Mehrfachdrahtziehmaschine

Abstract

 Bei einer Drahtziehmaschine mit einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Ziehsteinen (F1-Fn) ist jedem Ziehstein eine Ziehscheibe (C1-Cn) zugeordnet, die den Draht aus dem Ziehstein abzieht und an einen gegebenenfalls folgenden Ziehstein abgibt, wobei jede der Ziehscheiben(C1-Cn) mit einem drehmomentgeregelten Antrieb (M1-Mn) verbunden ist. Um eine exakte Regelung des Gegenzuges vor den Ziehsteinen (F1-Fn) zu ermöglichen, weist jeder Ziehstein (F1-Fn) eine Kraftmeßeinrichtung (S1-Sn) zur Abgabe eines der vom Draht auf den Ziehstein (F1-Fn) ausgeübten Umformkraft proportionalen Signals auf, wobei die Drehmomente der Ziehscheiben (C1-Cn) als Funktion der Umformkraft zumindest der zugeordneten Ziehsteine (F1-Fn) gesteuert werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Drahtziehmaschine mit einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Ziehsteinen, wobei jedem Ziehstein eine Ziehscheibe zugeordnet ist, die den Draht aus dem Ziehstein abzieht und an einen gegebenenfalls folgenden Ziehstein abgibt, und wobei jede der Ziehscheiben mittels eines drehmomentgeregelten Antriebes antreibbar ist.

[0002] _Drahtziehmaschinen besitzen im allgemeinen eine Mehrzahl von Ziehsteinen, wobei hinter jedem derselben eine Ziehscheibe den gezogenen Draht abzieht, um ihn an den nachfolgenden Ziehstein abzugeben. Es ist daher jeder Drahtabschnitt, der aus einem Ziehstein ausläuft und durch eine Ziehscheibe gezogen wird, einer Zugkraft ausgesetzt, die abhängig von dem Drehmoment der Ziehscheibe und dem Gegenzug des von der Ziehscheibe zum nächsten Ziehstein ablaufenden Drahtes ist.

[0003] Dieser Gegenzug selbst ist wiederum gleich der von der nachfolgenden Ziehscheibe ausgeübten Zugkraft venmindert um die Umformkraft (Ziehkraft), welche von demjenigen Ziehstein aufgenommen wird, von dem der Draht kommt. Ein wichtiges Problem, das sich bei dieser Art von Maschine aufwirft, besteht im wesentlichen in der Regelung der Zugkräfte, welchen die einzelnen Drahtabschnitte in der Maschine ausgesetzt sind.

[0004] Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik teilt man die Mehrfachdrahtziehmaschinen ohne Ansammlung und ohne Schlupf im wesentlichen in zwei Gruppen ein:

a) Maschinen mit drehzahlgeregelten Ziehscheiben, d.h. Maschinen, bei welchen eine jeweils zwischen Ziehscheibe und nachfolgendem Ziehstein angeordnete Vorrichtung die Länge einer Drahtschlaufe in diesem Drahtabschnitt abtastet und in der Folge für die Synchronisierung der Umfangsgeschwindigkeit jeder einzelnen Ziehscheibe abhängig von der effektiven Drahtlängenänderung, die sich aus der Querschnittsveränderung im regelungstechnisch vorhergehenden Abschnitt ergibt, sorgt.

b) Maschinen mit sogenannter "Gegenzugregelung", d.h. Maschinen mit im wesentlichen geradlinigem Drahtlauf von einer Ziehscheibe zur nächsten, wobei der zwischen aufeinanderfolgenden Ziehscheiben in Spannung befindliche Draht ohne Zwischenschaltung von Längenmeßvorrichtungen für die Synchronisierung der Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Ziehscheiben sorgt.

[0005] Bei letztgenanntem Maschinentyp wurde vorgeschlagen, die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Ziehscheibe, d.h. derjenigen Ziehscheibe, welche den Draht aus dem ersten Ziehstein abzieht, festzulegen und hingegen bei den nachfolgenden Ziehscheiben das Drehmoment einzustellen, welches proportional der Zugkraft ist, welche die Ziehscheibe auf den Draht ausübt.

