DE3903962C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Profildrähten aus strangförmigen metallischen Halbzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Profildrähten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise verwendet, um aus gegossenen Aluminiumsträngen für elektrische Kabel geeignete Leiter unterschiedlicher Querschnittsprofile herzustellen. Dabei erfolgt der Abzug der Aluminiumprofile von miteinander verbindbaren Vorräten, so daß ein kontinuierlicher Abzug möglich ist.

Dabei ist neben einer guten Qualität der Profildrähte eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit von besonderer Bedeutung. Andernfalls ist es beim Einsatz der hergestellten Profildrähte für die Kabel- und Leitungsherstellung erforderlich, daß zunächst ein Vorrat an solchen Drähten bereitgestellt werden muß, bevor die Weiterverarbeitung erfolgt. Denn die Weiterverarbeitungsmaschinen, beispielsweise die zum Auftragen einer Isolierhülle auf den Profildraht verwendeten Kunststoffextruder, ermöglichen Fertigungsgeschwindigkeiten, die weit über der Austrittsgeschwindigkeit der Profildrähte bei Vorrichtungen, bei denen nur ein Materialstrang zuführbar ist, liegen.

Eine solche Vorrichtung, mit der nur ein einziges strangförmiges Halbzeug verarbeitet werden kann und die daher nur eine geringe Fertigungsgeschwindigkeit aufweist, ist aus der US 4 054 048 bekannt. Diese Vorrichtung hat eine drehbare Reibrolle mit einer an ihrer Umfangsfläche ausgebildeten umlaufenden Nut. Ein relativ zu der Reibrolle befestigter Schuh ragt in diese Nut und bildet einen Kanal, der an einem Ende durch eine Staunase des Schuhs begrenzt ist und in dem das zugeführte Material durch Reibung und Druck fließfähig gemacht wird. An oder nahe der Staunase ist eine Extrusionsdüse zum Auspressen des fließfähigen Materials vorgesehen.

In der Fachzeitschrift "Machinery and Production Engineering", 20./27. Januar 1982, ist auf den Seiten 58 und 59 eine Vorrichtung zur Extrusion von Aluminium dargestellt, bei der die eine umlaufende Nut aufweisende Umfangsfläche eines Reibrades streckenweise von einem Werkzeug überdeckt wird. Dieses Werkzeug bildet gemeinsam mit der Nut des Reibrades einen Kanal, in dem das zugeführte Material fließfähig gemacht wird. An einer einer Anpreßrolle in etwa gegenüberliegenden Stelle ragt eine Staunase zum Aufstauen des fließfähigen Materials in den Kanal. Dort ist auch eine Extrusionsdüse für das fließfähige Material vorgesehen.

Durch die GB 2 081 153 A ist es bekannt, als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Profile zwei Materialstränge zu verwenden, die einer einzigen Vorrichtung zugeführt werden. Hierzu dienen zwei einander gegenüberliegende Reibräder mit an der Umfangsfläche angeordneten Nuten, in die die zugeführten Stränge mittels eines Werkzeuges eingepreßt werden. Abgesehen davon, daß die Verwendung mehrerer Reibräder einen erhöhten maschinellen Aufwand bedeutet, ist es durch die spezielle Anordnung der Reibräder und Druckwerkzeuge bei der bekannten Vorrichtung erforderlich, daß die Zufuhr der Materialstränge sowie der Abzug des extrudierten Profilstranges in einer Richtung erfolgen. Eine solche Vorrichtung mag zwar zur Herstellung von Profildrähten an sich Verwendung finden können, sie ist aber nicht geeignet, in eine Fertigungsstraße integriert zu werden.

