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Verfahren und Einrichtung zum spannungsarmen Verseilen unrunder Drähte
Das Verseden massiver, unrunder Einzeldrähte hoher Festigkeit, z. B. unrunder Drähte
aus Stahl, bereitet große Schwierigkeiten, da die Drähte beim Verseilvorgang infolge
der hierbei erfolgenden Verwindung hohe Torsionsspannungen erhalten, die bestrebt
sind, das eben geschlagene Seil wieder aufzudrehen. Wird daher ein solches Seil
an irgendeiner Stelle verletzt, so springt es infolge der hohen Aufdrehspannung
der Einzeldrähte in seine Bestandteile auseinander. Die Verarbeitung derartiger
Seile ist daher nicht ungefährlich.
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Ferner mußte beim Verseilen unrunder Drähie bisher stets die Rückdrehvorrichtung
der Seilmaschine abgestellt werden, da andernfalls nicht immer die gleiche Fläche
des unrunden Drahtes im fertigen Seil nach außen bzw. nach innen liegen würde.
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Bisher ist es also noch nicht gelungen, unrunde Einzeldrähte hoher
Festigkeit in einer normalen Verseilmaschine unter Anwendung der regelbaren Rückdrehvorrichtung
zu einem spannungsfreien oder wenigstens spannungsarmen! Seil zusammenzuschlagen.
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Gemäß der Erfindung wird nun diese Aufgabe in einfacher und vorteilhafter
Weise dadurch gelöst, daß die Einzeldrähte hoher Festigkeit außerhalb der Verseilmaschine
in einer von dieser vollständig unabhängigen Einrichtung um ihre Längsachsen vorverwunden
werden. Die in dieser Weise außerhalb der Verseilmasch.ine vertvundenen und spannungsfrei
oder wenigstens spannungsarm gemachten Einzeldrähte können in einer ganz normalen
Verseilmaschine zu einem spannungsarmen Seil zusammengeschlagen werden.
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Es ist nun zwar schon vorgeschlagen worden, unrimde Drähte vor dem
eigentlichen Verseilvorgang zu verwinden. Diese Verwindung erfolgt aber bei dem
bekannten Verfahren in der Verseilmaschine selbst. Das Verfahren erfordert daher
eine besonders ausgebildete und mit Rücksicht auf die bei der Verwindung der vielen
Einzeldrähte auftretenden großen Kräfte sehr robust gebaute Verseilmaschine, in
der ebensoviel Verwindeeinrichtungen vorgesehen sein müssen, wie Drähte zur Verseilung
gelangen. Dies erfordert nun aber nicht nur einen sehr stark bemessenen Antriebsmotor
für die Spezialverseilrnaschine sowie eine große Zahl verschiedenartigster Verwindeeinrichtungen,
sondern bedingt auch eine sehr langsame Arbeitsweise sowie die Auswechselung sämtlicher
Verwindevorrichtungen, sobald von einer Drahtsorte bzw. Seilkonstruktion auf eine
andere übergegangen werden soll. .Der Betrieb einer derartigen Spezialverseilmaschine
ist ferner nicht nur wegen der hohen Anschaffungskosten, sondern auch deswegen sehr
unwirtschaftlich, weil stets die ganze Maschine stillgesetzt werden muß, wenn durch
eine, der vielen Verwindevorrichtungen bzw. einen der verarbeiteten Einzeldrähte
eine Betriebsstörung verursacht wird.
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Alle diese Nachteile sind gemäß der Erfindung vermieden, die es erstmalig
ermöglicht,
unrunde massive Drähte hoher Festigkeit in einer normalen
Verseilmaschine zu einem sich nicht aufdrehenden spannungsarmen Seil zusammenzuschlagen.
