-
"Richtmaschine" Die Erfindung betrifft eine Richtmaschine für strangförmiges
Gut, insbesondere Draht oder Band mit mindestens zwei das Richtgut infolge Umschlingung
biegenden, in Abhängigkeit voneinander bewegten Rollen.
-
Üblicherweise besteht eine Richtmaschine aus einer großen Anzahl Rollen,
zwischen denen das Richtgut in einer Art Wellenbewegung durchläuft0 Dabei wird versucht,
durch die mit der Wellenbewegung verbundene Biegung dem ic X t über die Länge gleiche
und gleichbleibende Spannungsverteilung zu geben; dem sind aber mehrere Grenzen
gesetzt.
-
Erstens darf die erlaubte Dehnung in den Randfasern des Werksttlckes
nicht überschritten werden, so daß ein mehr oder minder großer Teil des Werkstückquerschnittes
während des Biegevorganges im elastischen Bereich bleibt und nach Entlasten bzw.
nach dem Richten seinen alten Spannungszustand wieder einnimmt.
-
Zweitens erfordern die Rollen der Richtmaschine aus
konstruktiven
Gründen, d.h. wegen der erforderlichen Biegesteifigkeit und Lagerung, einen Mindestdurchmesser,
der für die insbesondere bei sehr duktilen Werkstoffen erforderliche starke Biegung
nicht ausreichend klein ist.
-
Drittens überschreitet bei großen Durchlaufgeschwindig keiten und
kleinen Rollendurchmessern die Drehzahl der Rollen die zulässige Drehzahl gebräuchlicher
Lager, so daß größere Rollendurchmesser gewahlt werden müssen, als notwendig. Die
üblichen Herstellungsgeschwindigkeiten, z.B. beim Ziehen von Drähten, sind um so
größer, je kleiner die Drahtdurchmesser sind. Dabei steigt die Werkstoffestigkeit
mit wachsender Reduktion des Drahtquerschnittes an. Beide Einflußgrößen, Verringerung
des Drahtdurchmessers und Erhöhung der Werkstofffestigkeit, erfordern immer kleinere
Rollendurchmesser, so daß bei den angestrebten hohen Durchlaufgeschwindigkeiten
Schwierigkeiten bei der Lagerung der Rollen auftreten.
-
Aus diesen und anderen Gründen ist die Richtwirkung herkömmlicher
Richtmaschinen unbefriedigend. Das äußert sich beispielsweise bei einem Zerteilen
eines Bandes in sogenannten Verwerfungen oder beim Lösen von Drahtbunden im Auffedern
der einzelnen Drahtwindungen in axialer und radialer Richtung.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe æugrunde, an Richtmaschinen
der eingangs genannten Art für beliebige, richtfähige Drahtdurchmesser und Blech-
bzw.
-
Banddicken ein einwandfreies Richten zu gewährleisten.
-
Das wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die in Bewegungsrichtung
des Drahtes, Bandes oder Bleches hintere Rolle in Höhe der Symmetrieachse S des
aufliegenden Richtgutes eine größere Umfangsgeschwindigkeit als die vordere Rolle
an entsprechender Stelle besitzt und die daraus folgende Dehnung des Drahtes oder
Bleches größer als die zur Elastizitätsgrenze des Werkstoffs gehörende Dehnung ist.
Dadurch erfährt das Richtgut vorteilhafterweise huber seinem ganzen Querschnitt
eine überall gleiche und gleichbleibende Spannungsverhältnisse verursachende plastische
Verformung. Die mit dieser plastischen Verformung verbundene Querschnittsverringerung
kann dabei sehr klein gehalten werden, indem die Dehnung des Richtgutes zwischen
den beiden Rollen durch entsprechende Auslegung der von der hinteren Rolle auf das
Richtgut ausgeübten Zugkraft unter Einschluß einer minimalen Sicherheitszugabe nahezu
unmittelbar nach Erreichen der Elastizitätsgrenze abgebrochen wird.
