DE4314008C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahlfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern für Faserbeton gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 2.

Aus der SU 10 54 517 A ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Stahl­ faserhersteilung bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Schneideinrichtung auf, die aus meh­ reren parallel nebeneinander in Form einer Messerrolle angeordneten rotierenden Mes­ sereinrichtungen besteht. Die einzelnen Messereinrichtungen haben jeweils einen scheiben­ förmigen Grundkörper, der an seinem Umfang mit einer Vielzahl von Schneiden bestückt ist. Die Schneideinrichtung wird über einen Elektromotor angetrieben. Weiterhin weist die Schneideinrichtung ein mit seiner Schneide parallel zur Drehachse der Messereinrichtung angeordnetes stationäres Messer auf. Schließlich besitzt diese bekannte Vorrichtung noch eine Zuführungseinrichtung in Form eines motorisch angetriebenen Förderrollenpaares, mit dem Stahlband mit definierter Vorschubgeschwindigkeit dem Schneidbereich der Messer zugeführt werden kann.

Das als Einsatzmaterial auf die Vorrichtung benutzte Stahlband weist eine Breite auf, die geringer als die Breite der gesamten Messerrolle ist. Es entstehen durch die Schneidbe­ wegung der rotierenden Messer eine Vielzahl von Stahlfasern, deren Länge der jeweiligen Breite der scheibenförmigen Messergrundkörper entspricht. Das Stahlband wird also in Stahlfasern zerschnitten, deren Länge einem der Anzahl der Messerscheiben entsprechen­ den Bruchteil der ursprünglichen Stahlbandbreite entspricht.

Diese bekannte Vorrichtung liefert Stahlfasern in einer der jeweiligen Spezifikation entspre­ chenden Form, da Stahlbänder unterschiedlicher Dicke einsetzbar sind und die Vorschub­ geschwindigkeit zur Erzielung einer bestimmten Schnittiefe auf die Drehzahl der Messer einstellbar ist, so daß Fasern definierter Höhe und Dicke entstehen. Die Faserlänge wird durch die jeweils gewählte Schneidenbreite bestimmt. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß als Einsatzmaterial auf jeden Fall ein vergleichsweise hochwertiges Bandmaterial verwendet werden muß, was die Herstellungskosten entsprechend hochtreibt.

Weiterhin ist aus der JP 58-28 047 B2 ein Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern be­ kannt, das in ähnlicher Weise abläuft. Hierbei werden mehrere schmale Stahlbänder parallel zueinander der Schneideinrichtung zugeführt, die im Prinzip aus einer als Vollzylinder aus­ gebildeten rotierenden Messereinrichtung und wiederum einem feststehenden Messer be­ steht. Die Faserlänge ist durch die Breite der jeweils zugeführten Bänder bestimmt. Um Dic­ ke und Länge der Fasern in ein vorgegebenes Verhältnis zu bringen, müssen bei diesem Verfahren auf jeden Fall die Dicke und Breite der eingesetzten Bänder diesem Verhältnis genügen. Die Schnittiefe kann durch Abstimmung der Vorschubgeschwindigkeit und der Rotationsgeschwindigkeit der Schneiden der Schneideinrichtung auf Werte eingestellt wer­ den, die dem gewünschten Verhältnis entsprechen. Auch bei diesem Verfahren ist der Nachteil gegeben, daß relativ hochwertiges Einsatzmaterial mit definierten Abmessungen verwendet werden muß, so daß die Herstellungskosten entsprechend hoch sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Verfahren in der Weise zu ver­ bessern, daß die Herstellungskosten für die Stahlfasern verringert werden. Aufgabe der Er­ findung ist es auch, eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Ober­ begriffs des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 2 mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen dieser Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 3 bis 8 angegeben.

Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung war die Überlegung, die Herstellungskosten da­ durch zu vermindern, daß ein wesentlich kostengünstigeres Einsatzmaterial verwendet wird, als dies bisher der Fall ist. Es sollte bandförmiges Material eingesetzt werden können, das wesentlich schmaler als das bisher übliche ist und möglichst sogar ein Abfallprodukt dar­ stellt, wie insbesondere Reste von Spaltband und Bandsaummaterial aus der Warm- oder kaltbandproduktion. Auf der bisher bekannten Anlage wäre die Verarbeitung derartigen Ma­ terials in sinnvoller Weise kaum möglich und würde vielfach zu unbrauchbaren Fasern füh­ ren, insbesondere wenn relativ schmales Band bearbeitet werden soll, dessen Breite kleiner als die gewünschte Faserlänge ist. Die Fasergeometrie muß nämlich bestimmten Mindestan­ forderungen genügen. Hierzu gehört auch ein Mindestverhältnis der Faserlänge zur klein­ sten Querabmessung der Faser. Für glatte Fasern muß dieses Verhältnis über 100 liegen, Für profilierte oder gebogene kann dieser Wert auch niedriger (z. B. 80) sein.

Die Erfindung macht es möglich, aus Stahlbandmaterial, dessen Breite geringer ist als die gewünschte Faserlänge, dennoch Fasern mit dieser Länge zu erzeugen, indem der Schnitt nicht wie bisher genau senkrecht zur Vorschubrichtung des Bandes, sondern in einem schrägen Winkel, insbesondere in einem Winkel zwischen 90° und etwa 30° zur Vorschub­ richtung erfolgt. Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber der bekannten in der Weise verändert worden, daß die Schneideinrichtung insgesamt gegenüber der Zufüh­ rungseinrichtung für das Stahlband um eine senkrechte Achse verschwenkbar ausgeführt ist, so daß die jeweils erforderliche Schrägstellung einstellbar ist. Die Zuführeinrichtung kann dabei vorteilhafterweise auf die gleichzeitige Zuführung mehrerer paralleler Bänder eingerich­ tet sein. Maßgebend für die zu wählende Schrägstellung ist in einem solchen Fall nicht das dünnste, sondern das schmalste dieser Bänder. Bei unregelmäßig breiten Bändern (z. B. Besäumband) sind die jeweils schmalsten Bandstellen zu berücksichtigen. Die Schrägstel­ lung der Schneideinrichtung ist so zu wählen, daß die sich ergebende kleinste Faserlänge im Verhältnis zur Banddicke ausreichend groß wird. Vorschubgeschwindigkeit, Schneidenanzahl auf der Messereinrichtung und Drehzahl der Messereinrichtung sind so einzurichten, daß sich eine Schnittiefe ergibt, die das vorgegebene Mindestverhältnis zur Faserlänge ebenfalls erfüllt.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nach­ folgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung,

Fig. 3 die Bandeinlaufseite dieser Vorrichtung und

Fig. 4 eine Messerrolle.

