DE2732681A1

DE2732681A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen transport von draht durch einen behandlungsraum

Info

Publication number: DE2732681A1
Application number: DE19772732681
Authority: DE
Inventors: Gabor Koreny
Original assignee: Ruthner Industrieanlagen AG
Current assignee: Ruthner Industrieanlagen AG
Priority date: 1976-07-22
Filing date: 1977-07-20
Publication date: 1978-01-26
Also published as: FR2359059B1; AT350364B; SE423528B; FR2359059A1; JPS5344464A; SE7708393L; ATA539676A

Description

18. Juli 1977 MERTENS & KEIL

,; Ö3 FO D7 PATENTANWÄLTE

ο Frankfurt am Main

RUTHNER Industrieanlagen-Aktiengesellschaft in Wien (Österreich)

Vorrichtung zum kontinuierlichen Transport von Draht durch einen Behandlungsraum

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Transport von Draht durch einen Behandlungsraum, bestehend aus einen oder mehreren im wesentlichen walzenförmigen, um die eigene Achse drehbaren Stützkörpern, die der Draht in Form einer stehenden, in sich selbst fortbewegenden, schraubenlinienähnlichen Wicklung in ihrer Gesamtheit umhüllt, sowie Zu- und Abführeinrichtungen für den Draht, die diesem auch den notwendigen Zug vermitteln, mit einer oder mehreren kraftschlüssig drehbar mit den Stützkörpern verbundenen Rollen.

Im folgenden wird der Ausdruck "Draht" im allgemeinen Sinn verwendet und schließt alle Arten von lang gestrecktem Material mit einer im wesentlichen gleichförmigen Quersclinxttsgestalt ein, gleichgültig, ob diese nun wie der übliche Draht ein Kreis oder eine andere Querschnittsform besitzt.

Bei den bekannten, kontinuierlichen physikalischen oder chemischen Behandlungen von Draht ist man an bestimmte verfahrensbedingte Verweilzeitea im Behandlungsraum gebunden. Dadurch kommt man bei

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ökonomisch vertretbaren Durchsätzen und urantgeschwindigkeiten unter Umständen zu mehreren hundert iietern Draht, die in einen Behandlungsraum untergebracht werden müi-ten, wollte man den Draht in einer einzigen Ader behandeln.

Un die Länge einer Behandlungsani agc dennoch kurz zu halten, ging nan schon früher daran, diese erforderliche Drahtlänge durch oftmaliges Umlenken in einem kleineren Behandlungsraum unterzubringen oder den Draht in schraubenlinienfürmigen Wicklungen durch den Behandlungsraum zu trans port i eren.

Die erste Art dieser Vorrichtungen, bei v/elcher der Draht mit Hilfe einen Wicklers oder Spulers durch den (die) Behandlungsraum(räume) gezogen wird, und die durch die notwendige Verweilzeit ·. nd Durchziehgeschvindigiceit bestimmte Drahtlänge durch oftmaliges Umlenken des Drahtes über sich frei drehende Umlenkrollen erzielt wird, ist antriebstechnisch betrachtet am wenigstens problematisch.

Der liöglichkeit einer beliebigen Durchsatzsteigerung bzw. der Durchziehgeschwindigkeit-Erhöhung durch Vervielfachung der Umlenkungen ist dennoch eine Grenze gesetzt, da das ständige Hin- und Herbiegen des Drahtes seine physikalischen Eigenschaften ungünstig beeinflußt. Außerdem führt die Erhöhung der Uralenkungszahl zur wesentlichen Vergrößerung der zum Umlenken des Drahtes notwendige, sich bei jeder Umlenkung addierende Zugkräfte und

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verursacht eine übermäßige Abnützung der Laufflächen und Lagerungen der Umlenkrollen.

Diese Nachteile sind bei der Behandlung von hociifesten Stahldrähten besonders unangenehm und verhindern mitunter den hochgesetzten Qualitätsforderungen nachzukommen.

Die zweite Art der einadrigen Anlagen ermöglicht es, die notv/endige Drahtlänge in Form von v/icklungen oder v/endeln im engsten Raum, sehr platzspai'end unterzubringen und diese mittels angetriebenen Stutzkörpern, Trommeln od. dgl. schonend durch die Behandlungsräume zu transportieren. Diese Vorrichtungen ermöglichen durch hohe Durchziehgeschwindigkeiten große Durchsätze, wobei die physikalischen Eigenschaften des Drahtes im wesentlichen nicht verändert v/erden, aber der Antrieb und die drehzalil- bzw. drehmomentwaage Abstimmung der angetriebenen Transportelemente, wie Stützkürper, Trommeln od. dgl., stellen nach v/ie vor ein ernstes Problem dar, welches bisher technisch-wirtschaftlich noch nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche durch die optimale Ausnützung des zur Verfügung stehenden Behandlungsraum-Volumens, ohne auf die physikalischen Eigenschaften des Drahtes im wesentlichen einzuwirken, imstande ist, bei geringem Platzbedarf und kurzer Anlagenlänge groke Durchsätze zu erzielen, und einen kontinuierlichen Drahttransport durch den (die) Behandltmgsraum(räume) ohne aufwendigen Antrieb und

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komplizierte steuerung der Trommeln oder ütützkürper, sondern mittels eines von einen oluieliiu vorhandenen Wickler bzw. einer './eiterverarbeitungsvorrichtung erzeugten Zuges zu erwirken.

