DE4314008C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahlfasern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von StahlfasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern für Faserbeton gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 2.
Aus der SU 10 54 517 A ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Stahl
faserhersteilung bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Schneideinrichtung auf, die aus meh
reren parallel nebeneinander in Form einer Messerrolle angeordneten rotierenden Mes
sereinrichtungen besteht. Die einzelnen Messereinrichtungen haben jeweils einen scheiben
förmigen Grundkörper, der an seinem Umfang mit einer Vielzahl von Schneiden bestückt ist.
Die Schneideinrichtung wird über einen Elektromotor angetrieben. Weiterhin weist die
Schneideinrichtung ein mit seiner Schneide parallel zur Drehachse der Messereinrichtung
angeordnetes stationäres Messer auf. Schließlich besitzt diese bekannte Vorrichtung noch
eine Zuführungseinrichtung in Form eines motorisch angetriebenen Förderrollenpaares, mit
dem Stahlband mit definierter Vorschubgeschwindigkeit dem Schneidbereich der Messer
zugeführt werden kann.
Das als Einsatzmaterial auf die Vorrichtung benutzte Stahlband weist eine Breite auf, die
geringer als die Breite der gesamten Messerrolle ist. Es entstehen durch die Schneidbe
wegung der rotierenden Messer eine Vielzahl von Stahlfasern, deren Länge der jeweiligen
Breite der scheibenförmigen Messergrundkörper entspricht. Das Stahlband wird also in
Stahlfasern zerschnitten, deren Länge einem der Anzahl der Messerscheiben entsprechen
den Bruchteil der ursprünglichen Stahlbandbreite entspricht.
Diese bekannte Vorrichtung liefert Stahlfasern in einer der jeweiligen Spezifikation entspre
chenden Form, da Stahlbänder unterschiedlicher Dicke einsetzbar sind und die Vorschub
geschwindigkeit zur Erzielung einer bestimmten Schnittiefe auf die Drehzahl der Messer
einstellbar ist, so daß Fasern definierter Höhe und Dicke entstehen. Die Faserlänge wird
durch die jeweils gewählte Schneidenbreite bestimmt. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß als
Einsatzmaterial auf jeden Fall ein vergleichsweise hochwertiges Bandmaterial verwendet
werden muß, was die Herstellungskosten entsprechend hochtreibt.
Weiterhin ist aus der JP 58-28 047 B2 ein Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern be
kannt, das in ähnlicher Weise abläuft. Hierbei werden mehrere schmale Stahlbänder parallel
zueinander der Schneideinrichtung zugeführt, die im Prinzip aus einer als Vollzylinder aus
gebildeten rotierenden Messereinrichtung und wiederum einem feststehenden Messer be
steht. Die Faserlänge ist durch die Breite der jeweils zugeführten Bänder bestimmt. Um Dic
ke und Länge der Fasern in ein vorgegebenes Verhältnis zu bringen, müssen bei diesem
Verfahren auf jeden Fall die Dicke und Breite der eingesetzten Bänder diesem Verhältnis
genügen. Die Schnittiefe kann durch Abstimmung der Vorschubgeschwindigkeit und der
Rotationsgeschwindigkeit der Schneiden der Schneideinrichtung auf Werte eingestellt wer
den, die dem gewünschten Verhältnis entsprechen. Auch bei diesem Verfahren ist der
Nachteil gegeben, daß relativ hochwertiges Einsatzmaterial mit definierten Abmessungen
verwendet werden muß, so daß die Herstellungskosten entsprechend hoch sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Verfahren in der Weise zu ver
bessern, daß die Herstellungskosten für die Stahlfasern verringert werden. Aufgabe der Er
findung ist es auch, eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Ober
begriffs des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1. Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des
Patentanspruchs 2 mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Aus
gestaltungen dieser Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 3 bis 8 angegeben.
Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung war die Überlegung, die Herstellungskosten da
durch zu vermindern, daß ein wesentlich kostengünstigeres Einsatzmaterial verwendet wird,
als dies bisher der Fall ist. Es sollte bandförmiges Material eingesetzt werden können, das
wesentlich schmaler als das bisher übliche ist und möglichst sogar ein Abfallprodukt dar
stellt, wie insbesondere Reste von Spaltband und Bandsaummaterial aus der Warm- oder
kaltbandproduktion. Auf der bisher bekannten Anlage wäre die Verarbeitung derartigen Ma
terials in sinnvoller Weise kaum möglich und würde vielfach zu unbrauchbaren Fasern füh
ren, insbesondere wenn relativ schmales Band bearbeitet werden soll, dessen Breite kleiner
als die gewünschte Faserlänge ist. Die Fasergeometrie muß nämlich bestimmten Mindestan
forderungen genügen. Hierzu gehört auch ein Mindestverhältnis der Faserlänge zur klein
sten Querabmessung der Faser. Für glatte Fasern muß dieses Verhältnis über 100 liegen,
Für profilierte oder gebogene kann dieser Wert auch niedriger (z. B. 80) sein.
Die Erfindung macht es möglich, aus Stahlbandmaterial, dessen Breite geringer ist als die
gewünschte Faserlänge, dennoch Fasern mit dieser Länge zu erzeugen, indem der Schnitt
nicht wie bisher genau senkrecht zur Vorschubrichtung des Bandes, sondern in einem
schrägen Winkel, insbesondere in einem Winkel zwischen 90° und etwa 30° zur Vorschub
richtung erfolgt. Hierzu ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber der bekannten in
der Weise verändert worden, daß die Schneideinrichtung insgesamt gegenüber der Zufüh
rungseinrichtung für das Stahlband um eine senkrechte Achse verschwenkbar ausgeführt
ist, so daß die jeweils erforderliche Schrägstellung einstellbar ist. Die Zuführeinrichtung kann
dabei vorteilhafterweise auf die gleichzeitige Zuführung mehrerer paralleler Bänder eingerich
tet sein. Maßgebend für die zu wählende Schrägstellung ist in einem solchen Fall nicht das
dünnste, sondern das schmalste dieser Bänder. Bei unregelmäßig breiten Bändern (z. B.
Besäumband) sind die jeweils schmalsten Bandstellen zu berücksichtigen. Die Schrägstel
lung der Schneideinrichtung ist so zu wählen, daß die sich ergebende kleinste Faserlänge im
Verhältnis zur Banddicke ausreichend groß wird. Vorschubgeschwindigkeit, Schneidenanzahl
auf der Messereinrichtung und Drehzahl der Messereinrichtung sind so einzurichten, daß
sich eine Schnittiefe ergibt, die das vorgegebene Mindestverhältnis zur Faserlänge ebenfalls
erfüllt.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nach
folgend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung,
Fig. 3 die Bandeinlaufseite dieser Vorrichtung und
Fig. 4 eine Messerrolle.
Die in den Fig. 1 bis 3 in verschiedenen Ansichten dargestellte Maschine weist ein auf
einer Grundplatte 15 stehendes Maschinengehäuse 14 auf, das oben mit einer Tischplatte
21 abgedeckt ist. Auf der Tischplatte 21 ist eine Zuführeinrichtung 4 fest angeordnet, die im
Ausführungsbeispiel lediglich auf die Verarbeitung eines einzigen schmalen Stahlbandes 13
(z. B. Bandsaummaterial) eingerichtet ist. Der Vorschub des Stahlbandes 13 erfolgt durch
ein Förderrollenpaar, von dem in Fig. 1 nur die obere Förderrolle 12 erkennbar ist und das
über den Elektromotor 6 und das Winkelgetriebe 7, vorzugsweise ein Schneckengetriebe, mit
