, daß die Konen (23, 55) auf ihren vorzugsweise parallelen Achsen (56, 57) um eine halbe Ziehstufenbreite (B/2) versetzt angeordnet sind und an beiden Konen (23, 55) mindestens je eine Ziehstufe (24, 25, 26; 56, 57, 58) mit nach den Scheibenansprüchen ausgebildeter Umfangsprofilierung aufweisen.

16. Verfahren zum schlupfenden Transport von Draht (2) durch Mehrfach-Drahtziehmaschinen, bei dem der Draht (2) auf mindestens einer Ziehscheibe (1), Ziehstufe eines Ziehkonus oder auf dem Abschnitt einer Ziehwelle zusätzlich zu dem Schlupfen in Umfangsrichtung traversiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Traversiergeschwindigkeit des Drahtes vom Auflaufpunkt (12) weg abnimmt.

17. Verfahren nach Anspruch 16 bei dem der Draht (2) mehrfach um eine Ziehscheibe, Ziehstufe eines Ziehkonus oder um einen Abschnitt einer Ziehwelle geschlungen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Ziehscheibe (1), Ziehstufe eines Ziehkonus oder auf dem Abschnitt einer Ziehwelle die Abnahme der Traversiergeschwindigkeit nur im Bereich der vom Auflauf des Drahtes (2) her gesehen ersten Umschlingung (59) erfolgt.

18. Ziehkonus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Ziehstufe (103) auf der Seite (110) mit den größeren Durchmessern der Ziehstufen (104 . . . 108) um zwei Prozent bis zwanzig Prozent hinter der Entwicklung der Maschinensteigung auf dem Ziehkonus (101) zurückbleibt.

19. Konus-Ziehmaschine (102) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen, in Durchlaufrichtung (137) des Drahtes gesehen, letzten Ziehkonus (101), der nach Anspruch 18 ausgebildet ist.