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Verfahren zum Schopfen und Probenschneiden an mit hoher
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Geschwindigkeit laufendem Walzgut sowie Anlauf- oder Durchlauftrommelschere
zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schopfen und
Probenschneiden an-mit hoher Geschwindigkeit laufendem Walzgut, wie bspw. Feinstahl
und Draht, mittels einer Anlauf-oder Durchlauftrommelschere und befaßt sich außerdem
mit einer Anlauf- oder Durchlauftrommelschere zur Ausübung dieses Verfahrens.
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Beim Walzen von Feinstahl und Draht ist es notwendig, das vordere
und das hintere Ende jeder Walzader zu schopfen, um die sich dort ergebenden, unbrauchbaren
Walzgutabschnitte zu entfernen. Außerdem werden an den Waizadern aber auch sogenannte
Probenschnitte durchgeführt, d. h. in gewissen Abständen werden aus der Walzader
kurze Teilstücke herausgetrennt.
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Zur Durchführung dieser Schopf- und Probeflschnitte werden da--bei
vielfach Trommelscheren eingesetzt. Diese Trommelscheren sind dabei entweder so
ausgelegt, daß-die Messertrommeln für jeden einzelnen Trennschnitt-aus dem Stillstand
anlaufen müssen (Anlauftrommelscheren) oder aber die Messertrommeln werden in Durchlauf
betrieben und die Scherenmesser werden für jeden Trennschnitt-aus einer Ruheposition
in eine Arbeitsposition gestellt (Durchlauftrommelscheren).
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In jedem Falle ist es beim Betrieb solcher Trommelscheren wichtig,
daß deren Messertrommeln zumindest.während der Durchführung des Trennschnittes eine
solche Umlaufgeschwindigkeit haben, die
mit der Auslaufgeschwindigkeit
der zu durchtrennenden Walzader übereinstimmt, weil sich sonst kein ordnungsgemäßer
Trennschnitt durchführen läßt und sich Betriebsstörungen einstellen können.
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Wichtig ist bei solchen Trommelscheren auch, daß die Schopfstücke
die Probenstücke jeweils in andere# Ablaufbahnen gelenkt werden, als die eigentliche
Walzader. Deshalb, müssen diesen Trommelscheren besondere Weichen zugeordnet werden,
die eine vom Betrieb der Trommelscheren abhängige Steuerung erhalten.
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Es liegt auf oder Hand, daß der ordnungsgemäße Betrieb der bekannten
Trommelscheren zum Schopfen und Probenschneiden besonders dann einen beträchtlichen
technischen Aufwand erforderlich macht, wenn die Trennschnitte an mit hoher Gesc#hwindigkeit
laufendem Walzgut ausgeführt werden sollen.
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Trotzdem-kann aber bei der Benutzung der herkömmlichen Bauarten von
Anlauf- oder Durchlauftrommelscheren eine bestimmte obere Grenze für die Auslaufgeschwindigkeit
des Walzgutes nicht überschritten werden, wenn ein ordnungsgemäßer Betriebsablauf
gewährleistet bleiben soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schopfen
und Probenschneiden an mit hoher Geschwindigkeit laufendem Walzgut zu finden sowie
eine Anlauf- oder Durchlauftrommelschere zur'Ausübung dieses Verfahrens an.zugeben,
nach welchem bzw. mit welcher bei geringem technischen Aufwand eine einwandfreie
Arbeitsweise auch bei den heute üblichen hohen Auslaufgeschwindigkeiten des Walzgutes
sichergestellt wird.
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Die Lösung dieses Problems wird nach der Erfindung verfahrenstechnisch#
durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnungsmerkmale erreicht.