fester oder einstellbarer Vorschubgeschwindigkeit angetrieben wird. Vor und hinter der För
derrolle 12 sind Seitenführungen 22, 23 für das Stahlband 13 angeordnet. Bei breiterer
Ausführung des Förderrollenpaares und entsprechender Anpassung der Seitenführungen
22, 23 könnten auch mehrere schmale Stahlbänder gleichzeitig zugeführt werden. In Band
einlaufrichtung hinter der Seitenführung 22 ist quer zur Bandeinlaufrichtung eine Schneid
einrichtung 1 angeordnet. Diese besteht im wesentlichen aus der scheibenförmig ausgebil
deten rotierenden Messereinrichtung 2, einer Lagerung 9 für die Drehachse 5 der Messer
einrichtung 2, einem zweiten Elektromotor 8 und einem Riemengetriebe 10, 11 zur Verän
derung der Antriebsdrehzahl der Messereinrichtung 2. In die Lagerung 9 kann bei Bedarf ein
Zwischengetriebe eingebaut sein. Die rotierende Messereinrichtung 2 ist am Umfang des
scheibenförmigen Grundkörpers mit einer Vielzahl von Schneiden 20 bestückt. Im Falle der
Auslegung der Maschine auf die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer paralleler Stahlbänder
wäre die Messereinrichtung 2 entsprechend breiter ausgeführt und bestünde vorzugsweise
aus mehreren nebeneinander angeordneten Messerscheiben oder aus einer entspre
chenden einstückig ausgebildeten Messerrolle 24 (Fig. 4), bei der die Schneiden 20 über
die gesamte Rollenbreite verlaufen. Als weiteres wesentliches Element verfügt die Schnei
deinrichtung 1 über ein feststehendes, also stationäres Messer 3, das im Zusammenwirken
mit der Messereinrichtung 2 das Band 13 zerschneidet. Die gesamte Schneideinrichtung 1
ist auf einem Schlitten 25 montiert, der auf der Tischplatte 21 in Bogenführungen 17 horizon
tal verschwenkt werden kann, so daß beliebige Winkelstellungen der Drehachse 5 zur
Bandeinlaufrichtung, vorzugsweise im Bereich von 90° bis 30° einstellbar und mittels
Schraubverbindungen fixierbar sind. Die von der Schneideinrichtung 1 erzeugten Stahlfasern
fallen nach unten auf eine Rutsche 16 und können in ein nicht dargestelltes Sammelgefäß
gelangen. Die Messereinrichtung 2 (Fig. 2) ist nach außen durch ein Blechgehäuse 18 ab
gedeckt, das mit einer Klappe 19 versehen ist, um einen einfachen Austausch der Mes
sereinrichtung 2 zu ermöglichen. Beispielsweise kann über Messereinrichtungen gleichen
Durchmessers, aber mit unterschiedlicher Schneidenzahl eine unter sonst gleichbleibenden
Bedingungen entsprechend geänderte Faserbreite eingestellt werden. Je größer die Schnei
denanzahl ist, umso kleiner ist die Faserbreite. Durch die Vergrößerung der Drehzahl der
Messereinrichtung 2 kann ebenfalls eine Verringerung der Faserbreite bewirkt werden,
ebenso durch eine Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit. Es ist selbstverständlich
auch möglich, die Schneideinrichtung 1 zur parallelen Verarbeitung mehrerer
z. B. unterschiedlich dicke Bänder mit mehreren Messereinrichtungen unterschiedlicher
Schneidenanzahl auszurüsten. Die Faserlänge wird über die Schrägstellung der Drehachse
5 zur Bandeinlaufrichtung verändert. Je kleiner der Winkel, der in Fig. 1 90° beträgt, ist,
umso länger werden die Fasern. Es empfiehlt sich, die einzelnen Schneiden in an sich be
kannter Weise schräg zur Drehachse 5 auf dem Grundkörper der Messereinrichtung anzu
ordnen.
Gegeben ist ein Besäumband mit einer Breite vom 15-20 mm und einer Dicke von 0,3 mm.
