PL165058B1 - Method of forming turns of coiled metal wire and apparatus therefor - Google Patents

Abstract

1. Sposób ksztaltowania zezwojów drutu me- talowego, zwlaszcza stalowego, w którym wstepnie uksztaltowane zwoje drutu doprowadza sie do wpad- niecia do studni ksztaltujacej, posiadajacej sciane zasadnicza cylindryczna o osi pionowej, w której zwoje ukladaja sie jedne na drugich celem utworzenia zezwoju, znamienny tym, ze podczas spadku zwo- jów wywiera sie na nie promieniowa sile przyciaga- jaca je ku scianie studni, przy czym kierunek dzialania tej sily przemieszcza sie ruchem obroto- wym wokól osi studni. 8. Urzadzenie do ksztaltowania zezwojów drutu metalowego, zwlaszcza stalowego, wstepnie zwinietego w zwoju, zawierajace studnie ksztaltowania zezwoju majaca cylindryczna sciane o osi pionowej, znamienne tym, ze zawiera srodki do wywierania na te zwoje pro- mieniowej sily odsrodkowej, przemieszczajacej sie ru- chem obrotowym wokól osi studni. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób kształtowania zezwojów drutu metalowego oraz urządzenie do kształtowania zezwojów drutu metalowego, a szczególnie z drutu stalowego, w którym wstępnie ukształtowane zwoje drutu wpadają do studni kształtującej posiadającej ścianę cylindryczną o osi pionowej i wewnętrzną średnicę większą od średnicy zwojów i gromadzącej zwoje celem utworzenia zezwoju.

Urządzenia tego rodzaju są używane w wytwórniach drutów metalowych, celem tworzenia zezwojów, które następnie są zagęszczane i wiązane. W wytwórniach tych drut po wytworzeniu jest kształtowany w zwoje, które są następnie układane zasadniczo na płasko, częściowo jedne na drugich, na przenośniku chłodzonym, przy czym podczas przesuwania się przenośnika zwoje są schładzane.

165 058

Na końcu przenośnika zwoje drutu wpadają jeden po drugim do studni o cylindrycznej ścianie i o osi pionowej, o średnicy nieco większej od średnicy zwojów, gdzie układają się w stos celem utworzenia zezwoju, który jest następnie wyciągany ze studni dla zagęszczenia i związania przed zmagazynowaniem lub użytkowaniem.

Urządzenia tego rodzaju są znane przykładowo z francuskich opisów patentowych nr nr 1 383 550, 2 057 934, 2 105 305.

W urządzeniach tych zwoje, nawet będąc częściowo prowadzone przez osiową głowicę, umieszczoną we wnętrzu studni, wykazują tendencję do układania się jedne na drugich w sposób nieuporządkowany. Powoduje to, że wysokość tak ukształtowanego zezwoju jest znacznie większa niż miałoby to miejsce w przypadku uporządkowanego układania zwojów.

Jak to już stwierdzono, zezwoje są następnie zagęszczane przez wywarcie na nie nacisku poosiowego, Gdy zwoje są ułożone w sposób nieuporządkowany, wówczas druty przecinają się w licznych miejscach, a podczas zagęszczania ryzyko deformacji drutu na poziomie tych skrzyżowań staje się znaczące.

Celem wynalazku jest rozwiązanie tych problemów i opracowanie sposobu kształtowania zezwoju, który pozwalałby uporządkować układanie zwojów, zmniejszyć przestrzeń zajmowaną przez zezwoje i uniknąć deformacji drutu.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu kształtowania zezwojów z drutu, wyróżniającego się tym, że podczas wpadania zwojów do studni, na zwoje jest wywierana siła promieniowa przyciągająca zwoje do ściany studni, przy czym kierunek działania tej siły przemieszcza się ruchem obrotowym wokół osi studni.