-
Die von der hinteren Rolle auf das Richtgut ausgeübte Zugkraft hängt
im wesentlichen von dem Umschlingungswinkel der Rollen und deren Geschwindigkeitsdifferenz
ab. D.h. solange Gleitreibung zwischen den Rollen und dem Richtgut vorliegt bzw.
das Richtgut auf den Rollen rutscht, wird das Richtgut unabhängig von der Geschwindigkeitsdifferenz
swischen den Rollen von der zwischen den Rollen und dem Richtgut wirkenden-Reibkraft
gedehnt und läßt sich die Zugkraft beispielsweise in weiten Bereichen durch Veränderung
des Umschlingungswinkels der Rollen einstellen. Vorzugsweise ist der Umschlingungswinkel
der Rollen Jedoch so groß, daß der
Zustand der Haftreibung zwischen
den Rollen und dem Richtgut mit Sicherheit vorliegt. In diesem Fall ist die Zugkraft
bzw. die Dehnung des Richtguts durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den
Rollen bestimmt.
-
Besonders günstige Betriebsverhältnisse liegen dann vor, wenn zumindest
der Durchmesser der vorderen Rolle kleiner als der zehnfache Drahtdurchmesser oder
die zehnfache Blechdicke ist. Die vordere Rolle und die hintere Rolle sind beim
Antrieb von nur einer Rolle durch ein Getriebe, beispielsweise ein Rädergetriebe
oder nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch miteinander antriebsmäßig
verbunden, daß sie reibungsschlüssig miteinander laufen. Für das Richtgut sind dann
am Umfang der Rollen umlaufende Nuten oder dergleichen Ausnehmungen in die Rollen
eingearbeitet.
-
Die Nuten besitzen eine bestimmte ausnutzbare Tiefe ta, und zwar muß
die Summe der ausnutzbaren Tiefen beider Nuten größer als die Dicke d des Richtgutes
sein und das Verhältnis der wirksamen Nuttiefe tw der hinteren angetriebenen Rolle
zu dem zugehörigen Rollendurchmesser kleiner als das Verhältnis der wirksamen Nuttiefe
tw der vorderen Rolle zu dem zuge hörigen Rollendurchmesser sein.
-
Die ausnutzbare Nuttiefe ta entspricht dem Abstand zwischen dem Abwälzdurchmesser
der Rolle und der der Rollenmitte zugewandten inneren Randfaser des Richtgutes.
-
Die wirksame Nuttiefe tw entspricht dem Abstand zwischen dem Abwäizdurchmesser
der Rolle und der Flächenschwerpunktachse
des Richtgutes (Mittellinie)0
Damit ist eine besonders einfache und zuverlässige Bauweise für die erfindungsgemäße
Richtmaschine gegeben, die in weiterer Ausbildung der Erfindung hinsichtlich der
Lagerung der Rollen noch wesentlich verbessert wird, indem der vorderen Rolle in
Bewegungsrichtung des Richtguts eine mit ihr reibungsschlüssig laufende Stützrolle
zugeordnet ist und der Abstand zwischen der Stützrolle und der hinteren angetriebenen
Rolle kleiner als der Durchmesser der vorderen Rolle ist. Die hintere angetriebene
Rolle und die Stützrolle bilden dann eine derartige Abstützung bzw. Lagerung für
die zwischen diesen beiden Rollen angeordnete vordere Rolle, daß diese bei entsprechender
Umschlingung durch das Richtgut schwimmend gelagert ist, d.h. keiner besonderen
Abstützung in radialer Richtung bedarf.
-
Die Stützrolle hat dabei ebenso wie die beiden anderen Rollen für
das Richtgut am Umfang umlaufende Nuten oder dergleichen Ausnehmungen, deren wirksame
Tiefe zu dem Durchmesser der zugehörigen Stützrolle das gleiche oder ein größeres
Verhältnis wie die Nuttiefe in der vorderein rolle zu deren Durchmesser hat. Bei
der Nuttiefe mit dem größeren Verhältnis dient die Stützwalze nicht nur zum Abstützen
der vorderen Rolle, sondern bringt diese in die gleiche Funktion wie die hintere
angetrebene Rolle. D.h. das Richtgut wird in diesem Fall nicht nur zwischen der
vorderen und der hinteren angetriebenen Rolle sondern auch zwischen der Stützrolle
und der vorderen Rolle gedehnt.
