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Vorrichtung zur Bestimmung der Qualität drahtförmiger Körper Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Qualität drahtförmiger Körper mittels
Bestimmung der Kraft, welche bei einer vorbestimmten Dehnung des drahtförmigen Körpers
sich einstellt, die mit einer Differenzrolle und einer Umlenkrolle arbeitet, wobei
die auf eine der Rollen ausgeübte Kraft gemessen wird. Bei einer solchen bekannten
Vorrichtung (DT-AS 2 129 323) wird zur Messung der Dehnkraft außer den zwei verbundenen
Rollen der Differenzrolle eine Umlenkrolle verwandt, die auf einem schwenkbar gelagerten,
unter Wirkung einer Feder stehenden Hebel angeordnet ist.
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Bei der bekannten Vorrichtung ist der als Dehnkraft gemessene Wert
außer von der Drahtqualität und der auf den Draht einwirkenden Zugkraft der Abzugsvorrichtung
noch von der Auslenkung infolge der Kraftmessung abhängig. Hierdurch werden die
Verhältnisse beim Einsatz der Vorrichtung für Draht zu oder Drahtglühanlagen in
der Praxis zu unübersichtlich. Falls man Drähte mit einem anderen Durchmesser, einer
anderen Zusammensetzung oder Vorbehandlung prüfen will, ist dann weiterhin in der
Praxis hinderlich, daß andere Rückstellfedern am Hebelarm für die Kraftmessung anzubringen
sind. Außerdem bildet die beschriebene Vorrichtung ein
mechanisch
schwingfähiges Gebilde. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß diese Schwingungen
für die Messung äußerst störend sind. Sie können durch eine mechanische Bedämpfung
vermindert werden. Allerdings leidet dann die Ansprechgeschwindigkeit der Vorrichtung
darunter.
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Soll das Meßsignal in elektrischer Porm vorliegen, muß zusätzlich
noch ein mechanisch-elektrischer Wandler (z.B.
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Wegaufnehmer) hinzugefügt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln,
die es gestattet, zum Elastizitätsmodul in fester Beziehung stehende Charakteristika
für die Drahtqualität zu erfassen. Solche Werte sind beispielsweise die elektrische
Leitfähigkeit # , die Bruchdehnung
, also die Zugkraft bei Bruch, sowie die Streckgrenze
zwischen elastischer und plastischer Verformung.
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Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht nach der Erfindung darin,
daß an der Halterung einer der Rollen eine Kraftmeßdose angeordnet ist und daß den
Rollen eine Zugmeßvorrichtung zugeordnet ist. Hierdurch ändert sich die im System
der Vorrichtung enthaltene Drahtlänge während des Meßvorganges nicht, weshalb die
Bedingungen der Hook'schen-Gleichung
erfüllbar sind. Hierbei sind: ## der Umfangsunterschied bei der Differenzrolle;
1 die Drahtlänge in der als System aufgefaßten Vorrichtung; F die gemessene Dehnkraft;
q der Drahtquerschnitt; E der Elastizitätsmodul,
wobei außerhalb
des Hook'schen-Bereiches dieser Elastizitätsmodul empirisch ermittelt werden könnte.
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Wesentlich ist weiterhin, daß durch die Zugmeßvorrichtung sicherzustellen
ist, daß die Vorrichtung schlupffrei arbeitet, weshalb reproduzierbare Werte erfaßt
werden.
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Wenn die Zugmeßvorrichtung in Arbeitsrichtung vor den Rollen angeordnet
ist, kann der Draht in seiner Qualität am Ausgang der Vorrichtung erfaßt werden.
Die sich durch die vorbestimmte Dehnung des Drahtes in der Vorrichtung allenfalls
ergebenden Eigenschaftsänderungen werden sonach berücksichtigt.
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Die Zugmeßvorrichtung kann günstigerweise aus zumindest einer Umlenkrolle,
an deren Halterung eine Kraftmeßdose angeordnet ist, bestehen. Hierdurch erzielt
man auch in der Zugmeßvorrichtung den Vorteil einer in der Praxis weglosen Kraftmessung.
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Die Vorrichtung bietet weiter den Vorteil, daß die Kraftmeßdose der
Zugmeßvorrichtung mit ihrem Ausgang über eine Leitung mit einem Verstärker und einem
auf die Abzugsvorrichtung einwirkenden Regler verbunden werden kann.
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Hierdurch kann man automatisch in einem schlupflosen Arbeitsbereich
der Vorrichtung arbeiten.
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Die Zugmeßvorrichtung kann verständlicherweise entfallen, wenn die
Einhaltung einer Zugkraft in einem schlupffreien Bereich durch andere Mittel, beispielsweise
die Abzugsvorrichtung selbst, sichergestellt sein sollte.
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Die Erfindung soll nun anhand eines in der Zeichnung grob schematisch
wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert werden: In Figur 1 ist eine
Vorrichtung zur Bestimmung der Qualität drahtförmiger Körper in perspektivischer
Ansicht dargestellt.
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In Figur 2 ist ein Diagramm wiedergegeben, in dem auf der Abszisse
die von der Zugmeßvorrichtung ermittelte Zugkraft und auf der Ordinate die Dehnkraft
aufgetragen ist.
