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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Bilden eines Bündels aus Metalldraht,
insbesondere aus Stahl, gemäß den Präambeln der Ansprüche 1
und 7.
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Vorrichtungen dieser Art werden insbesondere in Anlagen
zum Walzen von Metalldrähten benutzt, um Bündel
herzustellen, welche anschließend verdichtet und gebunden werden. In
solchen Anlagen wird der Draht anschließend an das Walzen zu
Windungen vorgeformt, welche alsdann im wesentlichen flach
und eine die andere überlappend auf ein zum Kühlen dienendes
und üblicherweise vorgesehenes Förderband abgelegt werden,
wobei die Drahtwindungen während der Fortbewegung des
Förderbandes abgekühlt werden.
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Am Ende des Förderbandes fallen die Windungen aus Draht
eine nach der anderen in einen Schacht mit zylindrischer
Wand und mit vertikaler Achse, Schacht dessen Durchmesser
etwas größer ist als der Durchmesser der Windungen. Dort
stapeln letztere sich auf, um ein Bündel zu bilden, welches
anschließend aus dem Schacht herausgenommen wird, um alsdann
verdichtet und gebunden zu werden bevor es der Lagerung oder
dem Gebrauch zugeführt wird.
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Eine solche Anlage wird insbesondere in den Dokumenten
FR-A-1 383 95, FR-A-2 057 934 und FR-A-2 105 309
beschrieben.
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In solchen Anlagen haben die Windungen, obschon sie
teilweise durch einen axialen, spitzbogenförmigen, sich im
Innern des Schachtes befindlichen Dorn geführt werden, die
Neigung sich in ungeordneter Weise eine über die andere
abzulegen. Das Ergebnis hiervon ist, daß die Höhe des so
gebildeten Bündels bedeutend größer ist als wenn die Windungen
gut geordnet abgelegt wären.
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Wie dies bereits vorher gesagt worden ist, werden die
Bündel anschließend verdichtet indem man einen Axialdruck
auf sie ausübt. Da die Windungen in einer nicht geordneten
Art und Weise abgelegt sind, kreuzen sich die Drähte an
zahlreichen Stellen, und bei dem Verdichten ist die Gefahr
groß, daß der Draht an den Punkten dieser Kreuzungsstellen
verletzt wird.
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Aus dem Dokument GB-A-759575 kennt man eine Anlage zum
Aufspulen von Draht durch freien Fall in einen Schacht.
Dabei ist die Zufuhrgeschwindigkeit des Drahtes auf die
Rotationsgeschwindigkeit des Schachtes abgestellt, um so die
radiale Stellung des Ablegens an jedem Punkt des Drahtes im
Innern des Schachtes zu kontrollieren und so die Anordnung
der gebildeten Windungen zu ordnen und demnach den
Platzbedarf des Bündelns zu verringern. Jedoch bedarf diese Art von
Anlage nicht nur einer sehr genauen Regulierung der in Frage
kommenden und voneinander abhängigen Geschwindigkeiten,
sondern auch einer Versetzung in den Rotationszustand des
Schachtes selbst, was schwer vereinbar ist mit den
bedeutenden, insbesondere in der Stahlindustrie vorkommenden Massen,
wo die Drahtspulen üblicherweise mehrere Tonnen wiegen.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel diese Probleme
zu lösen und ein System zum Herstellen von Bündeln in
Vorschlag zu bringen, welches es erlaubt die Anordnung der
Windungen zu regeln, die Ausmaße der Bündel zu verringern und
die Verletzungen der Drähte zu vermeiden.
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Mit Hinblick auf diese Ziele, ist der Gegenstand der
Erfindung ein Verfahren zum Bilden von Drahtbündeln der am
Anfang dieser Abhandlung beschriebenen Art, wobei dieses
Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man es anwendet im
Zusammenhang mit Metalldraht der durch ein Magnet angezogen
werden kann und daß man während des freien Falles der
Windungen auf diese eine radiale auf die Wand des Schachtes
gerichtete Anziehungskraft ausübt, wobei diese Kraft durch
ein drehendes Magnetfeld erzeugt wird, welches in das Innere
des Schachtes bis auf eine Tiefe eindringt, welche
wenigstens gleich ist mit dem Unterschied zwischen dem inneren
Durchmesser des Schachtes und dem Durchmesser der Windungen,
und wobei die Richtung dieser Kraft von einer Drehbewegung
um die Achse des Schachtes beseelt wird.