-
Vorteilhafterweise ist von der Stützrolle und der hinteren
angetriebenen
Rolle nach der Erfindung zumindest eine Rolle gegen die andere anstellbar, so daß
die beiden Rollen zum Einführen des Richtguts auseinandergefahren werden können.
Das Richtgut wird dann in einfacher Weise über beide Rollen gelegt bzw. um beide
Rollen in einem Bogen herumgeführt und die vordere Rolle auf das Richtgut gelegt,
so daß sie sich mit geringer Unterstützung von Hand oder einer entsprechenden Vorrichtung
zwischen die hintere angetriebene Rolle und die Stützrolle in ihre Betriebsstellung
bewegt. Danach werden die hintere und die vordere Rolle durch Anstellen von zumindest
einer der Rollen wieder soweit gegeneinander bewegt, daß sie einen geringeren Abstand
als der Durchmesser der vorderen Rolle haben.
-
In diesem Zustand kann die Richtmaschine unter der Voraussetzung,
daß zumindest eine ausreichende Umschlingung der hinteren angetriebenen Rolle gewährleistet
ist, anlaufen. Der endgültige Betriebszustand, in dem die vordere Rolle reibungsschlüssig
mit der hinteren angetriebenen Rolle und der Stützrolle läuft, stellt sich selbsttätig
ein.
-
Außerdem ist der hinteren angetriebenen Rolle zumindest eine Anpreßrolle
zugeordnet, die das Richtgut in die Nut der hinteren angetriebenen Rolle oder einer
anderen Rolle drückt. Dadurch wird auch bei kleinen Umschlingungswinkeln der für
einen Antrieb notwendige Zustand der Haftreibung zwischen Richtgut und Rolle erreicht.
-
Mit der Anpreßrolle wird eine einwandfreie und gleichbleibende Umschlingung
der hinteren angetriebenen
Rolle gewährleistet. Das wirkt sich besonders
dann vorteilhaft aus, wenn das Richtgut nach Verlassen der angetriebenen Richtmaschine
keiner Zugbeanspruchung mehr unterliegt, wie das beispielsweise bei Verwendung der
erfindungsgemäßen Richtmaschine für das Austrag-Ende eines den Draht in Windungen
legenden, rotierenden Legearmes eines Haspels der Fall sein kann.
-
Die erfindungsgemäße Richtmaschine ist für den Haspel besonders geeignet,
weil sie dem Draht beispielsweise eine genaue Krümmung geben kann und der Haspel
dann saubere, d.h. maßhaltige Windungen legt.
-
In der Zeichnung sind mehrere AusfUhrungsbeispiele der Erfindung dargestellt;
dabei zeigen Fi. 1 eine schematische Einzelansicht der Rollen einer erfindungsgemäßen
Richtmaschine, Filz 2 eine weitere Einzelansicht der Rollen nach Fig. 1, Fig. 3
die Rollen nach Fig. 2 in einer anderen Ansicht, Fig. 4 die Rollen nach Fig. 2 in
einer von Fig. 3 abweichenden äußeren Form des Rollenmantels, Fig. 5 das Einführeneines
Bandes in die erfindungsgemäße Richtmaschine nach den Fig. 1 bis 4, Fig. 6 die Verwendung
einer erfindungsgemäßen Richtmaschine bei einem Haspel,
Fig. 7 die
Richtmaschine in der Verwendung nach Fig. 6 in einer weiteren Ansicht.
