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Die
Erfindung betrifft eine Zugeinheit für eine Ziehmaschine gemäß der Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 2, sowie ein Verfahren zum Ziehen eines Ziehgutes gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 9, insbesondere eines langen metallischen Gegenstandes,
mit einer Zugeinheit, und eine diskontinuierlich arbeitende Ziehmaschine
mit einer solchen Zugeinheit, wobei die Zugeinheit mit einem Ziehwerkzeug zusammenwirkt
und zumindest einen Ziehschlitten mit Antriebsmitteln für den Ziehschlitten
aufweist, der in einer Führung
eines Maschinenrahmens hin- und zurückbewegt wird, und wobei die
Antriebsmittel einen Linearmotorkomplex aus einer Linearmotoreinheit
oder mehreren Linearmotoreinheiten umfassen.
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Ziehmaschinen
dienen zum Ziehen von länglichen
metallischen Gegenständen,
wie Rohre, Stränge
oder Stangen, durch ein Ziehwerkzeug. Es wird zwischen kontinuierlich
arbeitenden Ziehmaschinen, bei denen die Länge des Ziehgutes die Abmessung
der Maschine um ein Vielfaches überschreiten
kann, und diskontinuierlich arbeitenden Ziehmaschinen unterschieden,
wie Ziehbänke.
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Bei
einem durch die
DE
25 49 725 A1 bekannt gewordenen Verfahren zum Herstellen
nahtloser Metallrohre wird aus einem Metallblock ein Rohr gewalzt
oder stranggepresst und durch Pilgern und abschließend durch
Ziehen in seinem Querschnitt verringert. Für den Ziehvorgang ist hinter
der Pilgermaschine eine Matrize sowie eine Abzugsvorrichtung angeordnet.
Diese kann zwecks Anpassung an den Pilgervorgang auf einem in Richtung
der Rohrlängsachse
frei verschiebbaren Wa gen angeordnet und als Linearmotor ausgebildet
sein. Das Ende des Kupferrohres wird mittels einer Einstoßvorrichtung
in die Matrize eingestoßen,
und zwar so weit, daß das
Kupferrohr bis in den Bereich von Ziehbacken der Abzugsvorrichtung
aus der Matrize herausragt. Das Rohr wird dann diskontinuierlich
von der Abzugsvorrichtung gezogen.
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Ein
Beispiel für
eine kontinuierlich arbeitende Geradeausziehmaschine ist aus der
DE 28 52 071 A1 bekannt.
Diese offenbart eine Schlittenziehmaschine mit einer Zugeinheit,
die zwei in Gleitbahnen am Maschinenrahmen parallel zur Ziehrichtung
geführte
Ziehschlitten aufweist. Diese beiden gegenläufig sich hin- und herbewegenden
Ziehschlitten ziehen das Ziehgut im Hand-an-Hand-Betrieb endlos.
Zur Durchführung
dieser Hubbewegung sind die Ziehschlitten jeweils mit einem zweiarmigen
Hebel verbunden, die mittels einer auf einer gemeinsamen Achse sitzenden
Doppelkurvenscheibe gegenläufig hin-
und hergeschwenkt werden.
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Ein
weiterhin bekanntes Antriebssystem, wie es beispielsweise in der
EP 0 371 165 A1 beschrieben
ist, umfaßt
eine rotierende Trommel mit kurvenförmig auf der Oberfläche verlaufenden
Stegen zur Erzeugung der gegenläufigen
Ziehschlittenbewegungen.
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Aus
der
DE 198 42 384
A1 ist eine Linearführung
mit mindestens einem von Kugelumläufen abgestützten, in Führungsschienen verfahrbaren
Führungswagen
bekannt. Der Führungswagen
dient zur fahrbaren Lagerung eines Laufwagens, der mit einem Motorprimärteil eines
Antriebs verbunden werden kann. Dem Motorprimärteil an dem Laufwagen liegt
ein in einem Führungsgehäuse befestigter
Motorsekundärteil
gegenüber.