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Die Erfindung hat ebenfalls eine Vorrichtung zur
Bildung von Bündeln aus Metalldraht, welcher vorher zu
Windungen gestaltet worden sind, zum Gegenstand. Dabei weist die
Vorrichtung einen Schacht mit einer zylindrischen Wand mit
vertikaler Achse, sowie eine horizontale Platte zum
Aufnehmen des entstehenden Bündels auf und ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit Induktoren versehen ist,
welche ein Dreh-Magnetfeld erzeugen, um auf genannte
Windungen eine radiale, in Richtung auf die Wand des Schachtes
gerichtete Anziehungskraft auszuüben, und daß sie von einer
Drehbewegung um die Achse des Schachtes herum beseelt ist.
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Wie man sonder Zweifel schon verstanden haben wird,
erlauben es das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der
Erfindung, die Anordnung der Windungen in dem entstehenden
Bündel in der Weise zu ordnen, daß sie in
übereinanderliegenden Schichten angeordnet sind, wobei die Windungen jeder
Schicht eine in Bezug auf die andere winkelig verschoben
sind. Anders ausgedrückt, jede Windung oder Gruppe von
Windungen ist im wesentlichen an einem Punkt in Kontakt mit der
Wand des Schachtes, und die respektiven Kontaktpunkte von
zwei aufeinander folgenden Windungen, oder von Gruppen von
Windungen, sind regelmäßig in Bezug auf den Umfang
verschoben. Die Anhäufung der Windungen wird auf diese Weise
während der Bildung der Bündel optimal gestaltet. Es ergibt
sich hieraus, bei gleichbleibender Länge des Drahtes, ein
wesentlicher Gewinn in Bezug auf die Höhe der Bündel und
folglich auch deren Platzbedarf. Da außerdem die Windungen
gleichmäßig in den Bündeln angeordnet sind, haben letztere
einen besseren Halt und riskieren weniger sich bei der
Handhabung zu verformen. Da die so hergestellten Bündel
kompakter sind, können die späteren Maßnahmen zum Verdichten
vermindert werden, ja sogar ganz entfallen, was zu einem
Wegfall der Verdichter führen kann und folglich zu einer
Verringerung der Zeit und der Kosten der Herstellung,
wenigstens aber zu einer Verringerung der Gefahr der Verletzung
des Drahtes während des Verdichtens.
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Gemäß einer besonderen Maßnahme der Erfindung, erzeugt
man das Magnetfeld mittels Tnduktoren, beispielsweise mit
Elektromagneten, welche regelmäßig an dem Umfang des
Windungslegeschachtes verteilt sind und zyklisch mit
Gleichstrom gespeist werden.
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Dank dieser Anordnung kann die zyklische Anziehung der
Metallwindungen in Richtung auf die Wand des
Bundbildungsschachtes auf eine sehr einfache Weise
verwirklicht werden, ohne daß mechanische Teile im Inneren des
Schachtes vorkommen. Der Einsatz eines mit Hilfe von
Elektromagneten erzeugten Magnetfeldes erlaubt außerdem eine
leichte Einstellung der Stärke der Anziehungskraft sowie der
Drehgeschwindigkeit des drehenden Feldes in Funktion des
Durchmessers des Drahtes, der Dimensionen der Windungen und
der Geschwindigkeit des Windungsförderbandes sowie auch der
Geschwindigkeit des Ablegens der Windungen in den Schacht.
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Außerdem gestattet es der Einsatz von Elektromagneten,
welche außerhalb des Schachtes angeordnet werden, das
Verfahren gemäß der Erfindung leicht an bestehende Anlagen
anzupassen, ohne daß bedeutende Anderungen des Schachtes
erfordert wären; nur die Wand des Schachtes muß auf der Höhe
der Elektromagneten aus nicht magnetischem Material
hergestellt werden.