Aus der gattungsgemäßen DE 28 11 468 C2 ist eine Strangpresse zum kontinuierlichen Herstellen von Hohlprofilen oder Drähten aus Metall bekannt, die ein Reibrad mit zwei an seiner Umfangsfläche ausgebildeten Nuten aufweist. Diese Nuten sind über einen Teil ihrer Länge von einem feststehenden Schuh überdeckt, der an seinem Ende in die Nuten hineinragende Vorsprünge aufweist, die über jeweils einen Kanal mit einer gemeinsamen Kammer verbunden sind. Bei dieser bekannten Strangpresse ist aber nicht gewährleistet, daß das strangförmige Halbzeug von dem sich drehenden Reibrad mitgenommen und fest in den Nuten gehalten wird. Zudem ist ein gleichmäßiger Materialfluß des in den Nuten beim Aufstauen des angelieferten Materials schmelzflüssigen bzw. teigigen Metalls nicht immer gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, daß bei einer hohen Extrusions- bzw. Preßgeschwindigkeit eine gute Qualität der Profildrähte gewährleistet wird und daß diese Vorrichtung mit anderen Einrichtungen zur Produktherstellung ohne Verlust an Rationalisierungseffekten unmittelbar kombiniert werden kann.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch den gleichzeitigen Einsatz von wenigstens zwei als metallisches Halbzeug dienenden sogenannten Properzidrähten wird die Fertigungsleistung wesentlich erhöht, wenn es z. B. um die Fertigung von Aluminiumprofildrähten geht. Da bei gleichzeitigem Einsatz mehrerer Stränge auch mit geringeren Querschnitten des Halbzeuges gearbeitet werden kann, ist deren Handhabung wesentlich erleichtert. Für den Bereich der Kabel- oder Leitungsfertigung wird durch die Erfindung darüber hinaus mindestens ein Arbeitsgang eingespart, wenn die Vorrichtung z. B. einer Aderisolieranlage vorgeschaltet wird, d. h., wenn der Profildraht unmittelbar nach seiner Herstellung in kontinuierlicher Arbeitsweise zum Aufbringen einer Isolierschicht einem Extruder zugeführt wird. Durch die in Drehrichtung des Reibrades unmittelbar hinter den Bohrungen in die jeweiligen Nuten hineinragenden Staunasen kann die Fertigungsgeschwindigkeit weiter erhöht werden.

Das Reibrad mit den mindestens zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten, in die eine entsprechende Anzahl auf der Umfangsfläche einer achsparallel gelagerten Anpreßrolle angeordneten Stege eingreift, hat außerdem den Vorteil, daß das von dem strangförmigen Halbzeug herrührende Material wie Aluminium, Kupfer, Messing u. dgl. fest in die Nut eingepreßt, auf einfache Weise fließfähig gemacht und von dem umlaufenden Reibrad mitgenommen wird. Dabei ergibt sich eine ausgezeichnete Qualität der Profildrähte.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens ist das Werkzeug in Drehrichtung des Reibrades gesehen hinter der Anpreßrolle angeordnet und überdeckt die Umfangsfläche des Reibrades über eine definierte Strecke mit einem geringen Spalt. Am hinteren Ende einer jeden Nut des Reibrades weist das Werkzeug eine jeder Nut zugeordnete Bohrung auf. Diese Bohrungen führen im Fertigungsablauf zu einem gleichmäßigen Materialfluß des in der Nut beim Aufstauen schmelzflüssigen bzw. teigigen Metalls.

Die geringe räumliche Entfernung zwischen der Umfangsfläche des Reibrades und dem genannten Werkzeug führt im Laufe des Betriebs dazu, daß aus den Nuten beim Aufstauen auch fließfähiges Metall entweicht und sich in dem Spalt auf der Umfangsfläche des Reibrades ablagert. Um dieses Material wieder der eigentlichen Nutzung zuzuführen, d. h. zum Profildraht auszupressen, ist an einer der Umfangsfläche des Reibrades zugekehrten Innenfläche des Werkzeuges eine schwalbenschwanzförmige Materialführung vorgesehen, die ausgehend von dem der Anpreßrolle zugekehrten Ende des Werkzeuges in eine der Zahl der Nuten entsprechende Anzahl von Einzelführungen ausläuft. Damit ist auch bei der Aufteilung der für einen Preßvorgang insgesamt benötigten Materialmenge in Einzelstränge ein störungsfreier Betrieb gewährleistet.