Zur Vorv erwindung der Einzeldrähte ist nur eine einzige Verwindeeinrichtung erforderlich,
deren Betrieb ganz unabhängig von demjenigen der Verseilmaschine durchführbar ist:
Außer den bereits erwähnten Erfolgen wird durch das neue Verfahren ferner noch der
große praktische Vorteil erzielt, daß schadhafte. Einzeldrähte noch vor dem Beginn
des eigentlichen Verseilvorganges ermittelt und daher gänzlich aus der weiteren
Verarbeitung ausgeschieden werden können. Da die Drähte durch die Vorverwindung
einer hohen Beanspruchung unterworfen werden, treten verborgene Materialfehler mit
großer Sicherheit sofort in Erscheinung, und zwar während der Behandlung des Drahtes
in der Vorverv: indeeinrichtung. Es besteht somit bei: Ausübung des neuen Verfahrens
auch die Gewähr, daß ein aus den vorverwundenen Einzeldrähten hergestelltes Seil
völlig einwandfrei ist, wogegen bei den bekannten Verseilverfahren, in welchen die
Einzeldrähte erst während des Verseilprozesses, d. h. in der Verseilmaschine selbst,
verwunden werden, das schon verseilte Teilstück des mit Materialfehlern behafteten
Drahtes aus dem fertigen Seil nicht mehr zu entfernen und zu ersetzen ist. Das neue
Verfahren ermöglicht es also, die Unbrauchbarkeit eines Drahtes noch vor Beginn
des Verseilvorganges festzustellen und den Draht vollständig aus der weiteren Verarbeitung
auszuscheiden. Damit ist also eine Gewähr dafür geboten, daß die aus den gemäß der
Erfindung vorverwundenen Einzeldrähten hergestellten Seile von einwandfreier Beschaffenheit
sind.
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Erfolgt die Vorverwindung außerhalb der Verseilmaschine in einer von
dieser vollständig unabhängigen Verwindeeinrichtung, so kann jeder Draht entsprechend
seinen Materialeigenschaften behandelt, d. h. die beim Verwinden einzuhaltende Abzugsgeschwindigkeit
diesen Eigenschaften genau angepaßtf werden.
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In den Anfängen der Fabrikation von Seilen aus Formlitzen ist bereits
einmal der Vorschlag gemacht ="vorden, sog. Drahtlitzen, die aus einem flachen Kern
und um diesen tierumgewundenen Deckdrähten zusammengesetzt sind, vor dem Zusammendrehen
zum Seil spiralig um ihre Längsachse zu verdrehen. Diese Verdrehung wird zugleich
mit dein Umwinden des flachen Kerndrahtes mit den Deckdrähten bewirkt. Bei diesem
bekannten Verfahren handelt es sich jedoch nicht um` die Vorbehandlung massiver
unrunder Einzeldrähte hoher Festigkeit, die z. B. zur Herstellung hochbeanspruchter
schwerer Tragseile dienen und infolge ihrer hohen Festigkeit überhaupt nur unter
Anwendung ganz besonderer Maßnahmen verarbeitet werden können; das früher gebräuchliche
Verfahren betrifft vielmehr die Herstellt:ng mehrdrähtiger Litzen mit flachem weichem
.Kern und um diesen tierumgewundene runde Drähte geringeren Durchmessers, die daher
im Verhältnis zu massiven unrunden Einzeldrähten, z. B. aus Stahl, kaum eine besondere
Rückfederkraft besitzen.
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Eine weitere Vervollkommnung des neuen Verfahrens liegt dann vor,
wenn bei jeder Umdrehung der Verwindeeinrichtung eine Drahtlänge abgezogen wird,
die größer ist als die Verwindungsganghöhe, die der Draht innerhalb der Verwindeeinrichtimg
besitzt. In diesem Falle federt nämlich der in der Verwindeeinrichtung vorverwundene
Draht unmittelbar nach Verlassen der Verwindeeinrichtung bis in den spannungslosen
Zustand zurück, so daß der Draht in diesem Zustand auf die Abzugsscheibe aufgewickelt
wird. Der spannungslose vorverwundene Draht läßt sich daher auch ohne besondere
Hilfsmaßnahmen der Verwindeeinrichtung entnehmen bzw. auf eine Vorratstrommel wickeln.
