WO2003084695A1 - Vorrichtung und verfahren zum richten von halbzeug - Google Patents

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WO2003084695A1
WO2003084695A1 PCT/DE2003/000658 DE0300658W WO03084695A1 WO 2003084695 A1 WO2003084695 A1 WO 2003084695A1 DE 0300658 W DE0300658 W DE 0300658W WO 03084695 A1 WO03084695 A1 WO 03084695A1
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straightening
rotor
bearing
straightening rotor
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PCT/DE2003/000658
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Udo Gehrer
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Schumag Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • B21F1/02—Straightening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • B21D3/005—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by eccentric turning members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • B21F1/02—Straightening
    • B21F1/023—Straightening in a device rotating about the wire axis

Definitions

  • the invention relates to a device for straightening semifinished products, in particular wound or drawn semifinished products, and a method for straightening semifinished products, in which a straightening rotor having a straightening means rotates around the semifinished product to be straightened.
  • Straightening machines for wound semi-finished products, in particular for wire are well known from the prior art.
  • a straightening machine for wire in particular for reinforcing steel wire, which is drawn off from a coil, straightened, cut to length and fed as a straight round steel rod for further processing and / or use.
  • a plurality of straightening nozzles are provided for straightening, which are offset with respect to the passage axis of the wire.
  • the directional nozzles are arranged in a housing which rotates around the pass axis.
  • the straightening nozzles are mounted in roller bearings, the axes of which coincide with the axes of the straightening nozzles mounted therein, the roller bearings being set up to absorb the axial forces during the passage of a dressing wire.
  • the rotating housing in which the directional nozzles are arranged, is also mounted in roller bearings, with which radial or axial forces are absorbed by the rotating housing.
  • a previously curved wire which has a curvature due to internal stresses, is straightened or straightened by means of the devices described above.
  • the wire is threaded into a so-called straightening rotor and guided through it.
  • the wire is bent back and forth by means of straightening nozzles or by means of straightening bolts due to the rotating straightening rotor.
  • the plastic deformations experienced in this way distribute the internal stresses in the wire more evenly, if not entirely.
  • T can be viewed as a quality measure for the straightening process, with a too large T leading to spiral structures of the semi-finished product.
  • d denotes the wire diameter
  • s denotes the wire feed per revolution, which denotes a path of a wire from a point A to a point B in the direction of the longitudinal axis of the wire.
  • the straightening rotor makes a complete 360 ° rotation around its own axis. During this rotation, the wire moves forward from point A to point B by the distance "s".
  • the transport factor and the speed of rotation are functionally related, so that large rotation speeds are required for small diameters.
  • the object of the invention is achieved on the one hand by a device for straightening semi-finished products with a self-centering straightening rotor.
  • the rotational speed of the rotor and thus the throughput speed can be increased while the T remains constant.
  • the term “semifinished product” in the present case is preferably understood to mean wires wound on a coil, but also any other materials or semifinished products that are wound up, for example, for advantageous transport or storage, but to be straightened for further processing and thus to be largely freed of internal stresses are described in the sense of the invention with the term "semi-finished product"
  • the term “self-centering straightening rotor” is preferably understood to mean a rotating component which, by suitable means, is able to rotate about its axis of rotation at such a high speed that the imbalances occurring during the rotation compensate for this is particularly advantageous with regard to continuous operation of a straightening machine, since high centrifugal forces or high unbalance forces can damage the same or one of its component groups, so that the service life of the components concerned is impaired
  • self-centering straightening rotor can include straightening rotors that are operated for straightening a wound semi-finished product in a supercritical speed range
  • centrifugal forces or unbalance forces result from one or more partial masses that do not lie on the actual axis of rotation of the component but on a different, center of gravity axis deviating therefrom
  • critical speed range in the present case describes a speed range which, above a critical speed, at which unbalance, omitting the present invention, can lead to damage to components, in particular bearings, and / or above at least a first lowest natural frequency, preferably above a first natural frequency, the straightening rotor and its bearing Accordingly, the term “subcritical speed range” describes a speed range that lies below the critical speed or below at least a first lowest natural frequency.
  • critical speed range encompasses in particular the speed range in which an insufficiently damped or dampable resonance with respect to the straightening rotor can occur.
  • a resonance an amplitude or several amplitudes of a frequency increases very strongly, so that it becomes very high Stresses can lead to component failure.
  • the straightening rotor is mounted on an at least temporarily resilient bearing mount.
  • a resonance can be placed in a manageable area, in particular through the flexible storage.
  • the self-centering straightening rotor is preferably operated above this resonance frequency, at least during straightening operation, ideally if centrifugal or unbalance forces occurring due to an uneven mass distribution of the straightening rotor are not or hardly released to the outside.
  • a bearing suspension which at least temporarily resiliently supports the straightening rotor, provides a suspension capable of oscillation for a straightening rotor, which in turn only releases significantly less forces to the environment
  • the bearing mount is made of conductive metal, such as aluminum or titanium. Since a light metal has a significantly lower density and a good strength compared to a conventional machine steel, this measure reduces the total mass of the vibration-capable suspension for such a use materials that have a density of less than 3.0 kg per dm 3 , in particular a density of less than 1.8 kg per dm 3. This reduces the rotating or vibrating masses
  • the bearing support is preferably designed as a roller bearing support, but it can also be designed as a slide bearing Such a bearing can be realized in a variety of ways. It has proven to be particularly advantageous if the straightening rotor is supported by means of at least one elastic pivot bearing, preferably by means of at least two elastic pivot bearings
  • elastic rotary bearing here encompasses bearings or all structures suitable for receiving the bearings, which do not fix a rotatably mounted shaft or axis in the sense of a rigid bearing, but rather enable the rotatably mounted shaft or axis to have an additional amplitude radially to the axis of rotation
  • the elastic rotary bearing has at least one vibration damper.
  • the elastic bearing or the elastic bearing support is preferably arranged by means of eight, in particular via at least one or at least two such vibration dampers on a bearing block
  • vibration dampers are preferably designed in the form of rubber buffers, so that a particularly simple and inexpensive embodiment is thereby possible
  • the vibration dampers are arranged concentrically around a bearing eye of the bearing holder
  • the elastic rotary bearing has a rigidity c whose radial component c rad is less than its axial component c a ⁇ a ⁇
  • the components of the stiffness c have a ratio c ra dc aX ⁇ ai ⁇ 1/5, preferably a ratio c ra d / c ax , ai ⁇ V9. In this way, axial straightening, in particular also during the straightening process Approaching by slipping or sliding effects, conditioned forces are countered effectively.
  • the bearing does not become too stiff axially, so that axially effective components of the rotation axis displacement can be sufficiently compensated or natural vibrations of the rotor itself can be decoupled, in particular in the interval mentioned here operation of the self-centering straightening rotor in a supercritical speed range is advantageously possible.
  • the straightening rotor has straightening means which can be adjusted by means of an adjusting device when the straightening rotor rotates.
  • the term “straightening means” encompasses any components which are suitable for straightening a semi-finished product described above in the sense of the invention.
  • so-called straightening nozzles, straightening stones or straightening rollers are used for this purpose.
  • the adjusting device has at least one sliding bearing, in particular an axial sliding bearing.
  • a hydrodynamic bearing preferably a hydrodynamic axial bearing, can be provided.
  • the bearing preferably has two pairs of sliding surfaces made of two smooth circular ring surfaces.
  • the plain bearings are primarily not used to guide the self-centering straightening rotor. Rather, the slide bearing is used, for example, to control a toothed rack, which in turn interacts with at least one directional nozzle, in particular the middle directional nozzle, in such a way that the delivery of this directional nozzle with respect to the semi-finished product is varied.