Sposób i urządzenie według wynalazku pozwalają tak uporządkować układanie zwojów zezwoju podczas jego tworzenia, że zwoje te układają się nałożonymi na siebie warstwami, przy czym zwoje każdej warstwy są przesunięte kątowo, jedne względem drugich. Innymi słowy każdy zwój lub grupa zwojów styka się ze ścianą studni w jednym punkcie, a odpowiednie punkty styku dwóch zwojów lub grup zwojów są równomiernie przesunięte obwodowo. W ten sposób podczas kształtowania zezwojów optymalizuje się pęcznienie zwojów. Przy stałej długości drutu uzyskuje się znaczący zysk na wysokości zezwojów, a tym samym na przestrzeni przez nie zajmowanej. Ponadto, gdy zwoje są równomiernie złożone wewnątrz zezwojów, to te ostatnie wykazują lepszą zwartość i mniejsze niebezpieczeństwo odkształceń podczas manipulacji zezwojem. Ponieważ te ukształtowane zezwoje są bardziej zwarte, to można zmniejszyć, a nawet pominąć, dalsze operacje zagęszczania, co może doprowadzić do zaniechania stosowania zagęszczaczy, a przez to zmniejszenia czasu i kosztu wytwarzania, a przynajmniej do zmniejszenia niebezpieczeństwa deformacji drutu podczas operacji zagęszczania.

Zgodnie ze szczególnym rozwiązaniem wynalazku, sposób jest stosowany do tworzenia zezwojów z drutu metalowego, który może być przyciągany przez magnes, a siła przyciągania zwojów jest wytwarzana przez obracające się pole magnetyczne, przy czym korzystnie pole magnetyczne jest wytwarzane przez wzbudniki, takie jak elektromagnesy równomiernie rozstawione na obwodzie studzien kształtujących i cyklicznie zasilane prądem stałym.

W takim układzie cykliczne przyciąganie zwojów metalowych w kierunku ściany studni może być zrealizowane w sposób bardzo prosty bez elementów mechanicznych działających wewnątrz studni. Ponadto, wykorzystanie pola magnetycznego wytwarzanego przez elektromagnes umożliwia łatwą regulację wielkości siły przyciągania, a także szybkości obracania pola wirującego, w zależności od średnicy drutu, średnic zwojów, prędkości przenośnika zwojów i szybkości opadania zwojów wewnątrz studni.

Zastosowanie elektromagnesów umieszczonych na zewnątrz studni umożliwia łatwe przystosowanie sposobu do już istniejących urządzeń, bez dokonywania znaczących zmian studni, z wyjątkiem tego, że na wysokości elektromagnesów ściana studni musi być wykonana z materiału niemagnetycznego.

Przedmiot wynalazku zostanie szczegółowo opisany na przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój osiowy przez wykonane zgodnie z wynalazkiem urządzenie do kształtowania zezwoju, fig. 2 - urządzenie z fig. 1 w widoku z góry, zaś fig. 3 przedstawia rozmieszczenie elektromagnesów.

165 058

Urządzenie pokazane na rysunku zawiera studnię do kształtowania zezwojów z drutu stalowego, której ścianę stanowi cylinder o pionowej osi. Ściana ta zawiera pierścień górny 2, którego wyższa część może być nieco rozszerzona celem utworzenia leja na zwoje drutu 10 doprowadzane przenośnikiem 11, zgodnie ze strzałką 12, na którym drut jest umieszczony w zwojach 10, zasadniczo płaskich i częściowo się przykrywających, a ponadto zawiera pierścień dolny 3, którego zadaniem jest prowadzenie i utrzymywanie ukształtowanego zezwoju i który jest wyposażony w niepokazane środki pozwalające na wyciągnięcie zezwoju ze studni. Pomiędzy pierścieniem górnym i pierścieniem dolnym jest umieszczony pierścień pośredni 4 z materiału niemagnetycznego.

Elektromagnesy, które w przykładzie pokazano w liczbie pięciu, są rozmieszczone obwodowo na obrzeżu pierścienia pośredniego 4, do którego są przymocowane. Wysokość elektromagnesu 5 jest nieco mniejsza od wysokości pierścienia pośredniego 4, wskutek czego wszystkie linie pola magnetycznego wytworzonego przez elektromagnesy przechodzą przez ten pierścień pośredni.

Wewnątrz studni 1 znajduje się pozioma płyta 6 mogąca się poruszać pionowo, przy czym jej górne położenie jest usytuowane na poziomie wysokości pierścienia pośredniego 4. Przeznaczeniem płyty jest podtrzymywanie zezwoju 7, przy czym opuszcza się ona stopniowo w taki sposób, by górna część kształtowanego zezwoju stale znajdowała się w strefie działania elektromagnesów 5. Na fig. 1 uwidoczniono początkową fazę kształtowania zezwoju, gdy zezwój 7 tworzy tylko kilka zwojów drutu 10 osadzonych na płycie 6 znajdującej się w górnym położeniu.