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Zweckmäßig wird ferner den massiven Einzeldrähten außerhalb der Verseilmaschine
eine solche Verwindung aufgezwungen, daß die dem spannungsfreien Zustand entsprechende
Verwindungsganghöhe der Drähte kleiner ist als die Verseilganghöhe im fertigen Seil.
Diese Maßnahme ist an sich bekanntgeworden; sie ermöglicht es jedoch, daß die gemäß
dem neuen Verfahren vorverwundenen spannungsfreien Einzeldrähte bei dem sich in
einer normalen, Verseilmaschine abspielenden Verseilvorgang entgegen der ihnen während
der Vorbehandlung aufgezwungenen axialen Verwindung ständig so weit aufgedreht werden,
daß ihre Verwindungsganghöhe auf die Verseilganghöhe des Seiles verlängert wird.
Hierbei wird in den Drähten eine Zudrehspannung hervorgerufen, die sie zwingt, sich
fest gegen den Seilkern zu legen.
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Soll ein auf eine bestimmte Ganghöhe vorverwundener- Draht, der nicht
zur Verseilung gelangte, für ein Seil anderer Ganghöhe verwendbar gemacht werden,
so erfordert dies eine nochmalige Behandlung des Drahtes in der: Vorverwindeeinrichtung,
und zwar bei einer anderen Einstellung dieser Einrichtung. Aus diesem Grunde ist
gemäß der Erfindung auch die Umlaufgeschwindigkeit der Vorratstrommel für den zu
behandelnden Draht gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit der Verwindeeinrichtung regelbar.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der zur ,Durchführung
des neuen
Verfahrens benutzten Einrichtung veranschaulicht.
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Fig. i zeigt eine Einrichtung in Seitenansicht und.
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Fig. 2 eine Abän.derungsform in schaubildlicher Darstellung.
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Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen in größerem Maßstabe je ein Stück
eines-gemäß der Erfindung vorbehandelten Drahtes nebst zugehörigen Querschnitten.
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In den Fig. 5 bis 7 sind einige Querschnitte verschiedenartiger unrunder
Drähte als Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Eine den vom Drahtwerk gelieferten unrunden Draht i tragende Vorratsrolle
2 wird in ein Joch 3 eingesetzt, das in Lagerbökken .4, 5 drehbar gelagert und über
das Rad 7 antreibbar ist. Der- Draht i wird durch den hohlen Zapfen 8 des Joches
3 hindurch einer aus mehreren Rollenpaaren 9, io, i i gebildeten Verwindeeinrichtung
Ir und von dort einer Abzugsscheibe 12 zugeführt, um welche der unrunde Draht i
mehrmals herumgeschlungen wird. Von der Abzugsscheibe 12 geht der Draht dann zur
Aufwickeltrommel 13.
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Die Drehung des Joches 3 bzw. des Antriebsrades 7 wird über auswechselbare
Zwischenräder 14 und r5 von der, Welle 16 abgeleitet, die unter Vermittlung der
Wechsel-bzw. Antriebsräder 17, 18, 19 auch mit der Verwindeeinrichtung gekuppelt
ist und diese gleichfalls um die Achse des Drahtes i als Drehachse in Umlauf setzt.
Die gesamte Verwindeeinrichtung 1% läuft also- zusammen mit dem den vorzuwindenden
unrunden Draht i enthaltenden Joch 3 Um.
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Die Welle 16 wiederum wird unter Vermittlung von auswechselbaren Übersetzungsrädern
20,:21 von einem Elektromotor 22 angetrieben. Diese Antriebsorgane sind in Fig.