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In Figur 3 ist ein Diagramm dargestellt, das empirisch gewonnen werden
kann und es ermöglicht, die erfaßte Dehnkraft in Charakteristika für die Drahtqualität
umzusetzen, wozu auf der Abszisse die Dehnkraft und auf der Ordinate die gewünschten
Charakteristika, beispielsweise die Leitfähigkeit, die Bruchdehnung sowie die Streckgrenze
aufgetragen sind.
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Die Vorrichtung nach Figur 1 besteht im wesentlichen aus einer Differenzrolle
1 aus zwei gekoppelten Rollen unterschiedlichen Durchmessers und einer Umlenkrolle
2, an deren Halterung 3 eine Kraftmeßdose 4 angeordnet ist. Eine solche Kraftmeßdose
an sich bekannter Art ermöglicht es, Kräfte praktisch wegfrei zu messen. Zugeordnet
ist eine Zugmeßvorrichtung 5, die im Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einer
Umlenkrolle 6 und einer Halterung 7 für die Umlenkrolle sowie aus einer an der Halterung
7 angeordneten Kraftmeßdose 8 besteht. Im Ausführungsbeispiel sind weitere Umlenkrollen
9 und 10 für die Zugmeßvorrichtung vorgesehen, die auch durch andere Führungshilfen
ersetzt sein können.
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Wesentlich ist lediglich, daß der zwischen den Achsen der Rollen 10,
6 und 9 eingeschlossene Winkel konstant
ist und die Kraftmeßdose
8 auf diese Drahtführung abgestimmt ist. Im Ausfuhrungsbe ispiel entfällt die Abstimmung
der Kraftmeßdose 4, da der zur Rolle 2 ein- und auslaufende Draht in etwa parallel
geführt ist.
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Die Halterung 3 ist um die Lagerung 11 und die Halterung 7 um die
Lagerung 12 beweglich. Stützen für die Kraftmeßdosen 4 und 8 zur Montageplatte 13
sind mit 14 und 15 bezeichnet. Durch das System der Vorrichtung ist ein in Pfeilrichtung
16 durchlaufender Draht 17 geführt. Anstelle eines Drahtes mit annähernd rundem
Querschnitt kann verständlicherweise auch bei geeignet ausgebildeten Führungen ein
bandförmiger oder profilförmiger Körper in die Vorrichtung eingelegt werden.
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Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist die Zugmeßvorrichtung 5 in
Arbeitsrichtung der Rollen 1 und 2 vor diesen angeordnet.
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Um für den Betrieb der Vorrichtung schlupffreie Arbeitsbereiche einmal
festlegen zu können, kann man empirische Aufzeichnungen nach Figur 2 vornehmen:
Wenn man auf der Abszisse für einen Draht mit bekanntem Durchmesser und bekannter
Qualität die mit der Kraftmeßdose 8 der Zugmeßvorrichtung 5 gemessenen Zugkräfte
und auf der Ordinate die mit der Kraftmeßdose 4 gemessenen Dehnkräfte aufträgt,
so liegt ein schlupffreier Bereich dann vor, wenn bei Änderung der Abzugskraft,
also der Zugkraft, die Werte in etwa auf einer Geraden liegen. So sind im Diagramm
nach Figur 2 mit der Abszisse 18 und der Ordinate 19 für einen bestimmten Durchmesser
empirisch gewonnene Geraden 20, 21, 23 und 24 für Drähte mit zunehmender Härte,
je höher die Gerade im Diagramm liegt, eingezeichnet. Prinzipiell läßt sich feststellen,
daß
Rollen mit V-förmiger Führung schon bei Abzugskräften schlupflos arbeiten können,
bei denen Rollen mit flachem Profil noch nicht schlupffrei arbeiten. Andererseits
wird die Schlupfgefahr mit steigender Abzugskraft geringer.
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Wenn die Vorrichtung nach Figur 1 in einem Arbeitsbereich betrieben
wird, bei dem die Schlupffreiheit sichergesteilt ist, kann man anhand von Diagrammen
nach Art der Figur 3 die als Maß für die Drahtqualität gemessene Dehnkraft in gewünschte
Drahtcharakteristika übersetzen. In Pigur 3 ist auf der Abszisse 25 die Dehnkraft
F aufgetragen und die Ordinate 27 ist beispielsweise in der elektrischen Leitfähigkeit
# , der Bruchdehnung % sowie der Streckgrenze ## geeicht. Die empirisch ermittelten
Geraden 28, 29 und 30 geben für Drähte mit wachsendem Durchmesser - von der Kurve
28 bis zur Kurve 30 - die Übersetzung der gemessenen Dehnkraft wieder, indem man
beispielsweise auf der Geraden 29 zu einer Dehnkraft mittels der Projektionslinien
26 und 31 den zugehörigen ## -Wert findet. Andererseits ist es umgekehrt möglich,
die Anlage, in der die Vorrichtung eingesetzt ist, so zu betreiben, daß Draht einer
bestimmten Qualität erzielt wird.
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4 Patentansprüche 3 Figuren