  • the plain bearing preferably has at least one standing area and at least two rotating areas, in particular in interaction with hydrodynamic or hydrostatic plain bearings.
  • a rotating area and at least two standing areas can also be provided.
  • the areas can be realized in the form of rings.
  • the standing ring is moved in the direction of the straightening rotor axis of rotation by an adjusting drive of the adjusting device.
  • the standing ring does not rotate together with the straightening rotor, but is held axially displaceable in at least two guides of the adjusting device in the direction of the straightening rotor axis of rotation.
  • a radial play of 1 mm, 2 mm and above.
  • Such a game leaves the circumferential speeds in a tolerable range and enables the axes to be shifted according to the invention in a structurally controllable manner.
  • the guides are arranged, for example, approximately parallel along the direction of rotation of the straightening rotor.
  • the two rotating rings rotate with the straightening rotor, so that a hydrodynamic bearing is created with the standing ring and the rotating rings in the presence of a corresponding fluid.
  • an axial plain bearing allows storage at very high circumferential speeds, on the one hand, and radial freedom for the eccentric rotation of the straightening rotor, on the other hand, since the pair of sliding surfaces of the axial bearing basically consists of two smooth annular surfaces. It goes without saying that such an axial sliding bearing, in particular if it is designed hydrodynamically, is also advantageous independently of the other features of the present invention.
  • the self-centering straightening rotor has an elastic coupling on at least one shaft end, which connects the straightening rotor to a drive device.
  • the elastic coupling establishes a flexible connection between the self-centering straightening rotor and a drive shaft of the drive device, so that vibrations emanating from the self-centering straightening rotor are not transmitted to the drive train, or at least only to a very great extent.
  • This makes it possible to drive the oscillatory suspension by means of a relatively rigidly arranged drive device. This is structurally easy to implement.
  • Such a coupling also decouples the drive from the straightening rotor advantageously with regard to vibrations, so that it is also advantageous regardless of the other features of the present invention.
  • the object of the invention is also achieved by a method for straightening the wound semifinished product, in which a straightening rotor having a straightening means rotates around the semifinished product to be straightened, a center of gravity of the rotating straightening rotor approaching its axis of rotation with an increasing straightening rotor speed.
  • an eccentricity of a center of gravity axis of the straightening rotor which can also be calculated, for example, by a suitable averaging, is reduced with respect to the axis of rotation of the straightening rotor with increasing straightening rotor speed, so that the center of gravity axis ideally coincides with the axis of rotation of the straightening rotor.
  • the centrifugal forces caused by eccentrically arranged partial masses are minimized in such a way that a bearing of the straightening rotor only has to absorb significantly reduced bearing forces. This applies in particular to operation in the supercritical speed range, with the eccentricity even increasing in the subcritical or critical speed range.
  • the rotating straightening rotor causes considerably lower centrifugal or unbalance forces than is the case with straightening rotors, whose center of gravity axis does not or almost hardly approaches the axis of rotation of the straightening rotor as the straightening rotor speed increases.
  • the bearing of the rotor is essentially only loaded by the weight of the rotor and the acceleration forces on the components surrounding the bearing.
  • the straightening rotor rotates at a speed which is in a supercritical speed range.
  • the straightening rotor possibly rotates, in particular also outside of a resonance, so that the amplitudes of the frequencies do not add up in such a way that the straightening machine fails.
  • the straightening rotor rotates at a speed which is 10%, preferably 20%, above at least a first lowest natural frequency of the straightening rotor and its mounting.
  • the straightening rotor rotates at least above its lowest natural frequency in continuous operation, it is advantageous if the straightening rotor rotates during the straightening of semifinished products with one revolution above 5,000 revolutions per minute, preferably above 9,000 revolutions per minute. This ensures that the straightening rotor is exposed to the lowest possible imbalance forces in continuous operation and also rotates with the lowest possible vibrations. This results in significantly lower bearing forces.
  • Dralit feed rate is possible that is well above the performance data of conventional straightening machines.
  • the speed of the straightening rotor comes shortly before the critical speed range or into the critical speed range, it is advantageous if at least one elastic bearing means is changed in its properties while the straightening rotor is rotating.
  • the previously defined elastic bearing means can be released in such a way that the straightening rotor is mounted in the manner of a vibration-capable arrangement.
  • at least one straightening means is adjusted or is adjustable while the straightening rotor is rotating.
  • the straightening means of the straightening rotor have straightening nozzles, it is advantageous if these straightening nozzles can be adjusted while the straightening rotor is rotating.
  • the rotor can be left in a special starting setting, in particular with the least possible unbalance, and the actual straightening position, which may be considerably less balanced, can only be assumed later.
  • At least one straightening means is adjusted by means of a, preferably hydrodynamic, axial bearing.
  • a, preferably hydrodynamic, axial bearing At least, for example, two circular ring surfaces of the hydrodynamic axial bearing are moved radially relative to one another with respect to the axis of rotation of the straightening rotor.
  • the above-described device and the above-described method make it possible to work much more economically, since more semi-finished products can be straightened in a shorter time.
  • Figure 1 is a partially sectioned side view of a straightening machine with elastic
  • FIG. 2 shows a partially cut top view of a further straightening machine with elastic bearings and hydrodynamic axial bearings for adjusting straightening nozzles
  • FIG. 3 schematically shows a side view of a standing ring of the hydrodynamic axial bearing
  • FIG. 4 shows a schematic view of a bearing mounting with rubber buffers
  • Figure 5 schematically shows a partially cut directional nozzle holder
  • Figure 6 schematically shows a resonance diagram.
  • the straightening machine 1 from FIG. 1 comprises a housing 2, a motor 3, a drive unit 4 and a vibration-capable suspension 5 with a straightening rotor 6.
  • the straightening machine for example, straightens a previously wound wire 7, the wire 7 passing through the straightening machine 1 from an input area 8 to an output area 9.
  • the wire 7 is passed through straightening nozzles 10 (here numbered only as examples).
  • the straightening nozzles 10 are arranged in the straightening rotor 6 such that the wire 7 is bent back and forth along an axis of rotation 11 of the straightening rotor 6.
  • the oscillatory suspension 5 Since the straightening nozzles 10 are each arranged eccentrically with respect to the axis of rotation 11 of the straightening rotor 6, the oscillatory suspension 5 has an overall center of mass axis 12 which is different from the axis of rotation 11. This produces 6 Füelik forces, in particular when the straightening rotor rotates, which increase to the square with increasing speed of the straightening rotor 6.
  • the straightening rotor 6 is mounted with its two shaft journals 13 and 14 in a bearing holder 17 and 18 by means of a roller bearing 15 and 16.
  • the bearing receptacles 17 and 18 in turn are elastically mounted on the housing 2 of the straightening machine 1 by means of spring elements 19 and 20.
  • the elastic mounting 19, 20 of the straightening machine 1 enables the oscillatory suspension 5 to oscillate in such a way that the rotor 6 is centered automatically at a high speed around the center of gravity
  • a flexible coupling 22 is arranged between the shaft journal 13 of the straightening rotor 6 and the pulley 21 of the drive unit 4.
  • the flexible coupling 22 prevents excessive vibrations of the vibration-capable Transfer suspension 5 to the pulley 21 and, for example, via a V-belt 22 to the pulley 23 of the motor 3
  • the straightening machine 24 shown in FIG. 2 comprises a straightening rotor 25, which essentially corresponds to the straightening rotor 6, an adjusting device 26 and a drive unit 27
  • a wire 28 is guided through the straightening rotor 25, and in this case it is tumbled and straightened with low tension
  • the straightening rotor 25 is mounted on its two shaft journal ends 29 and 30 on a roller bearing receptacle 31 and 32.