Dieses Ziel wird bei einer Vorrichtung der eingangs erv/üiinten Art dadurch erreicht, dau eriindungsgenüß der kegelstumpfformige iiittelteil eier ausgangsseitigen liolle einen Heigungsv/inkel gleicii oder kleiner dem maximalen llaf treibungswinkel Draht/liolle aufweist.

./eitere einzelheiten eier Erfindung werden an Hand der zeiclinung näher erläutert, in welcher ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaijen Vorrichtung schematisch dargestellt ist. lis zeigen I-'ig. 1 eine erste /aisführungsform der Vorrichtung in Seitenansicht und teilweise Schnitt, Fig. 1 a eine scuaubildliche Darstellung der ürahtfülirung bei der Vorriclitung nach l'ig. 1, l-'ig 2 eine zv/eite Ausfüiirungsforr.i der Vorrichtung in schaubildlicher ijarstellung und Kig. 3 ein oiagra^un für deii verlauT der zugkraft im üx'aht wälirend seiner Führung durch die erf induags— geraume Vorrichtung.

Die Vorrichtung v/eist einen ütützkörper 1 sov/ie eine mit diesen zusammenarbeitende Rolle 2 auf, welche den vom ütützkörper 1 ablaufenden Draht / aufnimmt und zur Külxrung desselben eine in der Aufnalu.ierichtung stetig zunehmenden Durcluuesser aufweisende Fülirungsfläche 8 besitzt, üowohl der ütützkürper 1 als auch die Rolle 2 sind frei drehbar gelagert, miteinander jedoch antriebsweise verbunden. Bei der Ausfülirungsform der Vorrichtung nach Fig· 1 bildet die Rolle 2

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einen Bestandteil des Stützkörpers 1 und befindet sich koaxial angeordnet an seiner Einlaufseite, wobei die Auflaufseite der Rolle 2 an den Stützkörper 1 anschließt und eine Umlenkrolle 3 den vom Stützkörper 1 ablaufenden Draht / zur üolle 2 zurückführt.

Der Stutζkörper 1 kann beliebig ausgeführt sein, besitzt aber vorzugsweise die in der OE-PS 321

oder in der üE-PS (A 993/74) beschriebene

Form. Demnach v/eist der Stützkörper 1 einlaufseitig eine Ziehscheibe 4 und ablauf seitig üemmkörper 5 auf, von denen beispielsweise zwei diametral gegenüberliegend auf Gleitleisten 6 angeordnet eine Auflockerung der Drahtwindungen verhindern, v/obei die Gleitleisten C in beliebiger Anzahl in V/inkelabstünden voneinander angeordnet das Tragen und Führen der Windungen des Drahtes / oline Abschirmen deren Innenseite von den zuströmenden üehandlungsniedien besorgen.

Es ist bekannt, daß bei derartigen Vorrichtungen ζιυΛ kontinuierlichen Uilden und Transportieren einer schraubenförmigen Jicklung um einen Stützkörper der Draht von einer Ablauf- oder Vorbehandlungsvorrichtung unter Zug uittels Drehen des durch Antriebsund Krai ^übertragungselemente (Motoren, Zalinrüder, Ketten usv/.) angetriebeneu Stützkörpers auf derselben aufgewickelt v/ird. Um den kontinuierlichen Betrieb aufrecht zu erhalten, v/ird der Draht gleichzeitig zum Aufwickeln auf den Stützkörper von diesem auch abgezogen, wobei darauf besonders zu achten ist, daJ beide Vorgange synchron zueinander erfolgen, um eine Auflockerung oder fest Zusammenziehen der sicli um den Stützkörper befindlichen Drahtwicklung zu vermeiden.

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Auch aus diesem Grunde ist es in der Praxis nicht möglich, einen eine größere Drahtwicklung fülirenden Stützkörper durch direktes Abziehen des um um befindlichen Drahtes störungsfrei in Rotation zvi versetzen.

Aufgrund dieser Überlegungen wird der von der Ziehscheibe 4 unter dem Zug S₁ gewickelte Draht 7 vom Stütakörper 1 unter dem Zug S₂ abgezogen, welcher so ausgelegt ist, daii die Wicklung um den Stützkörper 1 sich weder auflockern noch fest zusar.unenziehen kann und über die Umlenkrolle 3 auf die Führungsfläche 8 gelenkt wird.