2 veranschaulicht. Wie die gleiche Figur erkennen läßt, treibt der Motor 22 über
die Kegelräder 23 und das Wechselgetriebe 24 auch die Abzugsscheibe 12 an, die in
den Böcken 25 drehbar gelagert ist. Zum Antrieb der Au.fwickeltrommel 13 kann ein
besonderer Motor 26 Verwendung finden, der die Trommel 13 über ein Zwischengetriebe
27 in Umlauf setzt. Infolge der Anordnung der verschiedenen Übersetzungsgetriebe
und Wechselräder können die Umlaufszahlen des Joches 3 und der Verwindeeinrichtung
V einerseits und der Abzugsscheibe 12 sowie der Aufwickeltrommel13 anderseits genau
geregelt bzw. aufeinander abgestimmt werden.
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Die einzelnen Rollen und Gegenrollen 9, i o, i r der Verwindeeinrichtung
h sind zwecks Führung der unründen Drähte i mit Eindrehungen versehen, die der ()uerschnittsform
des zu verarbeitenden Drahtes entsprechen. An Stelle der Rollen können auch entsprechende
feststehende Kaliherführungen verwendet werden, doch wird wegen der starken Reibung
den Rollen der Vörzüg zu geben sein.
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Die Entfernung der einzelnen Rollen oder Kaliberg, io, i i zueinander
ist regelbar. Außerdem kann auch die Winkelstellung der einzelnen Rollen oder Kaliber
zueinander veränderlich sein. Um den Abstand der einzelnen Rollen 9, io und i i
voneinander regeln zu können, sind diese Rollen beim Ausführungsbeispiel nach Fig.
2 in Halterahmen 28, 29 und 3o drehbar gelagert, die mittels der Spindeln 31 gegeneinander
verstellbar sind. Für den Fall, daß eine Regelung der Winkelstellung der einzelnen
Rollenpaare bzw. Kaliber zueinander benötigt wird, müssen die Halterahmen überdies
um eine der Achse des Drahtes i entsprechende Achse zueinander verstellbar sein.
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Das mittlere Rollenpaar io, in das der Draht i nach dem Durchlaufen
des Rollenpaares 9 eingeführt wird, ist in der Regel gegenüber diesem Rollenpaar
9 um i8o° versetzt. Der unrunde Draht i muß also beim Einführen in das Rollenpaar
ro zwangsweise eine Verdrehung um iSo° erhalten. Dasselbe geschieht bei der Einführung
in das Rollenpaar i i, welches wiederum gegenüber dem Rollenpaar io um i8o° (also
gegenüber dem ersten Rollenpaar 9 um 36o°) versetzt ist. An Stelle der Versetzung
der Rollenpaares selbst können natürlich auch die in den Rollenpaaren vorgesehenen,
dem Drahtquerschnitt entsprechenden Eindrehungen zueinander um die genannten Winkelbeträge
versetzt sein.
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Durch die in den Rollenpaaren 9, io, i i vorgesehenen Eindrehungen
wird der unrunde Draht i zwangsläufig geführt. Er muß also der; ihm durch die Rollenpaare
erteilten Verwindung folgen und erhält so beim Durchlaufen der rotierenden Verwindeeinrichtung
bei gleichzeitigem Umlauf des mit dieser Einrichtung zwangsläufig verbundenen Joches
,3 eine Verwindung um 36o°; der Draht wird also in Form einer exakten Schraube verwunden.
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Die Versetzung der Rollenpaare 9, io, ii gegeneinander ist nur beispielsweise
inif i So' angegeben. Es kann aber auch jede analere Winkeleinstellung zur Erzeugung
ein und derselben Schraubenwindung benutzt werden. Die Regelung muß dann nur durch
Änderung des Abstandes der Rollenpaare voneinander erfolgen, da diese Entfernung
natürlich _mmer in einem gewissen Verhältnis zur Winkeleinstellung der Rollenpaare
steht, wenn in dem Draht eine Schraubenwindung bestimmter Steigung erzeugt werden
soll.