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Der wesentliche Vorteil dieser Verfahrensweise liegt dabei einerseits
darin, daß sich die Scherenmesser nur während eines
verhältnismäßig
kurzen Zeitraumes bzw. über einen kleinen Drehwinkel hinweg innerhalb der Walzlinie
bewegen, während sie sich vor und nach Durchführng jedes Trennschnittes seitlich
außerhalb der Walzlinie befinden. Bei Benutzung einer Anlauftrommelschere läßt sich
diese daher-außerhalb der Walzlinie bis auf die Auslaufgeschwindigkeit des Walzgutes
beschleunigen und ebenfalls außerhalb dieser Walzlinie auch wieder zum Stillstand
abbremsen. ! Bei Benutzung einer Durchlauftrommelschere kann diese hingegen außerhalb
der Walzlinie problemlos einer der Auslaufgeschwindigkeit des Walzgutes entsprechenden
Umlaufgeschwindigkeit betrieben werden, ohne daß die an den Messertrommeln sitzenden
Scherenmesser Betriebsstörungen hervorrufen könnten.
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Andererseits ist es aber besonders vorteilhaft, daß bei Durchführung
jedes Trennschnittes die Spitze des nachfolgenden Teilstücks der Walzader ausschließlich
von den Scherenmessern umgelenkt, nämlich in eine von der Laufrichtung des vorlaufenden
Teilstücks der Walzader abweichende andere Richtung gezogen wird.
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Die zuletzt beschriebene vorteilhafte Wirkung wird dabei durch die
in den Ansprüchen 2 bis 6 angegebenen verfahrenstechnischen Maßnahmen besonders
günstig beeinflußt. Aufgrund der im zweiten Anspruch angegebenen verfahrenstechnischen
Maßnahme setzt nämlich die Ablenkbewegung für die Spitze des jeweils nachlaufenden
Abschnittes der Walzader spontan bereits mit demjenigen Zeitpunkt ein, zu welchem
die Schneidkanten der Scherenmesser auf das Walzgut treffen. Diese spontane Ablenkbewegung
kann dabei durch die im dritten Anspruch angegebene Maßnahme noch in günstiger Weise
untersetzt werden.
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Die Richtung der# jeweiligen Ablenkbewegung läßt#sicb durch die verfahrenstechnischen
Maßnahmen des vierten zuvierten~Anspruchs auf einfache Weise sicher bestimmen. Die
im fünften Anspruch angegebenen Verfahrensschritte sehen vor, daß die Querbewegung
der Scherenmesser einer Drehbewegung von mehreren Trommelumdrehungen
überlagert
wird und die Scherenmesser dabei ausschließlich innerhalb einer Trommelumdrehung
durch die Walzlinie geführt werden. In weiterer Ausgestaltung dieser Maßnahme eährleistet
das Verfahren nach Anspruch 6, daß die seitliche Ablenkung der Walzader jeweils
schon nach weniger als einer Vierteldrehung der Messertrommeln, also unmittelbar
mit Vollendung des Trennschnittes, vollständig abgeschlossen ist.
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Am -einfachsten läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren unter Benutzung
einer -Anlauf- bzw. Durchlauftrommelschere bekannter Bauartsdurch Anwendung der
im siebten Anspruch angegebenen Verfahrensart verwirklichen.
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Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlauf-oder Durchlauftrommelschere
zur Ausübung des in einem der Ansprüche 1 bis 6 angegebenen Verfahrens ist gekennzeichnet
durch die Merkmale des Anspruchs 8.
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Andererseits läßt sich eine Anlauf- oder Durchlauftrommelschere zur
Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aber auch mit den im Anspruch
9 aufgezeigten Kennzeichnungsmerkmalen verwirklichen.
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Ein wesentliches Weiterbildungsmerkmal sowohl für die im achten Anspruch
als auch die im Anspruch 9 gekennzeichneten Anlauf-oder Durchlauftrommelschere ist
in Anspruch 10 angegeben.
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Für eine Anlauftrommelschere kann sich auch die Benutzung des im elften
Anspruch angegebenen Merkmals als wichtig erweisen, während andererseits für eine
Durchlauftrommelschere die im Anspruch 12 aufgezeigten Maßnahmen von wesentlicher
Bedeutung sind.