-
Die erfindungsgemäße Richtmaschine besteht aus einer Stützrolle 1
und Rollen 2 bis 5. Die Rollen 2 und 3 sowie die Stützrolle 1 laufen reibungsschlüssig
miteinander und sind am Umfang mit umlaufenden Nuten 11, 21 und 31 versehen, die
bei symmetrischer Querschnittsform des Richtgutes am inneren Umfang dieselbe Breite
und Form haben. Wie die zugehörigen Rollen liegen auch die Nuten 11, 21 und 31 in
einer Ebene, so daß ein Band a in mehreren Schlingen durch die Nuten 11, 21 und
31 um die Stützrolle 1, die Rolle 2 und die Rolle 3 geführt werden kann. Infolge
ihres Reibungsschlusses haben die Stützrolle 1 und die Rollen 2 und 3 am Abwälzdurchmesser
3 Jeweils dieselbe Umfangsgeschwindigkeit, während sie am inneren Umfang der zugehörigen
Nuten unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen, da die Verhältnisse zwischen
der jeweiligen Nuttiefe und dem zugehörigen Rollendurchmesser unterschiedlich sind.
Im einzelnen ist das Verhältnis der wirksamen Nuttiefe twl in der Stützrolle 1 zu
deren Außendurchmesser D1 gleich dem Verhältnis der wirksamen Nuttiefe tw2 in der
Rolle 2 zu deren Außendurchmesser D2, das wiederum größer ist als das Verhältnis
der Nuttiefe tw3 in der Rolle 3 zu deren Außendurch messer D3.
-
Somit wird ein in der mit einem Pfeil 7 geRennzeichneten Richtung
zwischen die Stützrolle 1 und die Rollen 2 und 3 bewegtes Band a bei ausreichend
großer Umschlingung der Rollen 2 und 3 nicht nurinfolge der
Umschlingung
gebogen, sondern auch zwischen den Rollen 2 und 3 gedehnt, da sich die Rolle 3 in
Höhe der Richtgutachse S in der Nut 31 schneller bewegt als die Rolle 2 an entsprechender
Stelle. Die Umschlingung der Stützrolle 1 und der Rollen 2, 3 bzw. die Haftung des
Bandes a auf der Stützrolle 1 und den Rollen 2, 3 wird dabei durch einebesondere
Form der Nuten 11, 21 und 31 unterstützt. Die Nuten 11, 21 und 31 sind dazu als
Keilnuten ausgebildet, d.h. mit schwach geneigten Seitenwänden versehen, zwischen
denen sich das Band a ähnlich wie ein Keilriemen leicht einklemmt. Darüber hinaus
wird die Haftung des Bandes a auf der Rolle 3 nach Fig. 1 durch eine Rolle 4 gesteigert,
die das Band a mit ihrem Flansch 41 in die Nut 31 preßt. Die Rolle 3 dient vorzugsweise
als Antrieb für die erfindungsgemäße Richtmaschine und treibt dann mit dem Band
a die Rolle 2 und über die Rolle 2 die Stützrolle 1 an. Der Antrieb der erfindungsgemäßen
Richtmaschine ist nicht allein auf die Verwendung der angetriebenen Rolle 3 beschränkt,
sondern kann durch einen gemeinsamen oder einzelnen Antrieb der Rollen 1, 2 und
der Anpreßrolle 4 unterstützt werden oder auch allein aus einem gemeinsamen oder
einzelnen Antrieb der Rollen 1, 2 und der Anpreßrolle 4 bestehen, Außerdem kann
das Band a gezogen werden, so daß für keine der Rollen 2, 3 oder 4 oder die Stützrolle
1 ein Antrieb erforderlich ist.
-
Die axiale Führung der Rolle 2 übernehmen bevorzugt zwei Bunde 22
nach Fig. 3, oder die Rollen 2, 3 und die Stützrolle 1 sind an zieren Berührungs
oder Laufflächen nach Fig. @ bevorzugt derart konisch ausgebil
det,
so daß sie sich bereits bei geringem Anpreßdruck selbsttätig zentrieren, d.h. aufeinander
und bei entsprechender Anordnung der Nuten 11, 21 und 31 auf die Nuten 11, 21 und
31 ausrichten. Die Laufflächen der angetriebenen Rolle 3 und der Stützrolle 1 sind
dazu Jeweils in gleicher Weise mit zwei verschiedenen Neigungen, mit einem beispielsweise
zur Längsachse der zugehörigen Rolle positiv und einem negativ geneigten Teil versehen,
während die Lauffläche der gleichzeitig mit der angetriebenen Rolle 3 und der Stützrolle
1 reibungsschlüssig laufende Rolle 2 dazu in umgekehrter Weise mit einem zur Rollenlängsachse
negativ und einem positiv geneigten Teil versehen ist.