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In Abweichung von den in den Fig. i und -2
dargestellten
Ausführungsbeispielen kann die Verwindeeinrichtung -natürlich auch so ausgebildet
sein, daß das Joch 3 und die Verwindeeinrichtung V stillstehen, während die Abzugsscheibe
12 und die Auf@vickeltrommel 13 drehbar angeordnet sind.
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Der unrunde Draht verläßt die Verwindeeinrichtung L' in Form einer
exakten Schraube von jeweils gewünschter Steigung. Der so behandelte Draht besitzt
aber noch eine sehr hohe Rückfederkraft, also das Bestreben, wieder in die ursprünglich
gestreckte Form zurückzufedern. Diese Rückfederkraft würde, wie vorerwähnt, die
Seilqualität beeinträchtigen. Die Rückfederkraft beträgt häufig bis zu 30
% der Verdrehung des Drahtes, d. h. ein um seine Achse uni 36o° verwundener
urrunder 'Draht federt etwa um 12o° wieder zurück. Das Maß dieser Rückdrehung hängt
natürlich von der Form und der Festigkeit des Materials ab, aus welchem der zur
Verwendung gelangende urrunde Draht hergestellt ist. Um nun der durch das Verwinden
hergestellten Drahtschraube diese Rückfederkraft zu entziehen, wird die Länge des
bei einer Umdrehung der Verwindeeinrichtung L' von der Abzugsscheibe i2 durch die
Verwindeeinrichtung hindurchgezogenen Drahtabschnittes (d. h. also die Abzugsgeschwindigkeit
der Abzugsscheibe) größer gewählt als die durch die Einstellung der Rollenpaare
9 und i i erzeugte Verwindungslänge. Der Unterschied zwischen der Abzugslänge und
der durch den Abstand der Rollenpaare g und i i zwangsweise festgelegten Verwindungslänge
ist entsprechend dem Drahtmaterial verschieden und kann durch Versuche leicht ermittelt
werden. Bei richtig gewähltem Verhältnis zwischen dem Abstand der Rollenpaare und
der Abzugslänge bei einer Umdrehung der Verwindeeinrichtung ist die fertige Schraube
aus unrundein Draht praktisch frei von Materialspannungen, welche sich im fertigen
Seile schädlich auswirken würden. Durch Verwendung der in Fig.2 dargestellten Wechselräder
im Antrieb der Verwindeeinrichtung V und des Joches 3 ist es möglich, die Umdrehungszahlen
dieser Einrichtung und des Joches 3 einerseits sowie der Abzugsscheibe 12 anderseits
und damit die Steigung der Schraube des nun spannungsfreien Drahtes urrunden Querschnittes
auf das allergenaneste zu regeln, so daß der auf die Aufnahmetrommel i3 aufgewickelte
vorverwundene urrunde Draht i zum Unterschied von allen bisher gebräuchlichen Verfahren
ohne weiteres in einer Verseile maschine mit Rückdrehvorrichtung zu einem spannungsarmen
Seil verarbeitet werden kann. Bei Anwendung einer Verseilmaschine mit regelbarer
Rückdrehvorrichtung ist es nunmehr auch möglich, kleine Differenzen in der dem Draht
durch die Vorverwindeeinrichtung;erteilten Schraubensteigung dadurch auszugleichen,
daß die regelbare Rückdrehvorrichtung der Verseilmaschine so eingestellt wird, daß
sich deren den vorverwundenen unrunden Draht tragende Trommeln bei jeder Umdrehung
der Verseilmaschine um ein gewisses Maß vor- ioder zurückdrehen.
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Die schädliche Spannung im vorverwundenen Draht kann demselben natürlich
auch bei einem zweiten Durchlauf durch die oben geschilderte Verwindeeinrichtung
Vi entzogen werden, indem man bei entsprechender Einstellung der Rollen oder Kaliber
g, io, i i entweder das Joch 3 in seinen Umdrehungszahlen hinter den Umdrehungszahlen
der Verwindeeinrichtung V um ein entsprechendes Maß zurückbleiben läßt oder indem
man die Abzugsgeschwindigkeit der Abzugsscheibe 12 vergrößert.