  • the rolling bearing receptacles 31 and 32 are made of aluminum in a lightweight construction and have a large number of material recesses in the form of through holes for further weight reduction (not shown here)
  • roller bearing supports 31 and 32 in the present exemplary embodiment are each supported by rubber buffers 33 and 34 and 35 and 36 by means of a bearing block 37 and 38 on a housing 39 of the straightening machine 24
  • This straightening rotor 25 also has straightening nozzles through which the wire 28 is transported.
  • a corresponding straightening nozzle holder comprises a gear nut 41 with which it can be controlled via a rack 42 or 43 corresponding to it which are held by an abutment 40
  • the racks 42 and 43 each communicate with hydrodynamic axial bearings 44 and 45.
  • the hydrodynamic axial bearings 44 and 45 are each part of a corresponding slide 46 and 47.
  • the hydrodynamic axial bearings 44 and 45 each have a standing ring 48, 49 and two rotating rings 50 to 53 communicating with this standing ring 48, 49.
  • the rotating rings 50 to 53 rotate together with the straightening rotor 25.
  • the slides 46 and 47 are guided axially, that is in the longitudinal direction 61 of the straightening rotor, by a guide 54 and via the fixed rings 48 and 49 by means of a guide 55.
  • the guides 54 and 55 are fixed to the housing 39 of the straightening machine 24 by means of clamping devices 56 and 57 (numbered here only as examples).
  • the slides 46 and 47 are moved by means of a threaded rod 58.
  • the threaded rod 58 is driven by an adjusting drive 59.
  • a flexible coupling 60 is arranged between the shaft journal end 30 and the drive device 27, which also easily compensates for larger radial positional displacements of the straightening rotor 25 with respect to the drive unit 27.
  • the flexible coupling 60 predominantly transmits only pure torque.
  • the straightening rotor 25 can rotate, for example, at speeds of more than 10,000 rpm and more, as a result of which the feed speed of the wire 28 increases significantly.
  • the body of the slide 63 has Area 67 a groove 68 in which a guide 69 is arranged.
  • the guide 69 is in this case a metal rod which projects into the paper plane or projects vertically from it.
  • the body comprises a circular groove 70 which serves as an oil reservoir for a hydrodynamic axial bearing 44, 45 (see FIG. 2).
  • the circular groove 70 surrounds a bore 70A, in which the straightening rotor 6 or 25 (see FIGS. 1 and 2) and the rotating rings 50 to 53 are arranged.
  • the slide 63 has a further guide 71, so that the slide 63 is guided along at least two guides 69 and 71. So that the slider 63 can be displaced along its two guides 69 and 71, the body comprises a threaded bore 72 which corresponds to a threaded rod 73.
  • the bearing holder 74 shown in FIG. 4, which can be used for the bearing holders 31 and 32, comprises a slide bearing 75.
  • a large number of vibration dampers 78 are arranged on the bearing holder 74 and are connected to a bearing block 37 and 38 (see FIG. 2). to be able to communicate.
  • the vibration dampers 78 are fixed to the bearing holder 74 by means of a screw (not shown here) which is inserted through a bore 79.
  • the straightening nozzle holder 80 (FIG. 5) of the exemplary embodiment according to FIG. 2 comprises a straightening nozzle 82 designed to receive a wire to be conveyed and an outer ring 83.
  • a roller bearing 84 is arranged between the straightening nozzle 82 and the outer ring 83, so that the straightening nozzle 82 can roll freely on the semi-finished product.
  • the outer ring 83 has two shaft journals 88 and 89, with which the directional nozzle holder 80 is axially displaceably mounted.
  • the shaft journal 89 not only serves to support the directional nozzle holder 80, but also a thread and a gear nut 90 are arranged on it.
  • This gear nut 90 communicates with at least one of the toothed racks 42, 43 (see FIG. 2) and can be rotated in the arrow direction 87 about an axis of rotation 86 which is arranged orthogonally to the wire conveying direction 81.
  • the resonance diagram 91 from FIG. 6 shows a profile of an amplitude A of an eccentricity e of a center of mass axis 12 (see FIG. 1) compared to a straightening rotor axis of rotation as a function of an angular velocity ⁇ of the straightening rotor.
  • the eccentricity increases from an initial eccentricity 93 with increasing angular velocity ⁇ .
  • the angular velocity ⁇ first runs through a subcritical speed range 94 and then through a critical speed range 95, which then changes into a supercritical speed range 96.
  • the amplitude A 98 is so low that safe continuous operation is guaranteed from this angular velocity ⁇ .

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Abstract

Um Richtmaschinen weiterzuentwickeln, schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum Richten von gewickeltem Halbzeug mit einem selbstzentrierenden Richtrotor vor.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Richten von Halbzeug
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Richten von Halbzeug, insbesondere von gewickeltem oder gezogenem Halbzeug, und ein Verfahren zum Richten von Halbzeug, bei welchem ein Richtmittel aufweisender Richtrotor um das zu richtende Halbzeug rotiert.
Richtmaschinen für gewickeltes Halbzeug, insbesondere für Draht, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Beispielsweise wird in der Offenlegungsschrift DE 39 10 221 AI eine Richtmaschine für Draht, insbesondere für Betonstahldraht, der von einem Coil abgezogen in Durchlauf gerichtet, abgelängt sowie als gerader Rundstahlstab der weiteren Verarbeitung und/oder Verwendung zugeführt wird, beschrieben. Zum Richten sind hierbei eine Mehrzahl von Richtdüsen vorgesehen, die gegenüber der Durchlaufachse des Drahtes versetzt sind. Die Richtdüsen sind in einem Gehäuse angeordnet, welches um die Durchlaufachse rotiert. Die Richtdüsen sind hierbei in Wälzlagern gelagert, deren Achsen mit den Achsen der darin gelagerten Richtdüsen übereinstimmt, wobei die Wälzlager zur Aufnahme der Axialkräfte beim Durchlauf eines zurichtenden Drahtes eingerichtet sind. Das rotierende Gehäuse, in welchem die Richtdüsen angeordnet sind, ist ebenfalls in Wälzlagern gelagert, mit welchen Radial- bzw. Axialkräfte von dem rotierenden Gehäuse aufgenommen werden.
Einen weiteren Stand der Technik hinsichtlich derartiger Richtmaschinen beschreibt die Patentanmeldung US 1,847,454, in welcher eine Drahtrichtmaschine beschrieben ist, die zum Richten eines Drahtes einen um den Draht rotierenden Richtrotor mit verstellbar gelagerten Richtbolzen aufweist.
Mittels vorstehend beschriebener Vorrichtungen wird ein zuvor gekrümmter Draht, der auf Grund innerer Spannungen eine Krümmung aufweist, gerichtet bzw. begradigt. Hierzu wird der Draht in einen sogenannten Richtrotor eingefädelt und durch diesen geführt. Bei diesem Vorgang wird der Draht mittels Richtdüsen bzw. mittels Richtbolzen auf Grund des rotierenden Richtrotors mehnnals hin und her gebogen. Durch die hierdurch erfahrenen plastischen Verformungen, werden die inneren Spannungen im Draht gleichmäßiger verteilt, wenn nicht sogar zur Gänze aufgehoben.
Die Durchsatzgeschwindigkeit eines Drahtes, also diejenige Geschwindigkeit, mit welcher der Draht einen solchen rotierenden Richtrotor durchläuft, ist von der Umdrehungszahl des Richtrotors und dem Transportfaktor T = s/d abhängig. T kann bei Richtvorgängen als Qualitätsmaß für den Richtvorgang betrachtet werden, wobei ein zu großes T zu Wendelstruktu- ren des Halbzeugs führt.