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Die
basierend auf solchen Antrieben kurze und nicht erweiterbare Hublänge der
Ziehschlitten führt
dazu, daß der
Hub zu einem großen
Teil aus Beschleunigungs- und
Bremsweg besteht. Um eine hohe mittlere Ziehgeschwindigkeit zu erreichen, muß mit sehr
hohen Hubfrequenzen gearbeitet werden. Die Hubfrequenz ist aber
nicht beliebig erhöhbar,
da sie durch die an den Umkehrpunkten der Ziehschlitten entstehenden
Massekräften
begrenzt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugeinheit für eine Ziehmaschine
sowie ein Verfahren zum Ziehen eines Ziehgutes in einer Zugeinheit
für eine
Ziehmaschine und eine diskontinuierlich arbeitende Ziehmaschine
mit einer Zugeinheit zu schaffen, die bzw. das die oben beschriebenen
Nachteile nicht aufweisen bzw. aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Zugeinheit für eine Ziehmaschine mit den
Merkmalen der Ansprüche
1 und 2 sowie durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
9 und für
eine diskontinuierlich arbeitende Ziehmaschine mit den Merkmalen
des Anspruchs 13 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß umfassen
die Antriebsmittel für
die Ziehschlitten der Ziehmaschine einzeln angesteuerte oder geregelte
und elektrisch angetriebene Linearmotorkomplexe nach einer Modulbauweise für einen
unabhängigen
Bewegungsablauf des jeweiligen Ziehschlittens.
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Im
Vergleich zu den Antriebssystemen nach dem Stand der Technik wird
der Bewegungsablauf des einzelnen Schlittens wesentlich flexibler.
Durch Verwendung von Linearmotoren ist die Hublänge bzw. der Verfahrweg des
einzelnen Schlittens nicht mehr beschränkt bzw. die Ziehwege variabel.
Linearmotoren lassen sich genau steuern und ermöglichen eine schnelle Beschleunigung
und schnelle Bremswirkung. Unter Ausnutzen eines insgesamt längeren Hubweges
wird die durchschnittliche Ziehgeschwindigkeit insgesamt höher, da
der Beschleunigungs- bzw. Bremsweg anteilsmäßig kürzer ist. Zudem wird es möglich, daß die jeweiligen
Schlitten auf dem Vor- und dem Rückweg
mit unterschiedlichen und regelbaren Geschwindigkeiten verfahren
werden können. Hierdurch
lassen sich die Ziehschlitten wieder schneller in Zieheingriff bringen.
Von Vorteil ist weiterhin, daß aufgrund
des Wegfalls der unterhalb der Ziehschlitten liegenden Antriebsmechanik
die Bauhöhe
der Ziehmaschine insgesamt niedriger werden kann.
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Vorzugsweise
umfaßt
ein Linearmotorkomplex für
einen Schlitten eine Linearmotoreinheit oder mehrere Linearmotoreinheiten,
wobei ein solcher Komplex nach einer Modulbauweise durch die Wahl der
Anzahl und/oder der Antriebskraft der Linearmotoreinheiten zusammenstellbar
ist. Ausgehend von einem Basisschlitten, der entweder noch mit keiner Linearmotoreinheit
oder einer Einheit geringerer Leistung versehen ist, wird ein Schlitten
gewünschter Leistung
nach der Modulbauweise zusammengestellt.
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Das
für den
Ziehprozeß notwendige
Vorziehen des Rohranfangs wird entweder durch einen separaten Vorziehschlitten übernommen,
der entweder einen Linearmotorantrieb oder beispielsweise auch einen
hydraulischen Antrieb hat, oder nach einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
durch einen kombinierten Vorzieh- und
Ziehschlitten.
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Ein
solcher kombinierter Vorzieh- und Ziehschlitten weist vorzugsweise
zwei hintereinander angeordnete Klemm- oder Spannbackenpaare auf,
wobei das erste Paar zum Erfassen der Ziehangel zum Vorziehprozeß und das
zweite Paar zum Greifen des Rohres selbst dient.