Płyta 6 jest płytą pierścieniową i otacza centralny trzpień 8, który u góry kończy się głowicą 9 zapewniającą uzupełniające prowadzenie zwojów drutu 10, gdy te spadają wewnątrz studni 1, a szczególnie zapobiegają skośnemu spadaniu zwojów, które może zakłócać kształtowanie zezwoju. Głowica 9 znajdująca się na wysokości pierścienia pośredniego 4, korzystnie jest wykonana z materiału niemagnetycznego. Głowica ta nie jest jednak niezbędna, szczególnie podczas tworzenia zezwojów z drutu o dużej średnicy, ponieważ realizacja sposobu według wynalazku ma na celu prowadzenie spadających zwojów i porządkowanie ich ułożenia w zezwoju.

Zgodnie z układem pokazanym na fig. 3, elektromagnesy 5 są rozmieszczone poziomo, to znaczy w taki sposób, ze zasadniczy kierunek linii pola przebiegającego pomiędzy dwoma biegunami tego samego elektromagnesu znajduje się w płaszczyźnie poziomej. Dla osiągnięcia tego celu elektromagnesy mogą być ukształtowane tak jak to schematycznie pokazano na fig. 3, przy czym ich jarzmo magnetyczne ma kształt litery U, a bieguny utworzone przez zakończenia gałęzi U przebiegają pionowo na wysokości nieco niższej od wysokości niemagnetycznego pierścienia pośredniego 4 i są złączone z jego zewnętrzną powierzchnią.

Elektromagnesy można również rozmieścić pionowo, to znaczy w taki sposób, by linie pola przebiegały zasadniczo w kierunku pionowym.

Elektromagnesy 5 i środki do ich zasilania prądem elektrycznym są tak zrealizowane, by oddziaływanie pola wytworzonego przez każdy z elektromagnesów było zasadniczo usytuowane w strefie pierścieniowej zawartej między pierścieniem pośrednim 4 a głowicą 9 i usytuowane obok wspomnianego elektromagnesu.

Innymi słowy, siła przyciągająca wywierana przez elektromagnes na zwój lub na zwoje znajdujące się na jego poziomie, w momencie gdy elektromagnes jest zasilany prądem elektrycznym, oddziaływuje tylko na tę część łuku, w której zwój lub zwoje są najbliższe wspomnianemu elektromagnesowi.

Zazwyczaj w tego rodzaju urządzeniach wewnętrzna średnica studni jest większa od średnicy zwojów. Na przykład średnica studni wynosi 1150 mm, a średnica zwojów około 1050 mm. Każdy zwój może więc przemieszczać się poziomo wewnątrz studni o około 100 mm. Gdy jeden z elektromagnesów jest wzbudzony, wówczas zwój lub zwoje, które w czasie spadania znajdują się na wysokości pierścienia pośredniego 4 mogą być oddalone od znajdującej się obok elektromagnesu ściany tego pierścienia o około 100 mm, a nawet więcej, przy uwzględnieniu faktu, że zwoje mogą być nachylone w stosunku do poziomu. Dla przyciągnięcia zwojów jest konieczne, by pole wytworzone przez elektromagnesy wnikało do wnętrza

165 058 studni na głębokość równą co najmniej tej odległości, a więc w omawianym przypadku na głębokość około 150 mm.

Można łatwo zrozumieć, że głębokość wnikania pola magnetycznego w studnię musi uwzględniać średnice zarówno studni jak i zwojów oraz obecność lub nieobecność głowicy, a także średnicę głowicy.

Ponadto, dla spowodowania ruchu obrotowego pola magnetycznego wokół osi studni, urządzenie zawiera niepokazane środki, które cyklicznie zasilają elektromagnesy 5 prądem stałym. Środki te pozwalają zasilać elektromagnesy w kilku różnych cyklach. Na przykład, w odniesieniu do fig. 3, gdzie elektromagnesy oznaczono odpowiednio a, b, c, d, e, można w każdym momencie zasilać jeden elektromagnes realizując cykl zasilania o kolejności a, b, c, d, e, a lub o kolejności a, c, e, b, d, a. Można również zasilać jednocześnie dwa elektromagnesy, korzystnie sąsiednie, realizując na przykład jeden z poniższych cykli:

a + b, c + d, e + a, b + c, d + e,... a + b, b + c, c + d, d + e, e + a,... lub też a + c, b + d, c + e, d + a, e + b,...