Hergestellt werden sollen Fasern mit einer Länge von mindestens 30 mm und einer Breite
von etwa 0,3 mm, wobei das Verhältnis Länge/Breite mindestens 80 betragen soll. Hierzu
wird eine Vorrichtung gemäß Fig. 1-3 benutzt, bei der der Winkel zwischen der Schnei
deinrichtung und der Vorschubrichtung von ursprünglich 90° (Fig. 1) auf 30° verändert
wurde. Dadurch ergibt sich eine Faserlänge von 15 mm/sin 30° bis 20 mm/sin 30°, also von 30-40 mm. Bei
einer Schneidenzahl von 12 und einer Drehzahl der Messereinrichtung von z. B. 1000 min-1
wird eine Vorschubgeschwindigkeit von 7200 mm/min eingestellt. Dadurch ergibt sich unter
Berücksichtigung der Schrägstellung der Schneideinrichtung die gewünschte "Schnittiefe"
(Faserbreite) von 0,3 mm. Die erhaltenen Fasern sind jeweils um ihre Längsachse in sich
verwunden und weisen angespitzte Enden auf mit einem Spitzenwinkel, der dem gewählten
Einstellwinkel zwischen Schneideinrichtung und Vorschubrichtung entspricht.
Durch diese außerordentlich einfache Konstruktion lassen sich sehr preiswerte Einsatzmate
rialien, die an sich als Abfallstoffe anzusehen sind, in kostengünstiger Weise zu einem
hochwertigen Produkt verarbeiten. Als Vorteil beim Einsatz von Besäumband ergibt sich ent
sprechend der veränderlichen Breite des Einsatzmaterials eine Mischung aus Fasern unter
schiedlicher Länge.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern für Faserbeton durch Zerschneiden von
mindestens einem Stahlband mittels einer gegen ein stationäres Messer rotierend
arbeitenden Messereinrichtung, wobei das Stahlband während dessen kontinuierlicher
Zuführung geschnitten wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzielung einer Faserlänge, die größer als die Breite des eingesetzten Stahl
bandes ist, die Schnittkante des stationären Messers in einem schrägen Winkel von 30°
bis weniger als 90° zur Bandzuführrichtung schwenkbar eingestellt und das Stahlband in
diesem schrägen Winkel geschnitten wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine
Schneideinrichtung (1) mit einer gegen ein stationäres Messer (3) arbeitenden, von einem
Motor (8) angetriebenen rotierenden Messereinrichtung (2) und mit einer von einem
Motor (6) angetriebenen Zuführeinrichtung (4) zur kontinuierlichen Zuführung von
mindestens einem Stahlband (13) in den Schneidbereich der Messer (2, 3) wobei die
Drehachse (5) der rotierenden Messereinrichtung (2) quer zur Zuführrichtung des
Stahlbandes (13) angeordnet ist und die Schneiden der Messereinrichtung (2) sich über
die Breite des Stahlbandes (13) hinaus erstrecken,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneideinrichtung (1) auf einem Schlitten (25) montiert ist, der auf einer Tisch
platte (21) in Bogenführungen (17) gegenüber der Zuführeinrichtung (4) um eine Achse
schwenkbar angeordnet ist, die senkrecht zur Bandzuführeinrichtung und zur Drehachse
(5) steht, und die Schwenkbarkeit über einen Winkelbereich von 30° bis 90° bezogen
auf den Winkel zwischen Drehachse (5) und Zuführrichtung des Stahlbandes (13) geht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschubgeschwindigkeit des Antriebs der Zuführeinrichtung (4) auf unter
schiedliche Werte einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahl der Schneideinrichtung (1) auf unterschiedliche Werte einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Schneideinrichtung (1) Messereinrichtungen (2) mit unterschiedlicher Zahl von auf
dem Umfang verteilten Schneiden (20) einsetzbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneideinrichtung (1) mehrere koaxial nebeneinander angeordnete rotierende
Messereinrichtungen aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als rotierende Messereinrichtung (2) eine Messerrolle (24) vorgesehen ist, deren
Schneiden sich über die ganze Länge der Messerrolle (24) erstrecken und jeweils ein
Mehrfaches der Breite des einzusetzenden Stahlbandes (13) ausmachen, und daß die
Zuführeinrichtung (4) auf die gleichzeitige parallele Zuführung mehrerer Einzelbänder
eingerichtet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneiden (20) der Messereinrichtung (2) schräg zur Drehachse (5) ausgerichtet
sind.
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