Die in einer Halterung des die Umfangsfläche des Reibrades streckenweise überdeckenden Werkzeuges vorgesehene Staukammer, die entsprechend aufnahmefähig ausgebildet ist, stellt dem anschließenden Spritzwerkzeug eine für höhere Abzugsgeschwindigkeiten als bisher ausreichende Materialmenge zur Verfügung. Darüber hinaus dient diese Staukammer aber gleichzeitig auch als eine Art Mischkammer, in der die z. B. bei der Herstellung von Aluminiumprofilen von dem Ausgangsmaterial her eingeschleppten Oxidteilchen in dem fließfähigen Material gut verteilt werden, bevor die Ausformung zum Profildraht erfolgt.

Förderlich für diesen Mischvorgang ist es auch, wenn der Einlauf der Bohrungen in die gemeinsame Staukammer im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist, so daß das von den einzelnen Nuten angelieferte und durch die entsprechenden Bohrungen in die Staukammer geführte Material gleichsam im Fließverlauf gesteuert der Staukammer zugeführt wird.

In Richtung des Materialflusses hinter der Staukammer ist die dem Querschnitt des herzustellenden Profildrahtes entsprechende Formdüse angeordnet. Durch diese wird das fließfähige Material nach außen gedrückt und ggf. gekühlt, bevor es zur Weiterverarbeitung gelangt. Die mit dem fließfähigen Metall in Berührung kommenden Teile unterliegen bei den auftretenden Materialtemperaturen, die je nach Ausgangsmaterial auf jeden Fall oberhalb 400°C liegen, einem erhöhten Verschleiß. Sie sind daher in gewissen Abständen auszuwechseln und durch neue zu ersetzen. Insbesondere wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Fertigungsprozeß integriert ist, kommt es darauf an, das Auswechseln der Verschleißteile so kurzfristig als möglich durchzuführen, um die Fertigungsausfallzeiten gering zu halten. Diesem Zweck dient eine in Weiterführung des Erfindungsgedankens vorgeschlagene Maßnahme, nach der das Werkzeug, die Staunasen sowie die Formdüse in einer Halterung angeordnet sind, die dann als Ganzes von der Umfangsfläche des Reibrades wegklappbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise geschnitten,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Werkzeug,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Werkzeug.

Die Fig. 1 veranschaulicht in vereinfachter Form die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei werden von zwei nicht dargestellten Vorräten z. B. zwei aus Aluminium bestehende, als sogenannte Properzidrähte bekannte strangförmige Halbzeuge 1 und 2 von oben kommend der als sogenannte Conformanlage bekannten erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt. Diese Vorrichtung besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem als Rolle oder Walze ausgebildeten sogenannten Reibrad 3, das an seiner Umfangsfläche Nuten 4 und 5 aufweist. In diese Nuten 4 und 5 werden die strangförmigen Halbzeuge 1 und 2 mittels einer achsparallel zum Reibrad 3 gelagerten Anpreßrolle 6 eingedrückt. Diese Anpreßrolle ist frei drehbar gelagert, im Betrieb wird sie von dem Reibrad 3 mitgenommen, läuft also der Drehrichtung des Reibrades entgegen. Die Anpreßrolle 6 weist am Umfang eine der Anzahl der Nuten 4 und 5 entsprechende Zahl von Stegen 7 und 8 auf, die zweckmäßig ein wenig in die jeweils zugehörige Nut 4 bzw. 5 hineinragen und beim Einlauf der strangförmigen Halbzeuge 1 und 2 diese beim Einpressen in die Nuten 4 und 5 hinreichend verformen, so daß sie bzw. daß das Halbzeug bildende Metall in Drehrichtung des Reibrades 3 mitgenommen sowie das fließfähige Metall in Umfangsrichtung vor nur schematisch angedeuteten Staunasen 9 und 10, die in die jeweilige Nut 4 bzw. 5 hineinragen, aufgestaut wird. Durch die Verformung der zugeführten strangförmigen Halbzeuge 1 und 2 beim Eindrücken in die Nuten 4; 5 des Reibrades 3, sowie das anschließende Mitnehmen im eingepreßten Zustand des Materials an eine etwa gegenüberliegende Seite des Reibrades 3 wird das zugeführte Metall durch kurzfristige Temperaturanhebung auf 400°C und darüber in den fließfähigen, insbesondere teigigen Zustand überführt und kann anschließend durch eine entsprechende Formdüse als extrudierter Strang 11 der Vorrichtung entnommen und in Pfeilrichtung abgezogen werden.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung anhand der Fig. 2 erläutert.