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Es ist ferner zweckmäßig, den Drähten beim Versellen eine den schädlichen
entgegengesetzte Spannung zu erteilen, weil diese Spannung ein Wiederaufdrehen der
Seillagen des fertigen Seiles verhindert.
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Um nun den auf die oben erläuterte Art vorverwundenen Drähten im Seil
eine solche der schädlichen entgegengesetzte Materialspannung zu erteilen, wird
der praktisch spannungsfreie, nach dem Durchlauf durch die Verwindeeinrichtung auf
die Verseil-bzw. Vorratstrommel 13 aufgewickelte Draht beim Versellen durch Anwendung
der verstellbaren Rückdrehungseinrichtung der Verseilmaschine in der seiner Schraubenlinie
entgegengesetzten Richtung so zweit aufge-, dreht, als es die Festigkeit des Materials
erfordert und wünschenswert erscheinen läßt; hierbei ist jedoch darauf zu achten,
daß nach dieser Aufdrehung die Steigung der Schraubenlinie des verwundenen Drahtes
genau der Länge entspricht, welche für die vorgesehene Drallänge des fertigen Seiles
notwendig ist.
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Diese der schädlichen Materialspannung entgegengesetzte, bei runden
Drähten bisher in der Verseilmaschine selbst erzeugte Materialspannung kann aber
dem urrunden Draht auch schon im Verwindeapparat bei der Vorverwindung durch entsprechende
Einstellung der Rollen bzw. Kaliber und entsprechende Anpassung der Abzugsgeschwindigkeit
der Abzugsscheibe erteilt werden.
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Außerdem ist es möglich, dem bereits vorverwundenen Draht die zusätzliche
Spannung bei dem obererwähnten zweiten Durchgang ,des Drahtes durch die Verwindeein.richtung
durch entsprechende Einstellung dieser Einrichtung zu erteilen.
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Zur Erleichterung der Kontrolle der Gleichmäßigkeit der Steigung der
vorverwundenen
Drähte erhält die '#Ierwindeeinrichtung V eine Vorrichtung,
welche jede Verwindung selbsttätig auf dem Drahte markiert. Diese Markierung muß,
falls die zum Seil verarbeiteten Drähte gleichmäßig vorverwunden sind, beim Verseilen
jedesmal am Umfang des Seiles ringförmige Markierungen bilden, deren gegenseitiger
Abstand der Drallänge des Seiles entspricht. Falls nun beim Verseilen die *Markierung
eines Drahtes gegenüber der Markierung der anderen Drähte vorwandert oder zurückbleibt,
so ist daraus sofort zu ersehen, daß die Steigung der in dei Verwindeeinrichtung
erzeugten Schraubenlinie des betreffenden Drahtes nicht richtig ist. Durch Vor-
oder Zurückdrehen der in der Verseilmaschine liegenden, den betreffenden Draht tragenden
Vorratsspule kann der Fehler sofort ausgeglichen werden.
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Die Markierung kann entweder durch Farbe oder durch Anschleifen oder
Polieren von Querstreifen auf . der Oberfläche des Drahtes durch Aufschlagen eines
flachen Körners o. dgl. erfolgen.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht die
Markiervorrichtung aus einem Farbbehälter 32, welcher an einem um eine Achse 33
drehbaren Hebel 34 befestigt ist. Ein mit der Verwindeeinrichtung h umlaufender
und mit dem Hebel 34 zusammenwirkender Steuernocken 35 hebt das Farbgefäß 32 und
läßt es in gleichen Abständen, welche jedesmal einemVerwindungsgang des Drahtes
r entsprechen, fallen, wobei der verwundene Draht durch die an der Spitze des Farbehälters
ausfließende Farbe seine Markierung erhält.