Hierbei bezeichnet „d" den Drahtdurchmesser, während „s" den Drahtvorschub je Umdrehung bezeichnet, der eine Wegstrecke eines Drahtes von einem Punkt A nach einem Punkt B in Richtung der Längsachse des Drahtes kennzeichnet. Hierzu macht der Richtrotor eine komplette 360° Rotation um die eigene Achse. Während dieser Umdrehung bewegt sich der Draht ausgehend von dem Punkt A bis zu dem Punkt B um die Strecke „s" vorwärts. Insofern stehen Transportfaktor und Drehgeschwindigkeit in einem funktionalen Zusammenhang, so dass bei kleinen Durchmessern große Rotationsgeschwindigkeiten benötigt werden.
Es versteht sich, dass der Drahtvorschub „s" um so geringer ist, je geringer der Durchmesser des Drahtes ist. Hierdurch wird insbesondere bei Drähten mit einem sehr geringen Durchmesser eine nur mäßige Durchsatzgeschwindigkeit erreicht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, derartige Maschinen weiter zu entwickeln, sodass auch für sehr dünne Drähte eine hohe Drahtvorschubgeschwindigkeit erreicht und somit ein hoher Drahtdurchsatz erzielt wird und darüber hinaus ein ausreichend guter Spannungsabbau im Draht vorliegt.
Die Aufgabe der Erfindung wird einerseits gelöst von einer Vorrichtung zum Richten von Halbzeug mit einem selbstzentrierenden Richtrotor.
Erfindungsgemäß kann hierdurch die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und somit die Durchsatzgeschwindigkeit bei gleichbleibenden T erhöht werden. Unter dem Begriff „Halbzeug" werden vorliegend bevorzugt auf einem Coil aufgewickelte Drahte verstanden Aber auch jegliche andere Materialien bzw Halbzeuge, die beispielsweise zum vorteilhaften Transport oder zur vorteilhaften Lagerung aufgewickelt sind, jedoch zur weiteren Verarbeitung zu begradigen und somit weitestgehend von inneren Spannungen zu befreien sind, sind im Sinne der Erfindung mit dem Begriff „Halbzeug" beschrieben
Darüber hinaus wird im Sinne der Erfindung unter dem Begriff „selbstzentrierender Richtrotor" vorzugsweise ein rotierendes Bauteil verstanden, welches durch geeignete Mittel in der Lage ist, mit einer derart hohen Drehzahl um seine Drehachse zu rotieren, dass sich die bei der Rotation auftretende Unwuchten kompensieren Dies ist insbesondere hinsichtlich eines Dauerbetriebs einer Richtmaschine vorteilhaft, da hohe Fliehkräfte bzw hohe Unwuchtkrafte eine Schädigung derselben bzw einer deren Bauteilgruppe bewirken können, so dass die Lebensdauer der betroffenen Bauteile beeinträchtigt wird
Insbesondere kann der Begriff „selbstzentrierender Richtrotor" Richtrotoren umfassen, die zum Richten eines gewickelten Halbzeuges in einem überkritischen Drehzahlbereich betrieben werden
Fliehkräfte bzw Unwuchtkrafte ergeben sich im Sinne vorliegender Erfindung durch eine bzw mehrere Teilmassen, die nicht auf der eigentlichen Rotationsachse des Bauteils sondern auf einer hiervon abweichenden, gemittelten Schwerpunktsachse liegen Eme solche gemittelte Schwerpunktsachse bildet sich in der Regel durch eme Vielzahl von Schwerpunktsachsen mehrerer Teilmassen
Der Begπff „überkritischer Drehzahlbereich" beschreibt vorliegend e en Drehzahlbereich, welcher oberhalb einer kritischen Drehzahl, bei welcher Unwuchten unter Auslassung vorliegender Erfindung fliehkraftbedmgt zu einer Schädigung von Bauteilen, msbesondere von Lagern führen können, und/oder welcher oberhalb wenigstens einer ersten tiefsten Eigenfrequenz, vorzugsweise oberhalb einer ersten kπtischen Eigenfrequenz, des Richtrotors und seiner Lagerung hegt Dementsprechend beschreibt der Begriff „unterkritischer Drehzahlbereich" einen Drehzahlbereich, welcher unterhalb der kritischen Drehzahl bzw. unterhalb wenigstens einer ersten tiefsten Eigenfrequenz liegt.
Der Begriff „kritischer Drehzahlbereich" umfasst vorliegend insbesondere den Drehzahlbereich., in welchem eine nicht ausreichend gedämpfte bzw. dämpfbare Resonanz hinsichtlich des Richtrotors auftreten kann. Bei einer Resonanz wächst eine Amplitude oder mehrere Amplituden einer Frequenz sehr stark an, so dass es zu sehr hohen Beanspruchungen bis zu einem Bauteilversagen kommen kann.
Um einen Richtrotor mit einer Drehzahl zu betreiben, die im überkritischen Drehzahlbereich liegt, muss zuvor ein kritischer Drehzahlbereich durchfaliren werden, so dass im ungünstigsten Fall die Lager des Richtrotors bzw. der Richtrotor selbst Schaden riimmt. Dies würde zu einem Totalausfall der Richtmaschine führen.
Um diesem, insbesondere beim Durchfahren des kritischen Drehzahlbereiches, entgegen zu wirken, kann es vorteilhaft sein, wenn der Richtrotor an einer zumindest temporär nachgiebig gelagerten Lageraufiiahme gelagert ist. Insofern kann, insbesondere durch die nachgiebige Lagerung, eine Resonanz in einem beherrschbaren Bereich gelegt werden.
Dies bedeutet, dass der selbstzentrierende Richtrotor zumindest während des Richtbetriebes vorzugsweise oberhalb dieser Resonanzfrequenz betrieben wird, wobei durch eine ungleichmäßige Massenverteilung des Richtrotors auftretende Flieh- bzw. Unwuchtkräfte im Idealfall nicht bzw. kaum noch nach Außen abgegeben werden.
Bisher versuchte man die durch höhere Drehzahlen bedingten größeren Fliehkräfte mittels größerer Lager in den Griff zu bekommen. Dies führt jedoch zu einer immer massiveren und damit auch teueren Bauweise bzw. insofern zu dem Problem, dass sich Tragfähigkeit der Lager und deren maximale Drehzahl widersprechen.