Die in den Fig. 1 bis 3 in verschiedenen Ansichten dargestellte Maschine weist ein auf einer Grundplatte 15 stehendes Maschinengehäuse 14 auf, das oben mit einer Tischplatte 21 abgedeckt ist. Auf der Tischplatte 21 ist eine Zuführeinrichtung 4 fest angeordnet, die im Ausführungsbeispiel lediglich auf die Verarbeitung eines einzigen schmalen Stahlbandes 13 (z. B. Bandsaummaterial) eingerichtet ist. Der Vorschub des Stahlbandes 13 erfolgt durch ein Förderrollenpaar, von dem in Fig. 1 nur die obere Förderrolle 12 erkennbar ist und das über den Elektromotor 6 und das Winkelgetriebe 7, vorzugsweise ein Schneckengetriebe, mit fester oder einstellbarer Vorschubgeschwindigkeit angetrieben wird. Vor und hinter der För­ derrolle 12 sind Seitenführungen 22, 23 für das Stahlband 13 angeordnet. Bei breiterer Ausführung des Förderrollenpaares und entsprechender Anpassung der Seitenführungen 22, 23 könnten auch mehrere schmale Stahlbänder gleichzeitig zugeführt werden. In Band­ einlaufrichtung hinter der Seitenführung 22 ist quer zur Bandeinlaufrichtung eine Schneid­ einrichtung 1 angeordnet. Diese besteht im wesentlichen aus der scheibenförmig ausgebil­ deten rotierenden Messereinrichtung 2, einer Lagerung 9 für die Drehachse 5 der Messer­ einrichtung 2, einem zweiten Elektromotor 8 und einem Riemengetriebe 10, 11 zur Verän­ derung der Antriebsdrehzahl der Messereinrichtung 2. In die Lagerung 9 kann bei Bedarf ein Zwischengetriebe eingebaut sein. Die rotierende Messereinrichtung 2 ist am Umfang des scheibenförmigen Grundkörpers mit einer Vielzahl von Schneiden 20 bestückt. Im Falle der Auslegung der Maschine auf die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer paralleler Stahlbänder wäre die Messereinrichtung 2 entsprechend breiter ausgeführt und bestünde vorzugsweise aus mehreren nebeneinander angeordneten Messerscheiben oder aus einer entspre­ chenden einstückig ausgebildeten Messerrolle 24 (Fig. 4), bei der die Schneiden 20 über die gesamte Rollenbreite verlaufen. Als weiteres wesentliches Element verfügt die Schnei­ deinrichtung 1 über ein feststehendes, also stationäres Messer 3, das im Zusammenwirken mit der Messereinrichtung 2 das Band 13 zerschneidet. Die gesamte Schneideinrichtung 1 ist auf einem Schlitten 25 montiert, der auf der Tischplatte 21 in Bogenführungen 17 horizon­ tal verschwenkt werden kann, so daß beliebige Winkelstellungen der Drehachse 5 zur Bandeinlaufrichtung, vorzugsweise im Bereich von 90° bis 30° einstellbar und mittels Schraubverbindungen fixierbar sind. Die von der Schneideinrichtung 1 erzeugten Stahlfasern fallen nach unten auf eine Rutsche 16 und können in ein nicht dargestelltes Sammelgefäß gelangen. Die Messereinrichtung 2 (Fig. 2) ist nach außen durch ein Blechgehäuse 18 ab­ gedeckt, das mit einer Klappe 19 versehen ist, um einen einfachen Austausch der Mes­ sereinrichtung 2 zu ermöglichen. Beispielsweise kann über Messereinrichtungen gleichen Durchmessers, aber mit unterschiedlicher Schneidenzahl eine unter sonst gleichbleibenden Bedingungen entsprechend geänderte Faserbreite eingestellt werden. Je größer die Schnei­ denanzahl ist, umso kleiner ist die Faserbreite. Durch die Vergrößerung der Drehzahl der Messereinrichtung 2 kann ebenfalls eine Verringerung der Faserbreite bewirkt werden, ebenso durch eine Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Schneideinrichtung 1 zur parallelen Verarbeitung mehrerer z. B. unterschiedlich dicke Bänder mit mehreren Messereinrichtungen unterschiedlicher Schneidenanzahl auszurüsten. Die Faserlänge wird über die Schrägstellung der Drehachse 5 zur Bandeinlaufrichtung verändert. Je kleiner der Winkel, der in Fig. 1 90° beträgt, ist, umso länger werden die Fasern. Es empfiehlt sich, die einzelnen Schneiden in an sich be­ kannter Weise schräg zur Drehachse 5 auf dem Grundkörper der Messereinrichtung anzu­ ordnen.