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Eine
Zugeinheit mit nur einem solchen Schlitten, nämlich einen kombinierten Vorzieh-
und Ziehschlitten, bildet eine erste Grundeinheit der vorgeschlagenen
Zugeinheiten. Mit dieser Zugeinheit wird das Rohr vorgezogen und
anschließend
diskontinuierlich von einem einzigen Schlitten weiter gezogen, indem
der Schlitten ständig
eine bestimmte kurze Strecke hin- und herfährt und somit selbst Rohre
großer
Länge ziehen
kann. Diese Grundeinheit eignet sich insbesondere für Pro duktionsanlagen
mit niedriger Kapazität
unter Berücksichtigung
geringerer Investitionskosten.
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Diese
Zugeinheit wird vorteilhafterweise dadurch weiter gebildet, daß ein solcher
kombinierter Vorzieh- und Ziehschlitten mit einem, zwei oder mehreren
weiteren erfindungsgemäß angetriebenen Ziehschlitten
zusammengesetzt wird. Der kombinierte Vorzieh- und Ziehschlitten
dient in einem ersten Schritt zum Vorziehen und anschließend zum
reinen Ziehen.
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Eine
zweite Grundeinheit der Zugeinheit wird mittels eines separaten
Vorziehschlittens sowie eines, zwei oder mehrerer Ziehschlitten
gebildet. Diese Grundeinheit hat den Vorteil, daß der separate Vorziehschlitten
nicht mit einem Doppel-Klemmbackenpaar,
sondern nur mit einem Klemmbackenpaar zum Vorziehen des Rohranfangs
ausgerüstet
sein muß. Ein
solcher Vorziehschlitten mit einem Backenpaar ist leichter als ein
kombinierter Schlitten und erlaubt höhere Beschleunigungen. Von
Vorteil ist weiterhin, daß alle
Schlitten, d. h. der Vorzieh- und die reinen Ziehschlitten, nur
ein Backenpaar aufweisen und damit ein sich entsprechendes Schlittenbaumuster,
was die Investitionskosten verringert.
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In
beiden Fällen
von Vorziehmöglichkeiten wird
der jeweilige Schlitten, der das Vorziehen übernimmt, ausgehend von einem
Basisschlitten, nach der Modulbauweise mit einem Linearmotorkomplex mit
einer im Verhältnis
zu den reinen Ziehschlitten höherer
Antriebskraft zusammengestellt.
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Nach
der ersten Ausführungsform
sind der Primärteil
oder die Primärteile
der Linearmotoreinheiten als bewegliche Primärteile an einem Schlitten nach
der Modulbauweise angeordnet, wobei der Sekundärteil oder die Sekundärteile der
Linearmotoreinheiten als stationäres
Sekundärteil
sich entlang des Maschinenrahmens als metallische Laufbahn bzw.
Laufschienen für
die Schlitten erstrecken. Die Füh rung
der Schlitten entlang der Laufbahn wird von separaten Führungsschienen übernommen.
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Nach
einer bevorzugten zweiten Ausführungsform
betreffend das Umkehr-Prinzip eines Linearmotors erstrecken sich
der Primärteil
oder die Primärteile
der Linearmotoreinheiten als stationäre Primärteile entlang des Maschinenrahmens,
wobei der Sekundärteil
oder die Sekundärteile
der Linearmotoreinheiten als bewegliche Sekundärteile mit einem Schlitten
verbunden sind und zwar insbesondere als Schienen, die entlang der
Primärteile
verfahrbar sind. Die Sekundärteile
der Linearmotoreinheiten sind an den Schlitten angebracht, während die
Primärteile stationär an dem
Maschinenrahmen angebracht sind.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
die Zugeinheit mehr als zwei Ziehschlitten, wobei zwei oder mehr
Ziehschlitten gleichzeitig im Zieheingriff mit dem Ziehgut sind.
Die Funktion eines Ziehschlittens kann auch von einem kombinierten
Vorzieh- und Ziehschlitten übernommen
werden.
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Verfahrensgemäß wird vorgeschlagen,
daß der
Bewegungsablauf des jeweiligen Ziehschlittens sowie eines kombinierten
Vorzieh- und Ziehschlittens oder eines separaten Vorziehschlittens
durch Ansteuerung des jeweiligen Linearmotorkomplexes flexibel einstellbar
ist. Dies erlaubt eine bisher nicht mögliche Flexibilität der Ziehwege
und Funktionen der einzelnen Schlitten.