Można również odwrócić kierunek obrotów.

Przed przybyciem pierwszych zwojów transportowanych przez przenośnik 11, elektromagnesy 5 są zasilane zgodnie z założonym cyklem.

Płyta 6 jest doprowadzana do swojego górnego położenia pokazanego na fig. 1, znajdującego się na wysokości pierścienia pośredniego 4. Pierwsze zwoje 10 wpadają do studni 1 i spadają na płytę 6. W przypadku, gdy urządzenie jest przystosowane do instalacji ujawnionej we francuskim opisie nr 2 105 309, pierwsze zwoje mogą osiąść na wsuwayych palaach ,które wnikają w studnię i zapewniają podtrzymanie ezwooja w oczekiwaniu na oowrót płyty do położenia górnego, przy którym palce usuwają się, celem umożliwienia osadzenia tworzonego zezwoju na płycie.

Opadłe zwoje drutu są przyciągane przez elektromagnesy 5, przy czym cykliczne zasilanie elektromagnesów powoduje obracanie się pola magnetycznego, w wyniku czego zwoje rozkładają się obwodowo, częściowo zachodząc na siebie, jak to pokazano na fig. 2. W miarę układania zwojów, a tym samym w miarę zwiększania wysokości zezwoju, opuszczanie płyty 6 jest tak sterowane, by górna część tworzonego zezwoju znajdowała się na poziomie pierścienia pośredniego i pozostawała w ten sposób pod wpływem pola magnetycznego.

Korzystnie, opuszczenie płyty do dołu jest tak regulowane, by utrzymywać górną część zezwoju w sąsiedztwie dolnej strefy oddziaływania elektromagnesów. W ten sposób pole będzie miało decydujący wpływ na zwoje aktualnie spadające, gdy siła niezbędna dla przyciągnięcia zwojów jest względnie mała. Pole będzie wywierać ponadto wpływ na te zwoje, które już osiadły, co pozwala uniknąć ewentualnego przemieszczania zwojów wynikającego na przykład z ich sprężystości. Zwoje dolne znajdujące się poza polem nie wykazują tendencji do przemieszczania ze względu na nacisk, który wywierają na nie zwoje wyżej usytuowane.

Z chwilą osadzenia wszystkich zwojów i utworzenia zezwoju, płyta znajduje się w położeniu dolnym, a zezwój można usunąć.

Jest oczywiste, że dzięki regulowanemu ułożeniu zezwojów zostaje znacząco zmniejszona wysokość zezwoju w stosunku do wysokości zezwojów uzyskiwanych w znany sposób, gdy zwoje układały się bez jakiejkolwiek regularności, w sposób w zasadzie przypadkowy.

Podaje się tytułem przykładu, że w przypadku wyżej opisanej instalacji używanej w wytwórni wytwarzającej drut o średnicy 5,5 mm, zwijany w kręgi o średnicy 1050 mm wpadające w studnię z szybkością rzędu 25 zwojów na sekundę, każdy elektromagnes jest zasilany prądem stałym, przy czym w uzwojeniu wytwarza się pole odpowiadające w przybliżeniu 40000 amperozwojów. Wykorzystuje się i kolejno zasila pięć elektromagnesów, które wytwarzają pole obracające się z szybkością około 0,25 obrotów na sekundę. Osiągnięto obniżenie wysokości zezwoju o ponad 30%.

Stwierdzono, że szybkość obracania pola może być zmieniana w szerokich granicach w zależności od wybranego cyklu zasilania elektromagnesów, wymiarowych cech drutu i szybkości spadania zwojów. Szybkość ta zależy również od czasu narastania mocy elektromagnesów,

165 058 co narzuca minimalny okres ich zasilania niezbędny do tego, by wytworzone pole magnetyczne mogło spowodować wystarczające przyciąganie zwojów.