Da zum Umlenken des Drahtes zusätzliche Kraft erforderlich ist, erhöht sich S₂ auf S₂ ¹, und kann mit entsprechender zahl von Umschlingungen des auf die Rolle 2 gelenkten Drahtes 7 auf Grund des Gesetzes der Seilreibung (S₁ ¹ = S₂ ¹ . e/¹¹ ) erhöht werden, wobei "e" den natürlichen Logarithms, " λχ" den Reibwert zwischen Draht und Rolle und W den Umschlingungswinkel bezeichnet.

Die mit der Führungsflache 8 versehene Rolle 2 ermöglicht nicht nur den kraftschlüssigen Antrieb des Stützkörpers 1 durch den auf sie gelenkten und von ihr mit einer Wickel- oder Weiterverarbeitungsvorrichtung abgezogenen Drahtes 7, sondern regelt selbsttätig den Zug S₂ zwischen bestimmten Grenzen.

Demnach weist die Führungsfläche 8 einen Neigungswinkel β auf, welcher zweckdienlicherwexse etwas kleiner ist als der Reibungswinkelf?), dessen Wert aus dem Zusammenhang (^ = arc tgyu) zu entnehmen ist·

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Wird die Rolle 2 auf der bereits beschriebenen Art in Drehung versetzt, läuft der vom Durchmesser D» des Stützkorpers 1 über die Umlenkrolle 3 auf den Durchmesser D' der Führungsfläche 8 auf, v/elcher in diesem Moment grüßer wird als D₂. Der Zug S,j erhöht sich dadurch und die daraus resultierenden Kr elf te drücken die Umschlingungen des Drahtes 7 der konischen Fülirungsf lache 8 entlang, Richtung Ablaufsteile auf einen kleineren Durchmesser wieder hinunter.

Da die windungen der sich auf dem Stützkürper 1 befindlichen Drahtwicklung meistens nicht den gleichen, vom Durclimesser D₂ abhängigen Umfang aufweisen, ändert sich der Zug S₂ ¹ ständig zwischen bestimmten Grenzen, folglich v/andern die Umschlingungen des Drahtes / auch ständig der Fülirungsf Iac he 8 entlang. Verringert sich der zug S₂ ¹, wandern die Umschlingungen auf einen größeren Durchmesser der Führungsfläche 0 hinauf, beim Steigen des Zuges dagegen werden sie auf einen kleineren liinunter gedrückt.

Diese Art der Regelung läiit sich auch mit einer bestimmten Progressivität ausführen, indem der Neigungsv/inkel lh derPülirungsf lache 8 mit steigendem oder fallendem Durclimesser vergrößert bzw. verkleinert, also der kegelstumpfförmige Mittelteil 8 über Kehlen 10 gerundet wird, die in Endscheiben 11 übergehen.

Es ist möglich, mit richtiger Auslegung der erwähnten Werte Drähte verschiedener Stärke und Beschaffenheit mit derselben Vorrichtung durch den Behandlungsraum zu befördern. Bei sehr verschiedentliehen Drahtmaterialien empfiehlt sich eine Mehrzahl

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Rollen 2 mit melireren, verschiedene Neigungswinkeln bzw. Radien aufweisende Fülirungsflachen zu versehen.

Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene konstruktive Abänderungen bezüglich Foma und Anordnung des Stützkürpers 1 und der Rolle 2 vorgenommen werden. Go besteht, wie Fig. 2 zeigt, die iiögliclikeit, die Rolle 2 getrennt von Stützkörper 1 und auch achsversetzt zu diesem anzuordnen. In diesem Falle um., jedoch der Stützkörper 1 mit der Rolle 2 z.B. durch einen Ketten- oder Riementrieb D antriebsweise verbunden sein, wobei die beiden Teile 1,2 vorzugsweise mitgieicher 'Jinkelgeschwindigkeit umlaufen. Hierbei kann auch die Umlenkrolle 3 entfallen, wenn die Anordnung der Rolle 2 so getroffen ist, daß sie den vom Stützkürper 1 ablaufenden Draht 7 unmittelbar übernehmen kann. Der Stützkürper 1 seinerseits kann als Manteltrommel mit in diese allenfalls eingesetzten harten, vorzugsweise axial verlaufenden und über die iiantelflache teilweise vorstehenden Oleitleisten ausgeführt sein, wobei die Hei.Uiikörper allenfalls entfallen können, falls die Umlenkrolle 3 bzw. die Rolle 2 so angeordnet ist, da;J eine gewünschte './ickellänge des Drahtes am Stützkörper durch die Lage der Rolle 3 bzw. 2 zum Stützkörper gesichert ist.