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Nach
einem bevorzugten Verfahrensschritt wird der Bewegungsablauf beim
Ziehvorgang von mehr als zwei Ziehschlitten so gesteuert, daß zwei oder
mehr Ziehschlitten gleichzeitig im Zieheingriff mit dem Ziehgut
sind.
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Vorzugsweise
ist dabei gleichzeitig mindestens ein Paar Ziehschlitten in Zieheingriff
mit dem Ziehgut. Bei dieser Ausführungsform
nach dem Prinzip des jeweiligen "paarweisen
Ziehens mit jeweils wechselndem Partner-Ziehschlitten" wird immer mit zumindest
einem Paar Ziehschlitten gezogen, während die gelösten Schlitten
zurückbewegt
werden. Hierdurch tritt eine Vervielfachung der Ziehkraft ein. Die
Auslegung der Ziehschlitten erfolgt entsprechend ihrer gleichzeitig
auf das Ziehgut wirkenden Anzahl. Wenn also ein Paar Schlitten gleichzeitig
angreift, tritt eine Verdopplung der Ziehkraft ein. Analoges gilt
für einen
gleichzeitigen Ziehangriff mit drei, vier etc. Ziehschlitten.
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Bei
einem bevorzugten Ziehverfahren mit insgesamt drei Ziehschlitten
ergibt sich folgender Ziehablauf: Ziehen des Ziehgutes mittels jeweils
zwei mit dem Ziehgut in Eingriff befindlichen Ziehschlitten, während der
jeweils dritte Ziehschlitten mit gelöstem Eingriff entgegen der
Ziehrichtung verfahren wird, um anschließend in Kombination mit einem
der beiden anderen Ziehschlitten als Paar wieder mit dem Ziehgut
in Eingriff zu kommen und zu ziehen, während der andere der beiden
Ziehschlitten mit gelöstem
Eingriff entgegen der Ziehrichtung verfahren wird.
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Im
Gegensatz zu den bekannten Antrieben der Ziehschlitten können durch
die unabhängige Steuerung
des Bewegungsablaufs eines jeden Ziehschlittens unter Verwendung
von Linearmotorkomplexen bisher nicht mögliche Kombinationen von Ziehschlitten
gefahren werden. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß die Anfangsziehkraft
durch mindestens zwei Ziehschlitten aufgebracht wird, wobei allerdings der
Nachteil des Vorziehens des Rohranfangs in Kauf genommen wird.
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Die
vorgeschlagenen Zugeinheiten finden in den erfindungsgemäßen Kombinationen
mit einem Linearmotorkomplex-Antrieb Einsatz in kontinuierlich betriebenen
Geradeausziehmaschinen, wobei Basisschlitten je nach Anforderung
zusammengestellt werden und mit unterschiedlichen Backenpaaren ausgerüstet werden.
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Für eine diskontinuierlich
betriebene Ziehmaschine, hier eine Ziehbank, setzt sich die Zugeinheit
aus einem Ziehschlitten mit einer Ziehkette zusammen, in die der
Ziehschlitten eingeklinkt wird. Am Ende des Zuges wird der Schlitten
aus der weiterlaufenden Kette wieder ausgeklinkt und wieder in seine Ausgangsposition
verfahren. Für
diesen Rücklauf wird
der Schlitten mit Linearmotoreinheiten versehen. Bei niedrigeren
Ziehkräften
soll nach einer weiteren Ausführungsform
auf die Ziehkette zugunsten eines Ziehschlittens verzichtet werden,
der dann sowohl für
den Vor- als auch Rücklauf
mit einem Linearmotorkomplex für
seinen Antrieb versehen ist.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der die in den Figuren dargestellten
Ausführungsformen
der Erfindung näher
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 eine
Zugeinheit einer Zugmaschine nach einer Ausführungsform mit einem separaten Vorziehschlitten
und zwei Ziehschlitten zu Beginn eines Vorziehvorgangs;
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2 die
Zugeinheit nach 1 in der Zieh-Anfangsstellung;
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3 eine
Zugeinheit einer Zugmaschine nach einer Ausführungsform mit einem separaten Vorziehschlitten
und drei Ziehschlitten zu Beginn eines Vorziehvorgangs;
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4 die
Zugeinheit nach 2 mit ausgefahrenem Vorziehschlitten;