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Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schere im einzelnen beschrieben. Es
zeigt Figur 1 in schematisch vereinfachter Seitenansicht eine Trommelschere zum
Schopfen und Probenschneiden an laufendem Walzgut in ihrer ersten Ruheposition;
Figur
2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Trommelschere, jedoch in deren
Schneidposition, Figur 3 wiederum die Trommelschere nach den Fig. 1 und 2, jedoch
in ihrer zweiten Ruheposition, Figur 4 in schematisch vereinfachter Draufsichtdarstellung
den Arbeitsablauf der Trommelschere nach Fig. 1 bis 3 für die Durchführung eines
-Anfangs-Schopfschnittes, Figur 5 die Geschwindigkeitsvektoren zu dem in Fig. 4
gezeigten Arbeitsablauf Figur 6 in schematisch vereinfachter Draufsichtdarstellung
den Arbeitsablauf einer Trommelschere nach Fig. 1 bis 3 bei der Durchführung eines
Endschopfs-chnittes und Figur 7 die Geschwindigkeitsvektoren zu dem in Fig. 6 dargestellten
Arbeitsablauf.
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Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Trommelschere 1 kann es
sich sowohl um eine Anlauftrommelschere als auch um eine Durchlauftrommelschere
bekannter Bauart handeln. Hierbei sind in einem Scherenständer 2 die beiden Messertrommeln
3 und 4 gelagert, die von einem Motor 5 über eine Getriebeanordnung 6 gemeinsam
angetrieben werden.
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Die Trommelschere 1 hat an ihrem Scherenständer 2 Laufräder 7, mit
deren Hilfe sie in einer zu den Rotationsachsen 8 und 9 der beiden Me#ssertrommeln
3 und 4 parallelen Richtung auf einer Sohlplatte 10 oder dergleichen zwischen ihrer
ersten Ruheposition nach Fig. 1 und ihrer zweiten Ruheposition nach Fig. 3 verfahren
werden kann. Der Fahrantrieb für die Trommel#schere 1 kann dabei-aus- einem Spindeltrieb,
einem Zahnstangentrieb, oder, wie in den Fig, 1 bis 3 gezeigt, von einem Kurbeltrieb
11 gebildet werden.
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Während bei der Benutzung von Spindel- und Zahnstangentrieben zum
Verfahren der-Trommelschere 1 auf der Sohlplatte 10 zum Zwecke der Umkehr der Bewegungsrichtung
jeweils ein Wendegetriebe erforderlich ist, kann bei Benutzung eines Kurbelgetriebes
11 in vorteilhafter Weise auf ein solches Wendegetriebe verzichtet werden.
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Wenn es sich bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Trommelschere
1 um eine Anlauftrommelschere handelt, kann der Kurbeltriseb 11 unmittelbar mit
dem eigentlichen Scherantrieb 5, 6 gekuppelt werden, so daß eine zwangsgesteuerte
Abhängigkeit zwischen dem Drehantrieb für die beiden Messertrommeln 3 und 4 und
dem Verschiebeantrieb für die Trommelschere 1 auf der Sohlplatte 10 oder dergleichen
erreicht ist. Wird jedoch die Trommelschere 1 als Durchlauftrommelschere ausgelegt,
dann muß der bspw. durch den Kurbeltrieb 11 gebildete Verschiebeantrieb über eine
Zahnkupplung eingeschaltet werden. Um das zu erreichen, muß eine Synchronisation
zwischen dem Kurbelantrieb 11 und dem Antrieb der Messertrommeln 3 und 4 herbeigeführt
werden. Das kann entweder du-rch einen zusätzlichen Antriebsmotor oder aber durch
den Einbau einer Rutschkupplung zwischen dem Antrieb 5, 6 für die Messertrommeln
3 und 4 und dem Kurbeltrieb -11 erreicht werden.