Należy również uwzględnić szczątkowy magnetyzm elektromagnesów, który powoduje opóźnienie zaniku pola magnetycznego w stosunku do momentu przerwania zasilania elektromagnesu i dlatego też należy przewidzieć taki wystarczający czas trwania cyklu zasilania, przy którym unika się wzajemnego zakłócania lub nawet znoszenia pól wytwarzanych przez różne elektromagnesy.

W tym celu rozmieszcza się korzystnie elektromagnesy w taki sposób, by zbliżone do siebie bieguny dwóch sąsiadujących elektromagnesów posiadały taką samą polaryzację. Również w tym celu można korzystnie zasilać elektromagnesy w takim cyklu, w którym zasila się jeden elektromagnes, a następnie nie sąsiadujący elektromagnes lecz następujący po nim, i tak dalej.

Dla zmniejszenia czasu zadziałania elektromagnesów można je utrzymywać stale pod napięciem, na przykład około 90 V, niewystarczającym dla stworzenia efektu przyciągania, ale pozwalającym na skrócenie czasu wzrostu mocy z chwilą, gdy przy cyklicznym zasilaniu zostanie do nich przyłożone napięcie robocze, w tym przypadku wynoszące około 200 V.

Jest oczywiste, że można zmienić liczbę elektromagnesów i można je tak rozmieścić, by sąsiednie bieguny dwóch sąsiadujących ze sobą elektromagnesów miały polaryzację taką samą lub polaryzację przeciwną. W przypadku jednakowej polaryzacji sąsiadujących ze sobą biegunów, liczba elektromagnesów korzystnie będzie parzysta by uniknąć nieciągłości przy rozmieszczaniu biegunów.

Obracające się pole magnetyczne może być wytworzone również przez dowolne środki znane fachowcom z zakresu elektromagnetyzmu, a wykorzystujące na przykład wzbudniki wielofazowe lub jarzmo i cewki podobne do używanych w stojanie silnika elektrycznego, zasilanych prądem stałym lub zmiennym.

Pole magnetyczne może również działać na wysokości większej lub mniejszej i na poziomie bardziej lub mniej bliskim górnego zakończenia studni, przy czym w konsekwencji tego zostają odpowiednio zmienione wysokości pierścieni pośrednich lub górnych.

165 058

165 058

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kształtowania zezwojów drutu metalowego, zwłaszcza stalowego, w którym wstępnie ukształtowane zwoje drutu doprowadza się do wpadnięcia do studni kształtującej, posiadającej ścianę zasadniczą cylindryczną o osi pionowej, w której zwoje układają się jedne na drugich celem utworzenia zezwoju, znamienny tym, że podczas spadku zwojów wywiera się na nie promieniową siłę przyciągającą je ku ścianie studni, przy czym kierunek działania tej siły przemieszcza się ruchem obrotowym wokół osi studni.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że siłę wytwarza się przez obracające się pole magnetyczne.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że pole magnetyczne wzbudza się za pomocą elektromagnesów równomiernie rozmieszczonych na obwodzie studni i cyklicznie zasilanych prądem stałym. ,=
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że w danym momencie zasila się tylko jeden elektromagnes.
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jednocześnie zasila się dwa elektromagnesy, korzystnie ze sobą sąsiadujące.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że siłę wywiera się na poziomie górnej części tworzonego zezwoju.
7. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że siłę wywiera się na zwoje w czasie ich spadania, powyżej górnego poziomu tworzonego zezwoju.
8. 8. Urządzenie do kształtowania zezwojów drutu metalowego, zwłaszcza stalowego, wstępnie zwiniętego w zwoju, zawierające studnię kształtowania zezwoju mającą cylindryczną ścianę o osi pionowej, znamienne tym, że zawiera środki do wywierania na te zwoje promieniowej siły odśrodkowej, przemieszczającej się ruchem obrotowym wokół osi studni.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że środki wytwarzania siły stanowią wzbudniki wytwarzające obrotowe pole magnetyczne.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że wzbudnikami są elektromagnesy (5) równomiernie rozmieszczone na obrzeżu studni (1) i połączone ze źródłem cyklicznego zasilania tych elektromagnesów prądem stałym.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że środki do wytwarzania siły promieniowej na zwoje są umieszczone na poziomie odpowiadającym górnej części tworzonego zezwoju i/lub powyżej tego poziomu.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że na poziomie wzbudników ściana studni jest wykonana z materiału niemagnetycznego.