I3ei beiden Ausftüirungsbeispielen wird der Zug, der in den einzelnen urahtabscimitten vorhanden ist, etwa den im Diagramm nach Fig. 3 dargestellten Verlauf annehmen.

Genauso ist es möglich, den Stützkörper 1 mit der Rolle 2 beidseitig zu lagern, oder die Lage-

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rung ii.i Inneren des Stützkörpers 1 unterzubringen, wobei das Verhindern des Eindringens des Behandlungsmediums in die Lagerung beispielsweise auch durch einleiten von './asser als Schmiermittel über ein nit einem überlauf versehenes Ausgleichsgefäß erfolgen kann.

Schließlich besteht die liöglichkeit, den walzenkörper 1 nach Fig. 1 in mehrere, z.B. fünf walzenförmige Stützkörper mit einer mit diesem auflaufseitig starr verbundenen Rolle aufzulösen, die frei drehbar um parallele Achsen, mit diesen ringförmig oder genauer in Form eines regelmäßigen Fünf ecks fix gelagert sein können. Der Draht wird, die Gesamtheit aller fünf stützkörper umhüllend, unter einer gewissen zugspannung an einem Ende aufgegeben und wälirend der ersten V/indung auf jeder der fünf v/alzen ein wenig nach dem anderen Ende hin geschoben, uabei wird ein Großteil der anfänglichen Zugspannung des Drahtes abgebaut und in ein negatives, den Stützlcürpern mitgeteiltes Drehmoment umgesetzt. Daher kann die nunmehr relativ lockere Wicklung annähernd kreisförmig, und durch von windung zu v/indung weit er gegebenen Berülirungsdruck achsparallel nach dem Drahtabiaufende in Summe also einer Schraubenlinie angenähert bewegt v/erden. Auf der AbI auf sei te wird der Draht von der ./icklung abgehoben und über eine Umlenkrolle auf eine der liollen der Stützkörper aufgegeben, von dort z.i3. nach Umschlingung durch eine volle V/indung auf die zweite der liollen usw., bis er schließlich von der letzten mit etwas höherem Zug als anfangs abgezogen v/ird. Durch die Profilierung und die

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Art der Umschlinguiig der Rollen wird erreicht, da., der Draht denselben mit einem eingestellten Reibungs-Kraft Schluß jeweils einen Teil jener Zugspannung in Korm von Drehmoment abgibt, die er ausgangsseitig empfängt. Der Vorgang ist also dai eingangsseitigen in gewissem Sinne entgegengesetzt. Jetzt steigt in Draht-Bewegungsrichtung v/ieder der Zug an, und das den Rollen mitgeteilte Drehmoment ist positiv in Richtung der sich drehenden Rollen und Stützkörper. Die entgegengesetzten Drelmomente der Stützkürper v/erden also in Summe von den antreibenden Rollen in Summe kompensiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mannigfaltig Verwendung finden. So kann die Vorrichtung wit Vorteil in direkter Verbindung mit einer Ziehmaschine als Vor- oder Nachbehandlung bzw. vor dem letzten Ziehstein als Schlußbehandlung eingesetzt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, aus mehreren Einheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine komplette Behandlungsreihe zusammenzustellen, oder diese mit Behandlungsvorrichtungen bzw. Maschinen anderer Art zu kombinieren.

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Claims

MERTENS & KEIL

PATENTANWÄLTE

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Transport von Draht durch einen Behandlungsraum, bestehend aus eine.i oder mehreren im wesentlichen walzenförmigen, um die eigene Achse drehbaren Stützkörpern, die der Draht in Form einer stehenden, in sich selbst fortbewegenden, scliraubenlinienähnlicheii V/icklung in ihrer Gesamtheit umhüllt, sowie Zu- und Abführeinrichtungen für den Draht, die diesem auch den notwendigen Zug vermitteln, mit einer oder mehreren kraftschlüssig drehbar mit den Stützkörpern verbundenen Rollen, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpfförmige Mittelteil (8) der ausgangsseitigen Rolle (2) einen Neigungswinkel (ß) gleich oder kleiner dem maximalen Haftreibungswinkel (5 ) Draht/Rolle aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpfförnige Mittelteil (8) über abgerundete Kehlen (10) beiderseitig mit an sich bekannten Endscheiben (11) verbunden ist, deren gegenseitiger Abstand einen Umschlingungswinkel (\ vorsieht, welcher der Bedingung S₁' = S₂».e /* genügt wobei S₁' den Ausgangszug des Drahtes bei der Rolle (2), S · den Eingangszug des Drahtes bei der Rolle (2), e die Basis des natürlichen Logarithmus, mx den Reibungskoeffizienten und c/L den Umschlingungswinkel zwischen Draht und Rolle (2) bedeuten.

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