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Die Sohlplatte 10 oder dergleichen ist einerseits mittels eines Spurzapfens
12 und andererseits durch ein Fahrwerk 13 auf ortsfesten Auflagern um eine vertikale
Achse 14-14 begrenzt verschwenkbar angeordnet, so daß die Trommelschere 1 diese
Schwenkbewegung der Sohlplatte 10 oder dergleichen mitmacht. Wichtig ist dabei,
daß die vertikale Achse 14-14 einerseits die Walzlinie 15 rechtwinklig schneidet
und andererseits mit einer durch die Rotationsachsen 8 und 9 der beiden Messertrommeln
3 und 4 gehenden Vertikalebene Deckungslage hat. Hierdurch wird nämlich gewährleistet,
daß die Trommelschere 1 bei ihrer durch den Kurbeltrieb 11 oder dergleichen relativ
zur Sohlplatte 10 oder dergleichen bewirkten Verschiebebewegung aus der Ruheposition
nach
Fig. 1 in die Ruheposition nach Fig. 3 oder umgekehrt, jeweils in ihrer der Fig.
2 entsprechenden Schneidposition mit ihren Messertrommeln 3 und 4 unter einem durch
die Schwenkstellung der Sohlplatte 10 oder dergleichen bestimmten Winkel gegen die
Walzlinie 15 geneigt durch diese hindurchbewegt wird. Nur #in der aus Fig.# 2 ersichtlichen
Schneidposition kommen dabei die an den beiden Messertrommeln 3 und 4 sitzenden
Scherenmesser auf die in der Walzlinie 15-laufende Walzader zur Einwirkung, und
zwar lediglich während eines um die Rotationsachsen 8 und 9 erfolgenden Drehwinkels
der Messertrommeln 3 und 4 von 900.
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Während der Verschiebebewegung der Trommelschere 1 aus- der ersten
Ruheposition nach Fig. 1 in die zweite Ruhe,position nach Fig. 3 durchlaufen die
Messertrommeln 3 und 4 jeweils 0 einen Drehwinkel von etwa 810 , wobei sie nach-einem
ersten Drehwinkelbereich von 360Q die Walzlinie 15 erreichen, während des darauffolgenden
Drehwinkels von 900 die Scherenmesser an der Walzader in der Schneidposition.nach
Fig. 2 zum Schnitt bringen und schließlich. nach einem weiteren Drehwinkel von 3600
die zwe#ite Ruheposition gemäß Fig. 3 erreichen.
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Der wesentliche Vorteil einer solchen Betriebsweise für eine Trommelschere
1 liegt darin, daß die Messertrommeln 3 und 4 außerhalb der Walzlinie 15 und damit
außerhalb des ständigen Durchlaufbereichs der Walzader mit Waligeschwindigkeit rotieren
oder aber bis auf Walzgeschwindigkeit -beschleunigt werden können und dann nur kurzzeitig,
nämlich ausschließlich während der Durchführung der Schneidarbeit durch die Walzlinie
15 gehen, sowie daraufhin wieder aus der Walzlinie 15 gelangen, wo sie mit Walzgeschwindigkeit
weiter rotieren oder aber bis zum Stillstand abgebremst werden können. Die Querbewegung
der an-den Messertrommeln 3 und 4 sitzenden Scherenmesser in Richtung ihrer Schnittebene
hat zur Folge, daß diese während der Dur-chführung der Schneidarbeit, also jeweils
über einen Drehwinkel der Messertrommeln 3 und 4 von 900 hinweg, die Walzader seitwärts,
d.
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h. im wesentlichen horizontal.relativ zur Walzlinie 15 ablenken,
so
daß die Laufrichtung der Spitze des jeweils nachlaufenden Abschnittes der Walzader
allein von den Scherenmessern bestimmt werden kann, also ohne die Benutzung besonderer
Weichenklappen bewirkt wird.
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Nur für das Ablenken des durch einen ersten Schipfschnitt von der
Walzader abzutrennenden vorderen Schopfendes in den zur Häckselschere oder dergleichen
führenden Ablaufkanal 16 wird ein Ablenklineal 17 benötigt, wie das in Fig. 4 angedeutet
ist.
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Soll das in den Ablaufkanal 16 gelenkte, vordere Ende der Walzader
geschopft werden, dann wird die Querbewegung der Trommelschere 1, beginnend mit
der Ruheposition gemäß Fig. 1 ausgelöst.
