[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 F
1, F
2, F
3, ..F
n in beliebiger Anzahl angeordnet. Der aus den einzelnen Ziehsteinen austretende Draht
wird jeweils von einer zugeordneten Ziehscheibe C
1, C
2, C
3, .. C
n abgezogen, welche von Antrieben M
1, M
2' M
3' ..M
n angetrieben werden. Das Antriebsdrehmoment wird jeweils durch einen zugeordneten
Regler R
1, R
2, R3, ..R
n auf Grund eines Signals einer Kraftmeßeinrichtung S1, S
2, S
3, ..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.