[0006] Eine derartige Regelung kann nun aber nicht befriedigen, da die Umformkräfte (Ziehkräfte) weder mit ausreichender Genauigkeit vorhersehbar noch als konstant angesehen werden können, da während des Betriebes der Maschine aufgrund geänderter Schmierungsbedingungen, Verschleiß der Ziehsteine und Änderungen der Oberflächencharakteristik oder inneren Eigenschaften des Drahtmaterials Änderungen der Umformkräfte (Drahtziehkräfte) auftreten können.

[0007] Ausgehend von einer konstanten Zugkraft, die von jeder Ziehscheibe auf den Draht ausgeübt wird, wenn dieselbe mit konstantem Drehmoment betrieben wird, und andererseits einer aus oben genannten Gründen nicht konstanten Umformkraft (Ziehkraft) ergibt sich, daß auch der Gegenzug nicht konstant sein kann.

[0008] Sowohl in der Fachliteratur als auch in der Praxis wird der Größe des Gegenzuges große Bedeutung zugeschrieben. Die oben beschriebene Situation kann daher nicht zufriedenstellen.

[0009] Man hat auch bereits versucht, mittels geeigneter Sensoren und Tastvorrichtungen (Rollen) zwischen den Ziehscheiben und dem jeweils nachfolgenden Ziehstein den Wert des Gegenzuges zu erfassen, um ein Stellsignal zu erhalten, welches einen Übergang von der Vorwahl der Zugkräfte der einzelnen Ziehscheiben zu einer Selbstregelung genannter Zugkräfte ermöglicht, sodaß die einzelnen Gegenzüge stabil und vorwählbar sind.

[0010] Diese Versuche haben allerdings vorwiegend aus nachgenannten Gründen keine zufriedenstellenden Resultate ergeben: - wenn eine Vorrichtung (Rolle) die Drahtspannung zwischen Ziehscheibe und nachfolgendem Ziehstein auf eine Art und Weise abtastet, daß nur eine minimale Abweichung des Drahtes von seinem idealen, gradlinigen Verlauf von der Ziehscheibe zum nachfolgenden Ziehstein gegeben ist, so ist das mathematische Verhältnis zwischen der Zugkraft im Draht und der durch diese auf die Abtastvorrichtung ausgeübten Kraft derart, daß eine zufriedenstellende Regelung der Maschine mittels des von der Abtastvorrichtung gelieferten Signals praktisch nicht möglich ist; - will man hingegen, um oben genannten Nachteil zu vermeiden, die Abtastvorrichtung so einstellen, daß sich eine bessere Linearität zwischen der Zugkraft im Draht und der durch dieselbe auf die Abtastvorrichtung ausgeübten Kraft ergibt, bewirkt die Abtastvorrichtung letztlich eine Umlenkung des Drahtes. Damit verliert man den Hauptvorteil dieser Art von Drahtziehmaschinen, nämlich den im wesentlichen geradlinigen Drahtverlauf von der Ziehscheibe zum nachfolgenden Ziehstein.

[0011] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Mehrfachdrahtziehmaschine zu schaffen, welche einen konstanten, vorwählbaren Gegenzug zwischen jeder Ziehscheibe und dem nachfolgenden Ziehstein ermöglicht.

[0012] Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß jeder Ziehstein eine Kraftmeßeinrichtung zur Abgabe eines der vom Draht auf den Ziehstein ausgeübten Umformkraft (Ziehkraft) proportionalen Signals aufweist, und daß die Drehmomente der Ziehscheiben als Funktion der _Umformkraft zumindest der zugeordneten Ziehsteine steuerbar sind.

[0013] Nähere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben. Hiebei zeigen:

die Fig. 1 ein Funktionsschema einer Drahtziehmaschine gemäß der Erfindung,

die Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Ziehstein, und die Fig. 3 eine Variante des Ziehsteins.

[0014] Gemäß dem Schema Fig. 1 werden in einer Drahtziehmaschine, deren genereller Aufbau hinreichend bekannt und deswegen hier nicht näher beschrieben ist, Ziehsteine F₁, F₂, F₃, ..F_n in beliebiger Anzahl angeordnet. Der aus den einzelnen Ziehsteinen austretende Draht wird jeweils von einer zugeordneten Ziehscheibe C₁, C₂, C₃, .. C_n abgezogen, welche von Antrieben M₁, M_2' M_3' ..M_n angetrieben werden. Das Antriebsdrehmoment wird jeweils durch einen zugeordneten Regler R₁, R₂, R3, ..R_n auf Grund eines Signals einer Kraftmeßeinrichtung S1, S₂, S₃, ..S_n des zugehörigen Ziehsteines bestimmt.