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Hierbei führt die Trommelschere 1 während einer Drehung ihrer Messertrommeln
3 und 4 um3600 einen in Fig. 4 mit 18 gekennzeichneten Vorschubweg in Richtung der
Rotationsachsen 8 und 9 der Messertrommeln 3 und 4 in Richtung auf die Walzlinie
15 aus.
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Nach Durchlaufen des Vorschubweges 18 treffen dann die an den beiden
Messertrommeln 3 und 4 sitzenden Scherenmesser bei 19 auf die Walzader und führen
während eines Drehwinkels von jeweils 900 den Trennschnitt aus. Nach Vollendung
des Trennschnittes haben die sich mit den Messertrommeln 3 und 4 bewegenden Scherenmesser
den Punkt 20 erreicht, der auf der Walzlinie 15 oberhalb der'Schwenkachse 44 - 14.für
die Sohlplatte 10 oder dergleichen liegt. Dabei haben sie die Spitze des nachlaufenden
Teilstücks der Walzader in die Walzlinie 15 abgelenkt, so daß sie in den mit der
Walzlinie 15 fluchtenden Ablaufkanal 21 unmittelbar eintreten kann. Nach Beendigung
der Schneidarbeit wird die Trommelschere 1 weiter nach links in die der Fig. 3 entsprechende
zweite Ruheposition bewegt, welche sie nach Durchlaufen des weiteren Vorschubweges
22 gemäß Fig. 4 erreicht hat.
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Die sich währendßder Durchführung des Trennschnittes zwischen den
beiden Punkten 19 und 20 ergebenden Geschwindigkeitsvektoren zu dem in Fig. 4 dargestellten
Arbeitsablauf sind in Fig. 5 aufgetragen. Der nach oben gerichtete Pfeil 23 deutet
dabei die Bewegungsrichtung der Walzader bei Beginn des Trennschnittes an,
der
zweite Pfeil 24 ist der Schnittrichtung zugeordnet, während der Pfeil 25 die Bewegungsrichtung
der Spitze des nachlaufenden Teils der Walzader angibt und durch den vierten-Pfeil-26
die Vorschubrichtung der Trommelschere 1zwischen den Punkten 19 und 20 angegeben
ist.-Dabei ist erkennbar, daß die Vorschubrichtung 26 der Trommel-0 schere 1 unter
einem stumpfen Winkel (größer als 9-O ) zur anfänglichen Laufrichtung 23 der Walzader
verläuft, während sich die Schnittrichtung 24 der Trommelschere im rechten Winkel
zur Vovrschubrichtung 26 erstreckt. Hieraus resultiert dann das durch den Pfeil
25 gekennzeichnete Ausmaß der Ablenkbewegung für die Spitze des nachlaufenden Walzaderteilstü-cks
während der Durchführung des Trennschnittes.
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Es ist ohne weiteres erkennbar, daß durch Änderung des Winkels zwischen
der ursprünglichen Laufrichtung 23 der Walzader und der Schnittrichtung 24 bzw.
der Vorschubrichtung 26 der Trommelschere 1 das Ausmaß der Ablenkbewegung 25 bedarfsweise
geändert werden kann.
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Nachdem die Trommelschere 1 nach vollständigem Durchlaufen der Vorschubwege
18 und 22 ihre zweite Ruheposition nach Fig. 3 erreicht hat, wird sie mit Hilfe
der Sohlplatte 10 um die Schwenkachse 14-14 aus der Winkelstellung nach Fig. 4 in
die Winkelstellung nach Fig. 6 gebracht.
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Soll das hintere Ende der Walzader geschopft werden, dann wird die
Verschiebebewegung für die- Trommelschere 1 aus der Stellung nach Fig. 3 von links
nach rechts mit Hilfe des Kurbeltriebs 11 oder dergleichen ausgelöst. Nach Durchlaufen
des Vorschubweges 27 hat dann die Trommelschere 1 bei gleichzeitiger Winkeldrehung
ihrer Messertrommeln 3 und 4 um3600 von links nach rechts den Vorschubweg 27 durchlaufen
und beginnt bei Punkt 28 an ~der Walzader mit den Scherenmessern die #S#chneidarbeit.