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Andere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung kommen im
Laufe der Beschreibung zum Vorschein, welche präsentiert
wird als Beispiel einer Vorrichtung und eines Verfahrens
gemäß der Erfindung, so wie dieselben für die Anfertigung
von Bündeln für Stahldraht am Ende der Strecke einer
Walzstraße für Draht zur Anwendung kommen.
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Man wird sich auf die beiliegenden Zeichnungen
beziehen, in welchen:
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- die Figur 1 eine schematische Darstellung im
Axialschnitt einer Vorrichtung zur Herstellung eines Bündels
gemäß der Erfindung ist,
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- die Figur 2 eine Draufsicht auf diese Vorrichtung
zeigt, und
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- die Figur 3 eine andere Draufsicht ist, welche in
schematischer Art und Weise eine besondere Anordnung der
Elektromagnete darstellt.
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Die Anordnung, so wie sie in den Figuren 1 und 2
dargestellt ist, beinhaltet einen Schacht 1 für die Bildung von
Stahldrahtbündeln, wobei die Schachtwand zylindrisch ist und
eine vertikale Achse aufweist. Diese Wand umfaßt:
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- eine obere Manschette 2, deren oberer Teil leicht
aufgeweitet sein kann, um einen Auffangbehälter für die
Windungen des Drahtes 10 zu bilden, welche mit Hilfe des
Förderbandes 11 dorthin geleitet werden. Das Band wird in
die Richtung des Pfeiles 12 weiterbewegt und der Draht wird
in Form von Windungen 10' darauf abgelegt, wobei letztere im
wesentlichen flach sind und sich teilweise überlappen;
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- eine untere Manschette 3, die zum Führen und zum
Festhalten des gebildeten Drahtbundes dient, und die mit
nicht dargestellten Mitteln versehen ist, die es erlauben
das Bündel aus dem Schacht heraus zu ziehen;
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- eine Zwischenmanschette 4 aus nicht magnetischem
Material.
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Die Elektromagnete 5, fünf an der Zahl in dem
dargestellten Beispiel, sind am Umfang des Aussenkreises der
Zwischenmanschette 4, an welcher sie festgemacht sind,
verteilt. Die Höhe der Elektromagnete 5 ist etwas geringer als
diejenige der Zwischenmanschette 4, sodaß im wesentlichen
alle durch die sich in Betrieb befindlichen Elektromagnete
hervorgerufenen Linien des Magnetfeldes die besagte
Zwischenmanschette durchqueren.
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Im Inneren des Schachtes 1 befindet sich eine vertikal
bewegliche Platte 6, deren obere Stellung sich auf der Ebene
der Zwischenmanschette 4 befindet. Diese Platte ist zum
Tragen der Spule 7 bestimmt und sie senkt sich fortschreitend
in der Weise ab, daß der obere Teil des in Bildung
begriffenen Bündels sich fortwährend in der Wirkungszone des von den
Elektromagneten 5 erzeugten Feldes aufhält. In der Figur 1
ist die Vorrichtung zu Beginn des Bildungsvorganges
dargestellt, und die Spule 7 besteht in diesem Moment lediglich
aus einigen Drahtwindungen 10 die auf der sich in der oberen
Stellung befindlichen Platte 6 abgelegt sind.
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Die Platte 6 ist ringförmig und umgibt einen zentralen
Dorn 8, der im oberen Teil durch eine Spitzbogenform 9
abgeschlossen ist, welche dazu dient eine zusätzliche Führung
der Drahtwindungen 10 während ihres Falles in den Schacht 1
zu gewährleisten und besonders verhindern soll, daß die
Windungen schräg fallen und die Bildung des Bundes stören. Der
Spitzbogen 9, welcher sich auf der Höhe der
Zwischenmanschette 4 befindet, ist vorzugsweise aus einem nicht
magnetischen Material hergestellt. Dieser Spitzbogen ist
allerdings nicht unentbehrlich, insbesondere nicht beim Aufspulen
von Draht mit großem Durchmesser, dies infolge der Tatsache,
daß die Ausübung des Verfahrens geinäß der Erfindung die
Wirkung hat die Windungen bei ihrem Fall zu führen und ihre
Anordnung in dem Bündel zu ordnen.