[0015] Mit dieser Anordnung lassen sich die Ziele der Erfindung, wie im folgenden beschrieben, erreichen. Man gehe davon aus, daß der Draht mit einem Gegenzug in die Maschine einläuft und einer Zugkraft unterworfen wird.

[0016] Ausgehend vom Gleichgewicht der Zugkräfte in den einzelnen Drahtabschnitten kann man eine Reihe einfacher Gleichungen aufstellen, wobei T die Umformkraft (Ziehkraft) darstellt, d.h. diejenige Kraft, die der Ziehstein auf den Draht ausübt. RT sei hingegen die Zugkraft im Draht (Gegenzug) am Einlauf in einen Ziehstein und Tc die vom Draht auf die einzelnen Ziehscheiben ausgeübte Kraft, welche natürlich gleich dem Antriebsdrehmoment der Ziehscheibe geteilt durch ihren Radius ist:





Wenn die Regelung des Antriebsdrehmomentes der Ziehscheibe als vorgewählte Funktion von der Umformkraft T erfolgt, wird es möglich, jeden einzelnen Gegenzug auf. den gewünschten Wert zu regeln.

[0017] So erhält man bei bekanntem und konstantem RT und n bekanntem T_n ein determiniertes RT_n-1, wenn Tc_n in Funktion von T geregelt wird.

[0018] Nachdem solchermaßen RT_n-1 festgelegt ist, ist es möglich, auf analoge Weise RT_n-2 festzulegen und so fort bis RT .

[0019] Indem man das Drehmoment der Ziehscheiben als Funktion der Umformkraft (Ziehkraft) am zugeordneten Ziehstein regelt und weiters auf bekannte Weise die Geschwindigkeit des Drahtes durch Festlegung der Umfangsgeschwindigkeit einer Ziehscheibe bestimmt, erreicht man, daß die einzelnen Gegenzüge vorgewählt werden können. Beispielsweise entsprechen dieselben einem bestimmten Prozentsatz der Umformkraft am Ziehstein, wie es einer korrekten Umformtechnologie entspricht.

[0020] Die Anwendung der Erfindung auf eine Ziehmaschine mit bekannter Struktur ergibt keine erheblichen Schwierigkeiten für den Techniker.

[0021] Insbesondere läßt sich die Umformkraft an jedem Ziehstein leicht durch Messung der Abstützkraft des Ziehsteines gegen das Maschinenbett erfassen. Fig. 2 zeigt den schematisierten Längsschnitt eines Ziehsteines F, welchen der zu ziehende Draht 10 durchläuft. Der Ziehsteinhalter und Schmiermittelkasten 11 ist am Maschinenbett 12 in Ziehrichtung verschiebbar mittels einer einen Schlitz 14 durchdringenden Schraube 13 befestigt.

[0022] Die Längsverschiebbarkeit des Ziehsteines F am Maschinenbett 12 wird durch das Aufliegen eines Vorsprunges 15 einer Kraftmeßeinrichtung S gegen eine Anschlagfläche 16 begrenzt. Diese Kraftmeßeinrichtung S kann von jeder bekannten Art sein, die ein den auftretenden Druckkräften proportionales Signal abgibt. Dieses Signal steuert den Regler R des zugehörigen Antriebes M.

[0023] Die Kraftmeßeinrichtung kann auch auf andere Art ausgeführt sein, welche im einzelnen vom Aufbau des Ziehsteines und Ziehsteinhalters abhängt.

[0024] Fig. 3 zeigt einen Ziehstein F, dessen Körper 20 an seiner mit dem Maschinenbett 12 verbundenen Halterung 21 mittels eines elastisch verformbaren Hohlzylinders 22 befestigt ist, auf welchem Elemente 23 angebracht sind, die den Deformationsgrad des Hohlzylinders messen, wie z.B. Dehnungsmeßstreifen. Die Kombination von Hohlzylinder 22 und Dehnungsmeßstreifen 23 ergibt eine Kraftmeßeinrichtung mit einer Funktionsweise, die derjenigen der Fig. 2 entspricht.