Diese ist nach Durchlaufen eines weiteren Drehwinkels der Messertrommeln 3 und 4
und damit der Scherenmesser von. 900
beim Punkt 29 abgeschlossen,
wobei die Walzader allein durch die Scherenmesser bis zum Punkt 29 aus der Walzlin,ie
15 abgelenkt worden ist.
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Während sich die Trommelschere 1 um den weiteren Vorschubweg 30 bei.gleichzeitiger
Ausführung eines weiteren Drehwinkels von 3600 durch die Messertrommeln 3 und 4
nach rechts bewegt, läuft dann die Spitze des hinteren Schopfendes der Walzader
wieder in den Ablaufkanal 16 der Häckse-lschere ein.
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Die Geschwindigkeitsvektoren zu dem in Fig. 6 angedeuteten Arbeitsablauf
sind in Fig. -7 aufgezeigt. Dabei wird durch den Pfeil 31 die augenblickliche Bewegungsrichtung
der Walzader zu Beginn der Schneidarbeit der Scherenmesser gekennzeichnet, während
der Pfeil 32 die Schnittrichtung der Trommelschere angibt und der Pfeil 33 das.
Ausmaß der Ablenkbewegung für die Spitze des hinteren Schopfendes während der Durchführung
des Trennschnittes wiedergibt. Durch den Pfeil 34 ist die Vorschubrichtung der Trommelschere
1 während der Durchführung der Schneidarbeit zwischen den Punkten 28 und 29 angegeben.
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Auch hier wird deutlich, daß das Ausmaß des durch den Pfeil 33 gekennzeichneten
Ablenkweges für die Spitze des hinteren Schopfendes der Walzader von dem Winkel-
zwischen der ursprünglichen Laufrichtung 31 des Walzgutes und der Schnittrichtung
32 bzw.
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der Vorschubrichtung -34 der Trommelschere abhängig ist, demzufolge
also durch Änderung dieses Winkels beeinflußt werden kann.
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Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer
Trommelschere 1 wird diese insgesamt auf der sie tragenden Sohlplatte 10 oder dergleichen
jeweils parallel zu den Rotationsachsen 8 und 9 der Messertrommeln 3 und 4 zwischen
den beiden in den Fig. 1 und 3 angedeuteten Ruhepositionen und der in Fig. 2 angedeuteten
Schneidposition abwechselnd hin und her bewegt.
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Denkbar wäre es allerdings auch, die Trommelschere 1 selbst mittels
ihres Scherenständers 2 stationär auf einer um eine vertikale Schwenkachse 14-14
begrenzt verschwenkbaren Grundplatte zu montieren und nur die Scherenmesser in den
Messertrommeln 3 und 4 in Richtung der Rotationsachsen 8 und 9 verschiebbar zu halten.
Die Zwangssteuerung der Verschiebebewegung für die Messer wäre dann solcherart,
daß diese sich in ihren Ruhepositionen jeweils rechts oder links neben der Walzlinie
5 befinden und nur bei Erreichen der Schnittposition auf der Walzlinie 15 zu liegen
kommen. Dabei kann die Verschiebelage der Scherenmesser natürlich in gleicher Weise
von den Drehwinkeln der-Messertrommeln 3 und 4 abhängig sein, wie das bei der Trommelschere
nach den Fig. 1 bis 3 der Fall ist. Der Arbeitsablauf bei einer solchen Trommelschere
wäre der.gleiche wie er in den Fig. 4 bis 7 angedeutet ist. Lediglich die An-, triebsvorrichtung
für die Verschiebebewegung der Scherenmesser könnte leichter ausgeführt werden,
weil sie nur die verhältnismäßig geringe Masse der in den Messertrommeln 3 und 4
sitzenden Scherenmesser zu verschieben hat.
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