Die mit 1 und 2 bezeichneten strangförmigen Halbzeuge, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder auch Messing, werden von nicht dargestellten Vorräten abgezogen. Das in der Fig. 2 dargestellte Halbzeug 2 wird in Pfeilrichtung der durch den Grund der Nut 5 des Reibrades 3 sowie dem Steg 8 der Anpreßrolle 6 gebildeten Öffnung zugeführt und von dem Steg 8 fest und dicht in die Nut 5 eingepreßt. Längs des weiteren Verlaufes wird das Halbzeug 2 in den teigigen Zustand überführt, sobald der von der Staunase 10 aufgebrachte Druck wirksam wird. Die Staunase 10 bewirkt während des kontinuierlichen Weiterlaufes des Reibrades 3 gleichzeitig eine Umlenkung des Materialflusses aus der Nut 5 hinaus durch eine Bohrung 13 hindurch in eine Staukammer 14. Diese Staukammer 14 dient gleichzeitig als Vorratsbehälter für den Materialfluß aus den benachbarten Nuten, im vorliegenden Fall aus der einzigen benachbarten Nut 4, die in gleicher Weise wie beschrieben mit dem Metall des Halbzeuges 1 und durch die in der Fig. 1 mit 9 bezeichnete Staunase wieder entleert wird. Eine Formdüse 15 wird entsprechend der gewünschten Querschnittsform des extrudierten Stranges 11 ausgewählt.

Die nicht näher dargestellte Staunase ist auch mitentscheidend für die Art des Materialflusses selbst. Um zu vermeiden, daß ggf. bei der Materialzufuhr im Bereich der Anpreßrolle 6 eingeschleppte Oxidteilchen an der Oberfläche verbleiben, ist das obere Ende der Staunase hinterschnitten. Für den Materialfluß bedeutet dies eine Einmischung der äußeren Bereiche des fließfähigen Metalls ins Innere des Metallstromes, so daß auch hierdurch die Qualität des Endproduktes weiter gesteigert werden kann.

Bis zum Durchtritt des teigigen Materials 12 durch die Bohrungen 13 muß das Material während des Aufschmelzens und im fließfähigen Zustand in den Nuten gehalten werden. Hierzu dient ein Werkzeug 16, das nur mit geringem Abstand zur Umfangsfläche des Reibrades 3 angeordnet ist und der Krümmung des Reibrades 3 an dieser Stelle folgt. Das Werkzeug 16 weist die endseitigen Bohrungen 13 auf und ist in einer Halterung 17 fest, jedoch auswechselbar montiert. Das ist wesentlich, weil das Werkzeug 16 ein Verschleißteil ist, das nach einer bestimmten Betriebsdauer ausgewechselt werden muß. Auszuwechseln sind u. U. auch die Staunasen 9 und 10; aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, auch die Anordnung der Staunasen in der Halterung 17 vorzusehen. Vorteilhaft ist es auch, wenn, wie die Darstellung in Fig. 2 zeigt, die Halterung 17 um die Welle 18 schwenkbar angeordnet ist, so daß alle erwähnten Elemente nach dem Wegklappen der Halterung 17 vom Reibrad 3 frei zugänglich sind und damit kurzfristig ausgewechselt und durch neue entsprechende Teile ersetzt werden können.

Wegen der beim Betrieb wirksamen hohen mechanischen Kräfte, die ja auch erst das Aufschmelzen des zugeführten Metalls mit bewirken, sind die verwendeten Werkzeuge und Maschinenteile entsprechend zu dimensionieren. Ein Wegklappen der Halterung 17 vom Reibrad 3 etwa zum Zwecke der Wartung der Maschinenanlage wird daher auf pneumatischem oder auch hydraulischem Wege erfolgen, wobei entsprechende Aggregate vorzusehen sind.