-
Der zum Zentrieren der Rollen 2, 3 und der Stützrolle 1 erforderliche
Anpreßdruck wird durch eine besondere Anordnung der Rollen 2 und 3 und der Stützrolle
1 erreicht; und zwar stützt sich die Rolle 2 während des Betriebes an der angetriebenen
Rolle 3 und der Stützrolle 1 ab, indem die Stützrolle 1 und die angetriebene Rolle
3 einen Abstand voreinander haben, der kleiner als der Außendurchmesser der Rolle
2 ist, und die Rolle 2 von einer zwischen der angetriebenen Rolle 3 und der Stützrolle
1 von dem Band a gebildeten Schlinge umgeben wird. Infolge der Spannung, die in
dem jeweils die Schlinge bildenden Teil des Bandes a herrscht, wird die Rolle von
dem Richtgut a gegen die angetriebene Rolle 3 und die Stützrolle 1 gezogen.
-
Entsprechend ihrer besonderen Anordnung sind die angetriebene Rolle
3 und die Stützrolle 1 jeweils mit einer besonderen Axial- und Radiallagerung zur
Aufnahme der
während des Richtens auftretenden Kräfte versehen.
Die Rolle 2 ist demgegenüber nur in einer leichten Halterung 8 gelagert, da die
an ihr während des Betriebes auftretenden Axial- und Radialkräfte durch die angetriebene
Rolle 3 und die Stützrolle 1 aufgenommen werden. Die Halterung 8 hat im wesentlichen
die Aufgabe, erstens die Rolle 2 solange zu halten wie sich kein Band a zwischen
den Walzen 2, 3 und der Stützrolle 1 befindet und zweitens das Einführen des Bandes
a zwischen die Rollen 2 und 3 und die Stützrolle 1 zu erleichtern0 Nach Inbetriebnahme
der Richtmaschine kann die Halterung 8 entfernt werden.
-
Zum Einführen des Bandes a zwischen die Rollen 2 und 3 und die Stützrolle
1 wird der Abstand zwischen der angetriebenen Rolle 3 und der Stützrolle 1, die
dazu in nicht dargestellter Weise anstellbar angeordnet sind, soweit vergrößert,
daß die Rolle 2 beispielsweise mit Hilfe einer Spindel bei horizontal angeordneten
Rollen 2 und 3 und horizontal angeordneter Stützrolle 1 bis über die angetriebene
Rolle 3 und die Stützrolle 1 angehoben wird. In diesem Zustand wird das Band in
die Nuten 11 und 31 der angetriebenen Rolle 3 und der Stützrolle 1 gelegt, außerdem
in der Nut 31 um die Rolle herumgeführt und zwischen die angetriebene Rolle 3 und
die Rolle 4 gesteckt. Danach wird die Rolle 2 auf das Band a abgesenkt und soweit
zwischen die angetriebene Rolle 3 und die Stützrolle 1 gedrückt, bis sie ihre Betriebsstellung
oder annähernd diese Betriebsstellung erreicht hat. Dann wird der Abstand zwischen
der angetriebenen Rolle 3 und der Stützrolle 1 vorzugsweise durch Anstellen der
Rolle 1 auf das zum Betrieb
erforderliche Maß verringert, d.h.
dann werden die angetriebene Rolle 3 und die Stützrolle 1 in ihre Betriebsstellung
gebracht. Anschließend wird die Richtmaschine in Gang gesetzt und dem Band a nach
der Erfindung eine über die Länge des Richtgutes gleiche und gleichbleibende Spannungsverteilung
erteilt.