Auf Grund des selbstzentrierenden Richtrotors können gegenüber der herkömmlichen Bauweise jedoch wesentlich kleiner dimensionierte Lager verwendet werden, die insbesondere auf Grund ihres kleinen Durchmessers höhere Drehzahlen aufnehmen können, so dass der Richtrotor mit einer höheren Drehzahl betrieben werden kann
Mittels einer Lageraufnalime, die den Richtrotor zumindest temporar nachgiebig lagert, wird eine schwmgungsfähige Aufhangung für einen Richtrotor bereitgestellt, die ihrerseits lediglich nur noch wesentlich geringere Kräfte an die Umgebung abgibt
Diese germgeren nach außen wirkenden Kräfte liegen bis unterhalb 5 % der Unwuchtkrafte, die bei einer erzwungenen Rotation um eine Achse einer starren Lagerung erzeugt wurden
Es versteht sich, dass diese geringeren Kräfte die Lagerung des Richtrotors, die Lagerzapfen des Richtrotors sowie die eigentliche Struktur des Richtrotors wesentlich geringer belasten, als dies Kräfte einer herkömmlichen starren Lagerung tun
Um die Kräfte, insbesondere Fliehkräfte bzw Unwuchtkrafte, die auf ein Gestell des Richtrotors wirken, möglichst gering zu halten, versteht es sich, dass es vorteilhaft ist, wenn die Summe der verbleibenden Unwuchten möglichst gering ist, sodass hierdurch möglichst niedrige Fliehkräfte erzeugt werden Es ist daher vorteilhaft, wenn einfassende und mitschwingende Bauteile der schwingungsfahigen Aufhangung möglichst geringe Massen aufweisen Dies betrifft insbesondere ebenfalls die Masse des Außenrings und semer Aufnahme
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lageraufhahme aus Leitmetali, wie z B Aluminium oder Titan, ist Da ein Leichtmetall gegenüber einem üblichen Maschinenstahl eine wesentliche geringere Dichte und eine noch gute Festigkeit aufweist, reduziert sich durch diese Maßnahme die Gesamtmasse der schwingungsfahigen Aufhangung Insbesondere eignen sich für eine derartige Verwendung Werkstoffe, die eine Dichte unter 3,0 kg pro dm3, insbesondere eine Dichte unter 1,8 kg pro dm3 aufweisen Hierdurch reduzieren sich die umlaufenden bzw schwingenden Massen
Die Lageraufhahme ist hierbei vorzugsweise als Walzlageraufhahme ausgeführt, sie kann jedoch darüber hinaus auch als Gleitlager ausgeführt sein Eine derartige Lageraufhahme kann auf vielfältiger Weise realisiert werden Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Richtrotor mittels wenigstens eines elastischen Drehlagers, vorzugsweise mittels wenigstens zwei elastischer Drehlager, gelagert ist
Der Begriff „elastisches Drehlager" umfasst hierbei Lager bzw alle zur Lageraufnahme geeignete Gebilde, die eine drehbar gelagerte Welle bzw Achse nicht im Sinne einer starren Lagerung fixieren, sondern der drehbar gelagerten Welle bzw Achse eine darüber hinausgehende Amplitude radial zur Drehachse ermöglichen
Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass das elastische Drehlager wenigstens einen Schwingungsdampfer aufweist Hierbei ist das elastische Lager bzw die elastische Lageraufhahme vorzugsweise mittels acht, insbesondere über wemgstens emen bzw wemgstens zwei, solcher Schwingungsdampfer an emen Lagerbock angeordnet
Vorzugsweise sind diese Schwingungsdampfer in Gestalt von Gummipuffern ausgebildet, sodass hierdurch eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung vor egt
Beispielsweise sind die Schwingungsdampfer konzentrisch um ein Lagerauge der Lageraufhahme angeordnet
In zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn das elastische Drehlager eine Steifigkeit c aufweist, deren radiale Komponente crad geringer ist als deren axiale Komponente ca ιaι
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Komponenten der Steifigkeit c ein Verhältnis crad caXιai < 1/5, vorzugsweise ein Verhältnis crad/cax,ai < V9, aufweisen Auf diese Weise kann axialen durch den Richtvorgang, insbesondere auch beim Anfahren durch Rutsch- bzw Gleiteffekte, bedingten Kräften wirkungsvoll begegnet werden Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Komponenten der Steifigkeit c em Verhältnis crad/caXιaι > 1/20, vorzugsweise ein Verhältnis crad/caχιai > 1/12, aufweisen Auf diese Weise gerat das Lager axial nicht zu steif, so dass auch axial wirksame Komponenten der Rotationsachsenverlagerung ausreichend ausgeglichen bzw Eigenschwingungen des Rotors selbst entkoppelt werden können Insbesondere in dem hier erwähnten Intervall ist ein Betrieb des selbstzentrierenden Richtrotors in einem überkritischen Drehzahlbereich vorteilhaft möglich.
Um Richtmittel des selbstzentrierenden Richtrotors wie bei einem herkömmlich starr gelagerten Richtrotor mit unterschiedlichen Durchbiegungen gegenüber der Förderrichtung des Richtrotors einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Richtrotor Richtmittel aufweist, welche beim Rotieren des Richtrotors mittels einer Versteileinrichtung verstellt werden können.
In vorliegender Erfindung umfasst der Begriff „Richtmittel" jegliche Bauteile, die sich dazu eignen, ein vorstehend beschriebenes Halbzeug im Sinne der Erfindung zu richten. Insbesondere dienen hierzu sogenannte Richtdüsen, Richtsteine oder Richtrollen.
Da der vorstehend beschriebene Richtrotor im Gegensatz zu herkömmlichen Richtrotoren auf Grund seiner elastischen Lagerung eine gewisse Amplitude durchschreiten kann, ist es vorteilhaft, wenn die VerStelleinrichtung wenigstens ein Gleitlager, insbesondere ein Axialgleitlager, aufweist. Insbesondere kann ein hydrodynamisches Lager, vorzugsweise ein hydrodynamisches Axiallager, vorgesehen sein. Um die Amplitude des Richtrotors auszugleichen, hat das Lager vorzugsweise zwei Gleitflächenpaarungen aus zwei glatten Kreisringflächen.
Die Gleitlager dienen primär nicht zur Führung des selbstzentrierenden Richtrotors. Vielmehr wird mittels der Gleitlager beispielsweise eine Zahnstange angesteuert, die wiederum mit wenigstens einer Richtdüse, insbesondere der mittleren Richtdüse, derart wechselwirkt, dass hierüber die Zustellung dieser Richtdüse bzgl. des Halbzeugs variiert wird.
Vorzugsweise weist das Gleitlager wenigstens einen stehenden Bereich sowie wenigsten zwei rotierende Bereiche auf, insbesondere im Zusammenspiel mit hydrodynamischen bzw. hydrostatischen Gleitlagern. Ebenso können jedoch ein rotierender Bereich sowie wemgstens zwei stehende Bereiche vorgesehen sein. Die Bereiche können in Gestalt von Ringen realisiert sein. Hierbei wird der stehende Ring durch einen VerStellantrieb der VerStelleinrichtung in Richtung der Richtrotordrehachse bewegt. Der stehende Ring rotiert hierbei nicht gemeinsam mit dem Richtrotor, sondern ist in wenigstens zwei Führungen der Versteileinrichtung axial in Richtung der Richtrotordrehachse verlagerbar gehalten. Diesbezüglich kann ein radiales Spiel von 1 mm, 2 mm und darüber ermöglicht werden. Ein derartiges Spiel lässt die Umfangsgeschwindigkeiten in einem tolerierbaren Bereich und ermöglicht auf baulich beherrschbare Weise eine erfindungsgemäße Achsenverlagerung. Die Führungen sind beispielsweise in etwa parallel entlang der Richtrotordrehachse angeordnet.
Die beiden rotierenden Ringe drehen sich mit dem Richtrotor, so dass mit dem stehenden Ring und den rotierenden Ringen bei Vorhandensein eines entsprechenden Fluids ein hydrodynamisches Lager entsteht.
Da der selbstzentrierende Richtrotor die Möglichkeit hat, auf einer Kreisbahn mit unterschiedlichen Radien zu schwingen, können auf Grund des hydrodynamischen Axiallagers Verstellkräfte zum Verstellen der Richtdüsen von Außen an den rotierenden Richtrotor übertragen werden.
Insbesondere ein Axialgleitlager erlaubt zum einen eine Lagerung bei sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten und zum anderen eine radiale Freiheit für den exzentrischen Umlauf des Richtrotors, da die Gleitflächenpaarung des Axiallagers im Prinzip aus zwei glatten Kreisringflä- chen besteht. Es versteht sich, dass ein derartiges Axialgleitlager, insbesondere wenn es hydrodynamisch ausgestaltet ist, auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung entsprechend vorteilhaft ist.