Wegen der Bedeutung des Werkzeuges 16 für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dieses in den Fig. 3 und 4 noch einmal im einzelnen dargestellt. Die Krümmung einer der Umfangsfläche des Reibrades 3 zugekehrten Begrenzungsfläche 19 entspricht der des Reibrades 3. Zwischen Reibrad 3 und Begrenzungsfläche 19 verbleibt ein kleiner Luftspalt, der sich im Laufe des Betriebes immer wieder mit fließfähigem Metall füllt. Um hier sicherzustellen, daß dieses Metall wieder dem eigentlichen Verwendungszweck zugeführt wird, ist, wie insbesondere die Fig. 4 erkennen läßt, an einer der Anpreßrolle 6 zugekehrten Seite 20 eine schwalbenschwanzförmige Materialführung 21 vorgesehen. Dabei sind Teilführungen 22 und 23 den Nuten 4 und 5 zugeordnet, bei drei oder mehr Nuten im Reibrad 3 müßte eine entsprechend größere Anzahl von Teilführungen gewählt werden. Das durch die nicht dargestellten Staunasen 9 und 10 aufgestaute Material wird durch die Bohrungen 13 von der Umfangsfläche des Reibrades 3 weg nach außen gedrückt. Jeder Nut 9; 10 bzw. jeder Teilführung 22; 23 ist eine gesonderte Bohrung 13 zugeordnet. In den Fig. 3 und 4 mit 24 bezeichnete Kanten werden auch als Schabekanten bezeichnet, da sie, wie bereits ausgeführt, das im Spalt zwischen Umfangsfläche des Reibrades 3 und Werkzeuginnenfläche befindliche Metall entfernen und der Materialansammlung in der Nut 9 bzw. 10 wieder zuführen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Profildrähten (11) aus strangförmigen metallischen Halbzeugen (1; 2) mit einem als Rolle oder Walze ausgebildeten Reibrad (3), an dessen Umfangsfläche mindestens zwei in Umfangsrichtung verlaufende Nuten (4; 5) ausgebildet sind, mit jeweils einer jeder dieser Nuten (4; 5) zugeordneten Bohrung (13), die diese mit einer allen Nuten (4; 5) gemeinsamen,′ zum Sammeln des fließfähigen Materials (12) dienenden Staukammer (14) verbindet, und mit einer Formdüse (15) zum Ausformen der Profildrähte (11), dadurch gekennzeichnet, daß achsparallel zu dem Reibrad (3) eine drehbar gelagerte Anpreßrolle (6) angeordnet ist, die mit einer der Zahl der Nuten (4; 5) entsprechenden Anzahl von an dem Umfang der Anpreßrolle (6) angeordneten Stegen (7; 8) so weit in die Nuten (4; 5) des Reibrades (3) eingreift, daß die Stege (7; 8) die einlaufenden strangförmigen Halbzeuge (1; 2) in die Nuten (4; 5) einpressen und verformen, und daß jeder Bohrung (13) eine Staunase (9; 10) eines die Umfangsfläche des Reibrades (3) streckenweise überdeckenden Werkzeuges (16) zugeordnet ist, die in Drehrichtung des Reibrades (3) unmittelbar hinter der Bohrung (13) in die jeweilige Nut (4; 5) hineinragt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (16) in Drehrichtung des Reibrades (3) gesehen hinter der Anpreßrolle (6) die Umfangsfläche des Reibrades (3) über eine definierte Strecke mit einem geringen Spalt überdeckt und an einem hinteren Ende die jeder Nut (4; 5) des Reibrades (3) zugeordnete Bohrung (13) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die allen Nuten (4; 5) gemeinsame Staukammer (14) in einer Halterung (17) des die Umfangsfläche des Reibrades (3) streckenweise überdeckenden Werkzeuges - (16) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Umfangsfläche des Reibrades (3) zugekehrten Innenfläche (20) des Werkzeuges (16) eine schwalbenschwanzförmige Materialführung (21) vorgesehen ist, die ausgehend von dem der Anpreßrolle (6) zugekehrten Ende des Werkzeuges (16) in einer der Anzahl der Nuten (4; 5) entsprechenden Anzahl von Einzelführungen (22; 23) ausläuft.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stege (7; 8) aufweisende Anpreßrolle (6) unterhalb des Reibrades (3) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf der Bohrungen (13) in die gemeinsame Staukammer (14) im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (16), die Staunasen (9; 10) sowie die Formdüse (15) in in der Halterung (17) angeordnet sind, die von der Umfangsfläche des Reibrades (3) wegklappbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßrolle (6) frei drehbar ist.