-
Das Band a besitzt nach Verlassen der angetriebenen Rolle 3 eine gewisse
Krümmung, die sich aus den herrschenden Spannungsverhältnissen ergibt. Für den Fall,
daß eine bestimmte Krümmung des Bandes a gewünscht ist oder das Band die Richtmaschine
gerade verlassen soll, sind den Rollen 2, 3 und 4 und der Stützrolle 1 die weiteren
Rollen 5 nachgeordnet. Die Rollen 5 geben dem durchlauf enden Band a die gewünschte
Krümmung oder richten das Band gerade. Dabei können die Rollen 5 gesondert angetrieben
werden oder ist der Antrieb der Rollen 1 bis 3 so stark ausgelegt, daß er bei ausreichender
Eigensteifigkeit des Bandes a auch den Durchlaufwiderstand zwischen den Rollen 5
überwindet0 Zum Richten von Bändern a verschiedener Formate sind unterschiedliche
Rillenformen erforderlich. Deshalb sind zumindest die Rollen 1 bis 3, die ii Ausftihrungsbeispiel
Jeweils einstückig ausgebildet sind, auswechselbar angeordnet. Durch Verändern der
wirksamen Tiefe tW2 der Walze 2 und durch Änderung ihres Außendurchmessers lassen
sich die Verformungen bzw. Dehnungen und Biegungen des Richtgutes den Erfordernissen
unterschiedlicher Werkstoffe anpassen ohne daß es notwendig wäre, in Jeden Fall
auch die Rollen 1 und 3 aussuwoch8eln.
-
Der erfindungsgemäßen Richtmaschine ist im Bedarfsfall eine Schere
oder ein Haspel nachgeordnet. Dabei ist der Antrieb der Richtmaschine in bevorzugter
Ausführung so gestaltet, daß nach dem Richten einer vorgewählten Länge des Werkstückes
der Antrieb stillgesetst, oder die Austraggeschwindigkeit soweit vermindert wird,
daß der Draht durch eine feststehende Schere genau auf Länge abgeschnitten werden
kann. Andererseits kann die erfindungsgemäße Richtmaschine, wie in Fig. 5 und 6
dargestellt, selbst den Teil eines Haspels bilden, Nach Fig. 5 und 6 bildet die
erfindungsgemäße Richtmaschine das Austrag-Ende eines rotierenden Legearmes 10 eines
bekannten Haspels 9, der Draht b in Windungen W legt. der Haspel g besteht im wesentlichen
aus dem rotierenden und als Scheibe ausgebildeten Legt arm 10, mehreren Umlenkrollen
11, der erfindungsgemäßen Richtmaschine und einem leicht konischen, fest angeordneten
Dorn 12. Der Haspel 9 ist dabei so angeordnet, daß die Drehachse seines Legearmes
10 und die Längsachse seines Dornes 12 zusammenfallen. Im Betrieb wird dem Haspel
9 der Draht b genau auf der Drehachse des Legearmes 10 zugeführt, durch die in dem
Legearm 10 angeordneten Umlenkrollen 11 aus der Drehachse herausgeführt und zu der
erfindungsgemäßen, aus Rollen 15, 16, 17 und 18 bestehenden Richtmaschine am Austrag-Ende
des Legearmes gelenkt. Die Rollen 15, 16, 17 und 18 sind dabei bis auf dem Draht
b entsprechend ausgebildeten Nuten identisch mit den Rollen 1 bis 3 und 5 nach Fig.
1 bis 4; sie geben dem Draht b eine bestimmte Krümmung, so daß er sich bei rotierendem
Legearm 10
ohne erneute plastische Biegung um den Dorn 12 legt.
-
Das ist erforderlich, damit die durch den Legearm 10 gebildeten Drahtwindungen
leicht von dem Dorn 12 in eine Sammeleinrichtung oder auf ein Förderband fallen
können und bei Entlastung weder in radialer noch in axialer Richtung auffedern,
d.h. ihre auf dem Dorn vorliegende Kreisringform ohne Anwendung von Bindekräften
beibehalten.