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Gemäß der in der Figur 3 dargestellten Anordnung sind
die Elektromagnete 5 horizontal eingerichtet, das heißt auf
solche Weise, daß die allgemeine Richtung der Linien des
Feldes, welche sich zwischen den zwei Polen eines selben
Elektromagneten ausbreiten, sich in einer horizontalen Ebene
befinden. Zu diesem Zweck können die Elektromagnete
entsprechend der schematischen Darstellung der Figur 3 gestaltet
werden, wobei das Joch dieser Magnete U-förmig ist und wobei
die von den Enden der Arme des U-Stückes gebildeten Pole
sich in vertikaler Richtung bis eine Höhe erstrecken welche
leicht geringer ist als jene der nicht magnetischen
Manschette 4 und wobei die Pole an deren äußerer Oberfläche
anhaften.
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In Abänderung ist es möglich die Elektromagnete
vertikal anzuordnen, das heißt auf eine Art und Weise, daß die
Linien des Feldes eine allgemein vertikale Richtung haben.
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Die Elektromagnete 5 und ihre Mittel zur Versorgung mit
elektrischen Strom werden auf solche Weise bestimmt, daß die
Auswirkung des von jedem Elektromagneten erzeugten Feldes
auf die Windungen hauptsächlich in dem Teil der Ringzone
lokalisiert ist welcher zwischen der Zwischenmanschette 4
und dem Spitzbogen 9 liegt und sich gegenüber dem besagten
Elektromagneten befindet.
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Anders ausgedrückt, die Anziehungskraft welche von
einein Elektromagneten auf eine oder mehrere der Windungen
ausgeübt wird, welche sich in dein Moment wo er mit elektrischen
Strom gespeist wird auf seiner Ebene befinden, beeinflußt
nur jenen Teil des Bogens der Windung oder der Windungen der
sich am nächsten bei dem besagten Elektromagneten befindet.
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Es wird daran erinnert, daß in dieser Art Einrichtung
der innere Durchmesser des Schachtes größer ist als der
Durchmesser der Windungen. Zum Beispiel, der Durchmesser des
Schachtes ist 1150 mm und jener der Windungen etwa 1050 mm.
Jede Windung hat also im Inneren des Schachtes einen
möglichen horizontalen Spielraum von ungefähr 100 mm. Wenn einer
der Elektromagneten angeregt ist, so ist es möglich, daß die
Windung oder die Windungen welche sich im Verlaufe ihres
Herabfallens auf der Höhe der Zwischenmanschette 4 befinden,
etwa 100 mm von der Wand dieser Manschette, die sich
gegenüber dem gesagten Elektromagneten befindet, entfernt sein
können, oder sogar noch mehr wenn man der Tatsache daß die
Windungen im Verhältnis zur Horizontalen geneigt sein können
Rechnung trägt. Damit diese Windungen der durch diesen
Elektromagneten ausgeübten Anziehung unterworfen werden, ist es
notwendig, daß das von ihm erzeugte Feld in das Innere des
Schachtes eindringt, und zwar bis auf eine Tiefe die
wenigstens gleich wie diese Entfernung ist, also etwa 150 mm in
dem obigen als Beispiel dargestellten Fall.
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Man wird leicht verstehen, daß die Eindringtiefe des
Magnetfeldes in den Schacht angepaßt werden muß,
insbesondere in Funktion der Durchmesser des Schachtes und der
Windungen und auch in Funktion der Anwesenheit oder der
Abwesenheit des Spitzbogens und dessen Durchmessers.
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Um außerdem eine Drehung des Magnetfeldes um die Achse
des Schachtes hervorzurufen, beinhaltet die Vorrichtung
nicht dargestellte Mittel um die Elektromagnete 5 zyklisch
mit Gleichstrom zu speisen. Diese Mittel erlauben es die
Elektromagnete entsprechend mehreren unterschiedlichen
Zyklen zu speisen. Zum Beispiel, wenn man sich auf die Figur 3
bezieht, wo die Elektromagnete durch die Buchstaben a, b, c,
d, e gekennzeichnet sind, dann wird man einen einzelnen
Elektromagneten auf einmal speisen können und einen
Speisezyklus in der Reihenfolge , , , , , , ....
verwirklichen können, oder in der Reihenfolge a, c, e, b, d, a, ....