Beispiel

Gegeben ist ein Besäumband mit einer Breite vom 15-20 mm und einer Dicke von 0,3 mm. Hergestellt werden sollen Fasern mit einer Länge von mindestens 30 mm und einer Breite von etwa 0,3 mm, wobei das Verhältnis Länge/Breite mindestens 80 betragen soll. Hierzu wird eine Vorrichtung gemäß Fig. 1-3 benutzt, bei der der Winkel zwischen der Schnei­ deinrichtung und der Vorschubrichtung von ursprünglich 90° (Fig. 1) auf 30° verändert wurde. Dadurch ergibt sich eine Faserlänge von 15 mm/sin 30° bis 20 mm/sin 30°, also von 30-40 mm. Bei einer Schneidenzahl von 12 und einer Drehzahl der Messereinrichtung von z. B. 1000 min^-1 wird eine Vorschubgeschwindigkeit von 7200 mm/min eingestellt. Dadurch ergibt sich unter Berücksichtigung der Schrägstellung der Schneideinrichtung die gewünschte "Schnittiefe" (Faserbreite) von 0,3 mm. Die erhaltenen Fasern sind jeweils um ihre Längsachse in sich verwunden und weisen angespitzte Enden auf mit einem Spitzenwinkel, der dem gewählten Einstellwinkel zwischen Schneideinrichtung und Vorschubrichtung entspricht.

Durch diese außerordentlich einfache Konstruktion lassen sich sehr preiswerte Einsatzmate­ rialien, die an sich als Abfallstoffe anzusehen sind, in kostengünstiger Weise zu einem hochwertigen Produkt verarbeiten. Als Vorteil beim Einsatz von Besäumband ergibt sich ent­ sprechend der veränderlichen Breite des Einsatzmaterials eine Mischung aus Fasern unter­ schiedlicher Länge.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern für Faserbeton durch Zerschneiden von mindestens einem Stahlband mittels einer gegen ein stationäres Messer rotierend arbeitenden Messereinrichtung, wobei das Stahlband während dessen kontinuierlicher Zuführung geschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Faserlänge, die größer als die Breite des eingesetzten Stahl­ bandes ist, die Schnittkante des stationären Messers in einem schrägen Winkel von 30° bis weniger als 90° zur Bandzuführrichtung schwenkbar eingestellt und das Stahlband in diesem schrägen Winkel geschnitten wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine Schneideinrichtung (1) mit einer gegen ein stationäres Messer (3) arbeitenden, von einem Motor (8) angetriebenen rotierenden Messereinrichtung (2) und mit einer von einem Motor (6) angetriebenen Zuführeinrichtung (4) zur kontinuierlichen Zuführung von mindestens einem Stahlband (13) in den Schneidbereich der Messer (2, 3) wobei die Drehachse (5) der rotierenden Messereinrichtung (2) quer zur Zuführrichtung des Stahlbandes (13) angeordnet ist und die Schneiden der Messereinrichtung (2) sich über die Breite des Stahlbandes (13) hinaus erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (1) auf einem Schlitten (25) montiert ist, der auf einer Tisch­ platte (21) in Bogenführungen (17) gegenüber der Zuführeinrichtung (4) um eine Achse schwenkbar angeordnet ist, die senkrecht zur Bandzuführeinrichtung und zur Drehachse (5) steht, und die Schwenkbarkeit über einen Winkelbereich von 30° bis 90° bezogen auf den Winkel zwischen Drehachse (5) und Zuführrichtung des Stahlbandes (13) geht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Antriebs der Zuführeinrichtung (4) auf unter­ schiedliche Werte einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Schneideinrichtung (1) auf unterschiedliche Werte einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schneideinrichtung (1) Messereinrichtungen (2) mit unterschiedlicher Zahl von auf dem Umfang verteilten Schneiden (20) einsetzbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (1) mehrere koaxial nebeneinander angeordnete rotierende Messereinrichtungen aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als rotierende Messereinrichtung (2) eine Messerrolle (24) vorgesehen ist, deren Schneiden sich über die ganze Länge der Messerrolle (24) erstrecken und jeweils ein Mehrfaches der Breite des einzusetzenden Stahlbandes (13) ausmachen, und daß die Zuführeinrichtung (4) auf die gleichzeitige parallele Zuführung mehrerer Einzelbänder eingerichtet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (20) der Messereinrichtung (2) schräg zur Drehachse (5) ausgerichtet sind.