Eine weitere Ausfuhrungsvariante sieht vor, dass der selbstzentrierende Richtrotor an wenigstens einem Wellenende eine elastische Kupplung aufweist, welche den Richtrotor mit einer Antriebseinrichtung verbindet. Die elastische Kupplung stellt zwischen dem selbstzentrierenden Richtrotor und einer Antriebswelle der Antriebseinrichtung eine flexible Verbindung her, so dass von dem selbstzentrierenden Richtrotor ausgehende Schwingungen nicht oder zumindest nur sehr stark verringert auf den Antriebsstrang übertragen werden. Hierdurch ist es möglich, die schwingungsfähige Aufhängung mittels einer relativ starr angeordneten Antriebseinrichtung anzutreiben. Dies ist baulich einfach zu realisieren. Eine derartige Kupplung entkoppelt darüber hinaus auch den Antrieb von dem Richtrotor vorteilhaft hinsichtlich Schwingungen, so dass diese auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft ist. Umgekehrt ermöglich auch eine derartige Kupplung auch dem Rotor eine ungehinderte Schwingung. Die Aufgabe der Erfindung wird darüber hinaus von einem Verfahren zum Richten vom gewickelten Halbzeug gelöst, bei welchem ein Richtmittel aufweisender Richtrotor um das zu richtende Halbzeug rotiert, wobei mit einer steigenden Richtrotordrehzahl eine Schweφunktachse des rotierenden Richtrotors seiner Drehachse angenähert wird.
Vorteilhaft hierbei ist es, dass eine Exzentrizität einer Schwerpunktsachse des Richtrotors, welche beispielsweise durch eine geeignete Mittelung auch errechnet werden kann, gegenüber der Drehachse des Richtrotors mit steigender Richtrotordrehzahl verringert wird, sodass die Schwerpunktachse im Idealfall mit der Drehachse des Richtrotors übereinstimmt. Hierdurch werden die Fliehkräfte, die durch exzentrisch angeordnete Teilmassen entstehen, derart minimiert, dass ein Lager des Richtrotors lediglich wesentlich reduzierte Lagerkräfte aufnehmen muss. Dieses gilt insbesondere bei einem Betrieb im überkritischen Drehzahlbereich, wobei im unterkritischen bzw. kritischen Drehzahlbereich die Exzentrizität sogar zunehmen kann.
Rotiert der Richtrotor mit einer Drehzahl im überkritischen Drehzahlbereich, verursacht der rotierende Richtrotor wesentlich geringere Flieh- bzw. Unwuchtkrafte, als dies der Fall bei Richtrotoren ist, deren Schweφunktachse mit steigender Richtrotordrehzahl nicht oder nahezu kaum der Drehachse des Richtrotors angenähert wird.
Andererseits wird die Lagerung des Rotors im wesentlichen nur noch durch das Gewicht des Rotors und die Beschleunigungskräfte auf die die Lager umgebenden Bauteile belastet.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Unwuchtkräfte und dadurch auch die Lagerkräfte des rotierenden Richtrotors mit einer steigenden Richtrotordrehzahl reduziert werden. Hierdurch ist ein wesentlich ruhigerer und ein wesentlich leiserer Lauf der Richtmaschine gewährleistet. Beispielsweise können hierdurch kleinere Lager zum Lagern des Richtrotors verwendet werden.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Richtrotor mit einer Drehzahl rotiert, welche in einem überkritischen Drehzahlbereich liegt. Hierdurch rotiert der Richtrotor ggf., insbesondere auch außerhalb einer Resonanz, so dass sich die Amplituden der Frequenzen nicht derart addieren, dass es zu einem Versagen der Richtmaschine kommt. Hierzu ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn der Richtrotor mit einer Drehzahl rotiert, welche 10 %, vorzugsweise 20 %, oberhalb zumindest einer ersten tiefsten Eigenfrequenz des Richtrotors und seiner Lagerung liegt.
Es ist denkbar, das elastische Lager während des Hochfahrens wenigstens im kritischen Drehzahlbereich in axialer und/oder radialer Richtung festzulegen oder geeignet zu dämpfen, um resonanzbedingte Überschwingungen zu vermeiden.
Damit der Richtrotor im Dauerbetrieb zumindest oberhalb seiner tiefsten Eigenfrequenz rotiert, ist es vorteilhaft, wenn der Richtrotor während des Richtens von Halbzeug mit einer Umdrehung oberhalb von 5.000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise oberhalb von 9.000 Undrehungen pro Minute rotiert. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Richtrotor im Dauerbetrieb möglichst geringen Unwuchtskräften ausgesetzt ist und darüber hinaus mit möglichst geringen Schwingungen rotiert. Hierdurch ergeben sich wesentlich geringere Lagerkräfte.
Mit einer Drehzahl über 9.000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere von 10.000 Umdrehungen pro Minute ist eine Dralitvorschubgeschwindigkeit möglich, die deutlich über den Leistungsdaten herkömmlichen Richtmaschinen liegt.
Um die Drehzahl des Richtrotors in einen derartigen Drehzahlbereich zu fahren, ist es vorteilhaft, wenn die nach der Schweφunktachsenverlagerung verbliebenen Unwuchtkrafte des rotierenden Rotors bzw. der Lagerstellen zumindest teilweise von elastischen Lagermitteln absorbiert werden.
Damit der Richtrotor beim Anfahren nicht zu sehr schwingt, ist es vorteilhaft, wenn die elastischen Lagermittel beim Anfahren des Richtrotors temporär festgelegt werden.
Insbesondere, wenn die Drehzahl des Richtrotors kurz vor dem kritischen Drehzahlbereich bzw. in den kritischen Drehzahlbereich gelangt, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein elastisches Lagermittel während des Rotierens des Richtrotors in seinen Eigenschaften verändert wird. Hierzu können beispielsweise die zuvor festgelegten elastischen Lagermittel derart gelöst werden, dass der Richtrotor in Art einer schwingungsfahigen Anordnung gelagert ist. Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens ein Richtmittel während des Rotierens des Richtrotors verstellt wird bzw. verstellbar ist. Insbesondere, wenn die Richtmittel des Richtrotors Richtdüsen aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn diese Richtdüsen während des Rotierens des Richtrotors verstellt werden können. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, unmittelbar hintereinander mehrere unterschiedliche Proben zu ziehen. Darüber hinaus kann auf diese Weise der Rotor beim Anfahren bzw. Abbremsen in einen speziellen, insbesondere möglichst geringe Unwuchten aufweisenden Anfahreinstellung belassen und die eigentliche Richtstellung, welche möglicherweise wesentlich weniger ausgewuchtet ist, erst später eingenommen werden.
Um auch bei einem Schwingen des Richtrotors die Richtmittel verstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Richtmittel mittels eines, vorzugsweise hydrodynamischen, Axiallagers verstellt wird. Hierbei werden wenigstens beispielsweise zwei Kreisringflächen des hydrodynamischen Axiallagers relativ zueinander radial gegenüber der Drehachse des Richtrotors bewegt.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesondere hinsichtlich gewickelter bzw. gezogener Halbzeuge, die einen sehr geringen Durchmesser aufweisen, während des Richtens wesentlich höhere Vorschubgeschwindigkeiten der Halbzeuge erreicht werden, als dies bei bekannten Richtmaschinen der Fall ist.
Hierdurch ermöglicht die vorstehend beschriebene Vorrichtung bzw. das vorstehend beschriebene Verfahren ein wesentlich wirtschaftlicheres Arbeiten, da mehr Halbzeug in kürzerer Zeit gerichtet werden kann.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegenden Erfindung werden anhand der Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft Ausführungsbeispiele von Richtmaschinen dargestellt sind.