Man wird auch zwei Elektromagnete gleichzeitig speisen
können, vorzugsweise benachbarte Elemente, zum Beispiel gemäß
einem der folgenden Zyklen :
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a+b, c+d, e+a, b+c, d+e, ...
a+b, b+c, c+d, d+e, e+a, ... , oder ebenfalls
a+c, b+d, c+e, d+a, e+b, ...
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Die Drehrichtung kann ebenfalls umgekehrt werden.
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Man wird jetzt den Einsatz der Vorrichtung zur
Herstellung eines Bündels beschreiben. Vor Ankunft der ersten durch
das Förderband 11 beförderten Windungen, werden die
Elektromagnete 5 nach einem der vorher festgelegten Zyklen
gespeist.
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Die Platte 6 wird in ihre obere in der Figur 1
dargestellte Position gebracht, also auf die Höhe der
Zwischenmanschette 4. Die ersten 10 Windungen fallen frei in den
Schacht 1 und enden auf der Platte 6. Es sei klargestellt,
daß in dem Falle wo die Vorrichtung an eine Anlage jener Art
angepaßt ist, welche in dein obengenannten Dokument FR 2 105
309 beschrieben ist und auf das man sich für eventuelle
zusätzliche Informationen beziehen wird, die ersten Windungen
sich auf einziehbare Finger legen können, welche in den
Schacht eindringen und den Halt des Bundes gewährleisten,
bis die Platte in die obere Stellung zurückgeführt worden
ist. Diese Finger gehen dann zurück um dem in Bildung
befindlichen Bündel zu erlauben sich auf die Platte zu legen.
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Im Laufe ihres Falles werden die Drahtwindungen von den
Elektromagneten 5 angezogen und, bedingt durch ihre
zyklische eine Drehung des magnetischen Feldes erzeugende
Speisung, verteilen sich die Windungen kreisförmig in teilweiser
Überlappung so wie dies in der Figur 2 dargestellt ist.
Entsprechend der Ablage der Windungen und folglich der Zunahme
der Höhe des Bündels, wird das Absinken der Platte 6 in der
Weise gesteuert, daß der obere Teil des sich in Bildung
befindlichen Bündels auf der Ebene der Zwischenmanschette
bleibt und so der Wirkung des Magnetfeldes ausgesetzt
bleibt.
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Vorzugsweise regelt man das Absinken der Platte so, daß
man den oberen Teil des Bündels in der Nähe des unteren
Teiles der Einflußzone der Elektromagnete behält. Auf diese
Weise wird das Feld eine entscheidende Wirkung auf die
fallenden Windungen haben, wobei die benötigte Anziehungskraft
für besagte Windungen dann verhältnismäßig schwach ist. Das
Feld wird trotzdem aber noch eine Wirkung auf die zuletzt
abgelegten Windungen haben, was erlaubt eine eventuelle
Verschiebung dieser Windungen zu vermeiden, was sich
beispielsweise aus der Elastizität der Windungen ergeben könnte. Die
darunter liegenden Windungen, die sich außerhalb des Feldes
befinden, laufen trotzdem nicht Gefahr sich infolge des von
den oberen Windungen auf sie ausgeübten Druckes zu
verschieben.
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Wenn alle Windungen abgelegt sind und das Bündel
gebildet ist, dann wird die Platte auf die untere Stellung
abgesenkt und das Bündel entfernt.
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Wie man verstanden haben wird, ist es der regelmäßigen
Anordnung der Windungen zu verdanken, daß die Höhe des
Bündels wesentlich verringert worden ist, vergleicht man sie
mit jener der nach früheren Verfahren hergestellten Bündel
in welchen die Windungen sich ohne irgend eine
Regelmäßigkeit verteilten indem sie sich zufallsveränderlich
übereinander legten.