[0025] Um Variationen der eingestellten Zugkräfte bei Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine zu vermeiden, können überdies elektronische Schaltkreise vorgesehen sein, welche den Effekt der Trägheitsmomente der rotierenden Massen der einzelnen Ziehscheiben und zugehörigen Antriebe kompensieren. Derartige Schaltkreise sind nach dem Stand der Technik geeignet, die während des Betriebes der Drahtziehmaschine notwendigen Änderungen der Ziehgeschwindigkeit zu ermöglichen, indem die zur Kompensation der Trägheitsmomente der Ziehscheiben mit dem Draht bestimmter Geschwindigkeit notwendigen positiven oder negativen Drehmomente erzeugt werden.

[0026] In diesem Fall ergäbe sich folgende Variante des oben genannten Regelschemas:

wobei I_X eine angenommene Zugkraft ist, welche Tc in Form eines positiven oder negativen Drehmomentes zur Kompensation der Trägheitsmomente überlagert wird.

[0027] Zur Erleichterung des praktischen Betriebes der Maschine insbesondere in Hinblick auf die Vorwahl der einzelnen Zugkräfte RT mit Bezug auf das zu realisierende Ziehprogramm (die Ziehstufenfolge) kann die Einstellung der Zugkräfte RT mittels eines geeigneten Schaltkreises erfolgen, welcher Zugkräfte in einer vorwählbaren Proportion an die Umformkräfte T der zugehörigen Ziehsteine bindet. In diesem Fall ergäbe sich folgende Variante des oben genannten Regelschemas:

wobei a ein einstellbarer Faktor ist, welcher den Prozentsatz jeder einzelnen Umformkraft T festlegt, der sich als Gegenzug vor dem jeweiligen Ziehstein ergibt.

[0028] In diesem Fall führt der Regler also eine Summenbildung der Signale der zugeordneten Kraftmeßeinrichtung und der Kraftmeßeinrichtung des regeltechnisch folgenden Ziehsteines durch.

[0029] Eine solchermaßen geregelte Maschine bietet außer den oben genannten Vorteilen die Möglichkeit der Produktion von Draht mit verschiedenen Ziehstufenfolgen und verschiedener Bruchlast ohne Notwendigkeit erneuter Einstellung der einzelnen Zugkräfte RT, da der wünschenswerte Gegenzug des Drahtes vor jedem einzelnen Ziehstein immer einem Prozentsatz der zugehörigen Umformkraft (Ziehkraft) T entspricht, welcher sich auch bei Änderung des Drahtdurchmessers nicht ändert und innerhalb derjenigen Materialsorten, welche normalerweise auf derselben Ziehmaschine gezogen werden, nicht wesentlich verschiebt.

[0030] Auf eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Elemente des Regelkreises, welche das Drehmoment der einzelnen Ziehscheiben als Funktion der Umformkraft bestimmen, wurde verzichtet, da dieselben für einen Fachmann nach der traditionellen Technologie leicht realisierbar sind, wenn die Größe der gewünschten Gegenzüge auf die erfindungsgemäße Art und Weise festgelegt wird.

Ansprüche

1. Drahtziehmaschine mit einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Ziehsteinen, wobei jedem Ziehstein eine Ziehscheibe zugeordnet ist, die den Draht aus dem Ziehstein abzieht und an einen gegebenenfalls folgenden Ziehstein abgibt, und wobei jede der Ziehscheiben mittels eines drehmomentgeregelten Antriebes antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ziehstein (F₁, F₂, .. F_n) eine Kraftmeßeinrichtung (S₁, S₂,.. S ) zur Abgabe eines der vom Draht (10) auf den Ziehstein (F) ausgeübten Umformkraft (T/Ziehkraft) proportionalen Signals aufweist, und daß die Drehmomente der Ziehscheiben (C₁, C₂, .. C_n) als Funktion der Umformkraft (T) zumindest der zugeordneten Ziehsteine (F) steuerbar sind.

2. Drahtziehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtungen (S) die Abstützkräfte zwischen den Ziehsteinen (F) und dem Maschinenbett (12) messen.

Zeichnung