Es zeigen
Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Richtmaschine mit elastischen
Lagern, Figur 2 eine teilweise gesclinittene Draufsicht einer weiteren Richtmaschine mit elastischen Lagern und hydrodynamischen Axiallagern zum Verstellen von Richtdüsen,
Figur 3 schematisch eine Seitenansicht auf einen stehenden Ring des hydrodynamischen Axiallagers,
Figur 4 schematisch eine Ansicht auf eine Lageraufhahme mit Gummipuffern,
Figur 5 schematisch einen teilweise geschnittenen Richtdüsenhalter und
Figur 6 schematisch ein Resonanzschaubild.
Die Richtmaschine 1 aus Figur 1 umfasst ein Gehäuse 2, einen Motor 3, eine Antriebseinheit 4 und eine schwingungsfähige Aufhängung 5 mit einem Richtrotor 6.
Die Richtmaschine 1 richtet beispielsweise einen zuvor aufgewickelten Draht 7, wobei der Draht 7 die Richtmaschine 1 von einem Eingangsbereich 8 zu einem Ausgangsbereich 9 durchläuft.
Um den Draht 7 zu richten bzw. um dessen innere Spannungen möglichst umfassend aufzuheben, wird der Draht 7 durch Richtdüsen 10 (hier nur exemplarisch beziffert) geleitet. Die Richtdüsen 10 sind derart in dem Richtrotor 6 angeordnet, dass der Draht 7 entlang einer Drehachse 11 des Richtrotors 6 hin und her gebogen wird.
Da die Richtdüsen 10 gegenüber der Drehachse 11 des Richtrotors 6 jeweils exzentrisch angeordnet sind, hat die schwingungsfähige Aufhängung 5 eine Gesamtmassenschweφunktachse 12, welche von der Drehachse 11 verschieden ist. Hierdurch entstehen insbesondere bei der Rotation des Richtrotors 6 Füelikräfte, die mit steigender Drehzahl des Richtrotors 6 zum Quadrat ansteigen.
Der Richtrotor 6 ist mit seinen beiden Wellenzapfen 13 und 14 mittels eines Wälzlagers 15 und 16 in einer Lageraufhahme 17 und 18 gelagert. Die Lageraufnahmen 17 und 18 ihrerseits sind mittels Federelemente 19 und 20 an dem Gehäuse 2 der Richtmaschine 1 elastisch gelagert. Die elastische Lagerung 19, 20 der Richtmaschine 1 ermöglicht es der schwingungsfahigen Aufhangung 5 derart zu schwingen, dass sich der Rotor 6 bei einer hohen Drehzahl selbständig um die Schweφunktachse zentriert
Um die Schwingungen der schwingungsfahigen Aufhangung 5 nicht auf die Antπebsernheit 4 zu übertragen, ist zwischen dem Wellenzapfen 13 des Richtrotors 6 und emer Riemenscheibe 21 der Antriebseinheit 4 eine flexible Kupplung 22 angeordnet Mittels der flexiblen Kupplung 22 wird verhindert, dass sich zu große Schwingungen der schwingungsfahigen Aufhangung 5 auf die Riemenscheibe 21 übertragen und beispielsweise über einen Keilriemen 22 auf die Riemenscheibe 23 des Motors 3 gelangen
Die in Figur 2 gezeigte Richtmaschine 24 umfasst emen Richtrotor 25, der im Wesentlichen dem Richtrotor 6 entspricht, eine Verstellemπchtung 26 und eme Antriebseinheit 27
Durch den Richtrotor 25 wird ein Draht 28 geführt und hierbei spannungsarm gewalkt und gerichtet
Der Richtrotor 25 ist an seinen beiden Wellenzapfenenden 29 und 30 an emer Walzlageraufnah- me 31 und 32 gelagert Die Walzlageraufiiahmen 31 und 32 sind hierbei in emer Leichtbauaus- fuhrung aus Aluminium gefertigt und weisen für eine weitere Gewichtsreduzierung eine Vielzahl von Mateπalausnehmungen in Form von Durchgangsbohrungen (hier nicht dargestellt) auf
Darüber hinaus sind die Walzlageraufiiahmen 31 und 32 bei vorliegendem Ausführungsbeispiel jeweils durch Gummipuffer 33 und 34 sowie 35 und 36 mittels eines Lagerbocks 37 und 38 an einem Gehäuse 39 der Richtmaschine 24 gelagert
Auch dieser Richtrotor 25 hat Richtdusen, durch die der Draht 28 transportiert wird Um die Ausrichtung wenigstens einer der Richtdusen innerhalb des Richtrotors 25 variieren zu können, umfasst ein entsprechender Richtdusehalter eine Zahnradmutter 41, mit welchem er über mit ihm korrespondierende Zahnstange 42 bzw 43 ansteuerbar ist, welche von emem Widerlager 40 gehalten werden Die Zahnstangen 42 und 43 kommunizieren hierbei jeweils mit hydrodynamischen Axiallager 44 und 45. Die hydrodynamischen Axiallager 44 und 45 sind jeweils ein Bestandteil eines entsprechenden Schiebers 46 und 47.
Die hydrodynamischen Axiallager 44 und 45 weisen jeweils einen stehenden Ring 48, 49 sowie jeweils zwei mit diesem stehenden Ring 48, 49 kommunizierende rotierende Ringe 50 bis 53 auf. Die rotierenden Ringe 50 bis 53 rotieren gemeinsam mit dem Richtrotor 25.
Hierbei werden die Schieber 46 und 47 durch eine Führung 54 sowie über die feststehende Ringe 48 und 49 mittels einer Führung 55 axial, das heißt in Richtrotorlängsrichtung 61, geführt. Die Führung 54 und 55 ihrerseits sind mittels Klemmeimichtungen 56 und 57 (hier nur exemplarisch beziffert) an dem Gehäuse 39 der Richtmaschine 24 festgelegt.
Die Schieber 46 und 47 werden mittels einer Gewindestange 58 bewegt. Die Gewindestange 58 wird durch einen VerStellantrieb 59 angetrieben.
Zwischen dem Wellenzapfenende 30 und der Antriebseinrichtung 27 ist eine flexible Kupplung 60 angeordnet, die auch größere radiale Lageverschiebungen des Richtrotors 25 gegenüber der Antriebseinheit 27 problemlos ausgleicht. Hierbei überträgt die flexible Kupplung 60 überwiegend nur ein reines Drehmoment.
Aufgrund der elastischen Lagerung aus der Wälzlageraufnahme 31 bzw. 32 mit ihren Gummipuffern 33, 34 und 35, 36 und den Lagerböcken 37 und 38 ist es möglich, den Richtrotor 25 insbesondere bei hohen Rotationsdrehzahlen derart in der Richtmaschine 24 zu lagern, dass der Schweφunkt des Richtrotors 25 sich selbständig gegenüber seiner Drehachse 61 zentriert.
Hierdurch kann der Richtrotor 25 beispielsweise mit Drehzahlen von über 10.000 U/min und mehr rotieren, wodurch sich die Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes 28 wesentlich erhöht.
Die Schieber 63 aus Figur 3, welche die Versteileinrichtung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 im Detail 2 von der Seite darstellt, ist mittels Schrauben 64 (hier nur exemplarisch beziffert) an einen Obergurt 65 und an einen Untergurt 66 angeordnet ist. Der Köφer des Schiebers 63 hat im Bereich 67 eine Nut 68 in welcher eine Führung 69 angeordnet ist. Die Führung 69 ist hierbei ein Metallstab, der in die Papierebene hineinragt bzw. senkrecht aus ihr hinausragt.