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So werden zum Beispiel in dem Fall der oben
beschriebenen Anlage, welche im Anschluß an ein Draht von 5,5 mm
Durchmesser herstellendes Walzwerk benutzt wird, die
Windungen auf einem Durchmesser von 1050 mm vorgeformt und mit
einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 25
Windungen/Sekunde in einen Schacht fallen gelassen, dabei wird
jeder Elektromagnet mit Gleichstrom gespeist und arbeitet
bei dem Bündeln unter ungefähr 40.000 Ampere-Umdrehungen.
Fünf Elektromagnete werden benutzt und nacheinander
gespeist, dabei dreht das erzeugte Feld mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr 0,25 Umdrehungen pro Sekunde.
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Man hat so eine Verringerung der Bündelhöhe von mehr
als 30% erreichen können.
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Es ist zu vermerken, daß die Drehgeschwindigkeit des
Feldes in weiten Grenzen schwanken kann, insbesondere in
Funktion des für die Elektromagnete gewählten Speisezyklus,
der Ausmaße des Drahtes und der Fallgeschwindigkeit der
Windungen. Sie hängt auch ab von der Ansprechzeit der
Elektromagnete, welche eine minimale Dauer für die Speisung dieser
Magnete voraussetzt damit das erzeugte Magnetfeld eine
genügende Anziehwirkung auf die Windungen ausüben kann.
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Darüber hinaus muß dem remanenten Magnetismus der
Elektromagnete Rechnung getragen werden, welcher eine Verspätung
beim Verschwinden des Magnetfeldes in Bezug auf den
Zeitpunkt der Unterbrechung der elektrischen Speisung der
Elektromagnete nach sich zieht. Es muß also eine genügende Dauer
für den Speisezyklus vorgesehen werden, um zu verhindern,
daß die Wirkungen der von verschiedenen Elektromagneten
erzeugten Felder sich stören oder sich sogar aufheben.
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Zu diesem Zweck werden die Elektromagnete vorzugsweise
so angeordnet, daß die beieinander liegenden Pole von zwei
benachbarten Elektromagneten die gleiche Polarität
aufweisen. Mit demselben Ziel kann man es vorziehen, die
Elektromagnete nach einem Zyklus zu speisen bei welchem ein
Elektromagnet gespeist wird und dann nicht der daneben liegende
Elektromagnet sondern der darauffolgende, und so weiter.
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Ebenfalls kann man im Hinblick auf die Verringerung der
Ansprechzeit der Elektromagnete in diesen andauernd eine
gewisse Spannung aufrechterhalten, zum Beispiel etwa 90 V.
Diese Spannung ist ungenügend um die Anziehungswirkung zu
erzeugen, sie erlaubt es aber die Ansprechzeit bei der
zyklischen Speisung mit der Arbeitsspannung, in diesem Fall in
der Größenordnung von 200 V, zu verringern.
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Die Anzahl der Magnete kann geändert werden und diese
können in der Weise angeordnet werden, daß die aneinander
grenzenden Pole von zwei benachbarten Elektromagneten die
gleiche Polarität aufweisen, oder aber eine umgekehrte
Polarität. Man wird zur Kenntnis nehmen, daß im Falle
nebeneinander liegender Pole gleicher Polarität die Anzahl der
Magnete vorzugsweise gerade ist, um eine Unterbrechung in der
Verteilung der Pole zu vermeiden.
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Das drehende Magnetfeld kann ebenfalls mit all jenen
Mitteln erzeugt werden, die von den sich auf dem Gebiet des
Elektromagnetismus auskennenden Fachleuten gekannt sind, zum
Beispiel indem man mehrphasige Induktoren einsetzt oder ein
Joch und Windungen ähnlich jenen eines Stators eines
Elektromotors, welcher mit Gleich- oder Wechselstrom gespeist
wird, benutzt.
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Das Magnetfeld kann sich ebenfalls über eine mehr oder
minder bedeutende Höhe auswirken, und dies auf einer Ebene
die mehr oder weniger nahe beim oberen Ende des Schachtes
liegt, wobei die entsprechenden Höhen der
Zwischenmanschetten oder der oberen Manschetten entsprechend angepaßt
werden.