Darüber hinaus umfasst der Köφer eine kreisförmige Nut 70, die als Ölreservoir für ein hydrodynamisches Axiallager 44, 45 (siehe Figur 2) dient. Die kreisförmige Nut 70 umschließt eine Bohrung 70A, in welcher der Richtrotor 6 oder 25 (siehe Figuren 1 und 2) sowie die drehenden Ringe 50 bis 53 angeordnet sind.
Der Schieber 63 verfügt über eine weitere Führung 71, so dass der Schieber 63 entlang wenigstens zweier Führungen 69 und 71 geführt ist. Damit der Schieber 63 entlang seiner beiden Führungen 69 und 71 verlagert werden kann, umfasst der Köφer eine Gewindebohrung 72, die mit einer Gewindestange 73 korrespondiert.
Die in Figur 4 dargestellte Lageraufhahme 74, die für die Lageraufhahme 31 und 32 zur Anwendung kommen kann, umfasst ein Gleitlager 75. An der Lageraufhahme 74 sind eine Vielzahl von Schwingungsdämpfern 78 angeordnet, die mit einem Lagerbock 37 bzw. 38 (siehe Figur 2) kommunizieren können.
Die Schwingungsdämpfer 78 sind mittels einer Schraube (hier nicht dargestellt), die durch eine Bohrung 79 gesteckt wird, an der Lageraufhahme 74 fixiert.
Der Richtdüsenhalter 80 (Figur 5) des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig. 2 umfasst eine zur Aufnahme eines zu fördernden Drahtes konkav ausgebildete Richtdüse 82 und einen Außenring 83. Zwischen der Richtdüse 82 und dem Außenring 83 ist ein Wälzlager 84 angeordnet, so dass sich die Richtdüse 82 ungehindert auf dem Halbzeug abrollen kann.
Hierzu weist der Außenring 83 zwei Wellenzapfen 88 und 89 auf, mit welchen der Richtdüsenhalter 80 axial verlagerbar gelagert wird. Der Wellenzapfen 89 dient hierbei nicht nur zur Lagerung des Richtdüsenhalters 80, sondern an ihm ist auch ein Gewinde sowie eine Zahnradmutter 90 angeordnet. Diese Zahnradmutter 90 kommuniziert mit wenigstens einer der Zahnstangen 42, 43 (siehe Figur 2) und kann um eine Drehachse 86, welche orthogonal zu der Drahtförderrichtung 81 angeordnet ist, in Pfeilrichtung 87 gedreht werden. Das Resonanzschaubild 91 aus Figur 6 zeigt einen Verlauf einer Amplitude A einer Exzentrizität e einer Massenschweφunktsachse 12 (siehe Figur 1) gegenüber einer Richtrotordrehachse in Abhängigkeit von einer Winkelgeschwindigkeit ω des Richtrotors.
Folgt man dem Verlauf der Achse 92 von links nach rechts, steigt die Exzentrizität von einer Ausgangsexzentrizität 93 mit steigender Winkelgeschwindigkeit ω an. Hierbei durchläuft die Winkelgeschwindigkeit ω zuerst einen unterkritischen Drehzahlbereich 94 und daran anschließend einen kritischen Drehzahlbereich 95, der dann in einen überkritischen Drehzahlbereich 96 übergeht.
Ab einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit ω 97 ist die Amplitude A 98 derart gering, dass ab dieser Winkelgeschwindigkeit ω ein sicherer Dauerbetrieb gewährleistet ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung (1; 24) zum Richten von Halbzeug (7; 28), gekennzeichnet durch einen selbstzentrierenden Richtrotor (6; 25).
2. Vorrichtung (1; 24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtrotor (6, 25) an einer zumindest temporär nachgiebig gelagerten Lageraufhahme (17, 18; 31, 32) gelagert ist.
3. Vorrichtung (1; 24) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme (17, 18; 31, 32) aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, ist.
4. Vorrichtung (1; 24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtrotor (6; 25) mittels wenigstens eines elastischen Drehlagers (19, 20) gelagert ist.
5. Vorrichtung (1; 24) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Lager (19, 20) wenigstens einen Schwingungsdämpfer (33, 34, 35, 36; 78) aufweist.
6. Vorrichtung (1; 24) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Lager (19, 20) eine Steifigkeit c aufweist, deren radiale Komponente crad geringer ist als deren axiale Komponente cax.aι.
7. Vorrichtung (1; 24) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der Steifigkeit c ein Verhältnis crad/caXiaι< 1/5, vorzugsweise ein Verhältnis crad/caχiaι< 1/9, aufweisen.
8. Vorrichtung (1; 24) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der Steifigkeit c ein Verhältnis crad/caxiaι > 1/20, vorzugsweise ein Verhältnis Crad/Caxiai > 1/12, aufweisen.
9. Vorrichtung (1; 24) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtrotor (6; 25) Richtmittel (10) aufweist, welche beim Rotieren des Richtrotors (6; 25) mittels einer VerStelleinrichtung (26) verstellbar sind.
10. Vorrichtung (1; 24) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrich- tung (26) wenigstens ein Gleitager (44, 45), vorzugsweise ein Axialgleitlager (44, 45), aufweist.
11. Vorrichtung (1; 24) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (44, 45) wenigstens einen fest stehenden Bereich und dem gegenüber wenigstens zwei rotierende Bereiche aufweist.
12. Vorrichtung (1; 24) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein rotierender Bereich (50, 51, 52, 53) gegenüber einem fest stehenden Bereich (48, 49; 63) hinsichtlich einer Drehachse (11; 61) des Richtrotors (6; 25) in radialer Richtung zueinander mehr als 1 mm, vorzugsweise mehr als 2 mm, radial verschiebbar sind.
13. Vorrichtung (1; 24) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennz ichnet durch eine elastische Kupplung (22; 60), welche den Richtrotor (6; 25) mit einer Antriebseinrichtung (4; 27) verbindet.
14. Verfahren zum Richten von Halbzeug (7; 28), bei welchem ein Richtmittel (10) aufweisender Richtrotor (6; 25) um das zu richtende Halbzeug (7; 28) rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer steigenden Richtrotordrehzahl eine Schweφunktsachse
(12) des Richtrotors (6; 25) seiner Drehachse (11; 61; 81) angenähert wird.
15. Verfahren zum Richten von Halbzeug (7; 28), bei welchem ein Richtmittel (10) aufweisender Richtrotor (6; 25) um das zu richtende Halbzeug (7; 28) rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtrotor (6; 25) mit einer Drehzahl rotiert, welche in einem überkritischen Drehzahlbereich liegt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtrotor (6; 25) mit einer Drehzahl rotiert, welche 10 %, vorzugsweise 20 %, oberhalb zumindest einer ersten tiefsten Eigenfrequenz des Richtrotors (6; 25) und seiner Lagerung liegt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtrotor (6; 25) zumindest während des Richtens von Halbzeug mit einer Drehzahl o- berhalb von 5,000 U/min, vorzugsweise oberhalb von 9.000 U/min, rotiert.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach der Schweφunktachsenverlagerung verbleibende Unwucht des rotierenden Rotors (6; 25) und/oder der Lagerstellen zumindest teilweise von elastischen Lagermitteln (19,
20) aufgenommen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Lagermittel (19, 20) beim Anfahren des Richtrotors (6; 25) zumindest temporär festgelegt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elastisches Lagermittel (19, 20) während des Rotierens des Richtrotors (6;
25) in seinen Eigenschaften verändert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Richtmittel (10) während des Rotierens des Richtrotors (6; 25) verstellt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass wemgstens ein Richtmittel (10) mittels eines Gleitlagers (44, 45) verstellt wird.
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