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5 die
Zugeinheit nach 2 in Zieh-Anfangsstellung;
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6 die
Zugeinheit nach 2 in einer Ziehstellung mittels
eines Ziehschlitten-Paars;
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7 die
Zugeinheit nach 2 nach dem Wechsel der in Eingriff
mit dem Ziehgut befindlichen Ziehschlitten sowie Rückwärtsbewegung
eines Schlittens;
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8 eine
Darstellung der Bewegungsabläufe
der drei Ziehschlitten der Zugeinheit nach 2;
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9 die
Zugeinheit einer Ziehmaschine nach einer Ausführungsform mit einem kombinierten Vorzieh-
und Ziehschlitten;
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10 die
Zugeinheit nach 9 mit einem weiteren Ziehschlitten;
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11 die
Zugeinheit nach 9 mit zwei weiteren Ziehschlitten
zu Beginn des Vorziehvorgangs;
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12 die
Zugeinheit nach 10 mit ausgefahrenem kombinierten
Vorzieh- und Ziehschlitten;
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13 die
Zugeinheit nach 10 in Zieh-Anfangsstellung;
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14 die
Zugeinheit nach 10 in einer Ziehstellung mit
eines Ziehschlittenpaars;
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15 die
Zugeinheit nach 10 nach dem Wechsel der in Eingriff
mit dem Ziehgut befindlichen Ziehschlitten sowie Rückwärtsbewegung
des ersten bzw. kombinierten Vorzieh- und Ziehschlittens;
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16 die
Schrägansicht
auf einen kombinierten Vorzieh- und Ziehschlitten; 17 eine
Teildarstellung des Kombi-Schlittens nach 16, horizontal
aufgeschnitten;
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18 eine
Teildarstellung des Kombi-Schlittens nach 16, vertikal
aufgeschnitten;
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19 schematisch
eine Ziehbank mit einer Zugeinheit mit einem Ziehschlitten und einer
Ziehkette;
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20 eine
schematische Darstellung von drei Ausführungsformen eines Linearmotorkomplexes
umfassend zwei Linearmotoreinheiten mit einem gemeinsamen oder zwei
stationären
Sekundärteilen;
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21 eine
schematische Darstellung der Rechner- bzw. Steuereinheit für die Antriebsmittel der
Zugeinheit;
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22 eine
schematische Darstellung der Grundstruktur einer Linearmotoreinheit;
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23 eine
Zugeinheit mit zwei Ziehschlitten mit einem Linearmotorantrieb mit
beweglichen Sekundärteilen
in zwei verschiedenen Ziehstadien.
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1 zeigt
eine Zugeinheit 1 mit einem Vorziehschlitten 2 und
zwei Ziehschlitten 3, 4. Die Zugeinheit 1 umfaßt einen
Maschinenrahmen 5 mit parallel verlaufenden Führungsschienen 6, 7.
Die Schlitten 2, 3, 4 selbst sind jeweils
mit Führungsrollen 8 (es wird
nur eine Führungsrolle
beispielhaft bezeichnet) versehen, die entlang der Führungsschienen 6, 7 im Sinne
einer Gleitbahn geführt
werden. Der Vorziehschlitten 2 sowie die reinen Ziehschlitten 3 und 4 weisen
jeweils ein Paar Klemmbacken (9a, b; 21a, b; 22a,
b) auf. Es handelt sich um keilförmige
Klemmbacken, die gesteuert zusammenfahrbar sind, damit die Schlitten
mit dem Ziehgut in Eingriff kommen und wieder von diesem gelöst werden
können.
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Die
Zugeinheit 1 selbst wirkt mit einem Ziehwerkzeug 10 zusammen,
welches am Anfang der Zugeinheit angeordnet ist. Durch das Ziehwerkzeug 10 – hier ein
Ziehring – wird
die Ziehangel 11, d.h. der Anfang des Ziehguts 12,
beispielsweise einer Stange, eines Rohrs oder eines Drahts, der
vor dem Ziehen soweit verjüngt
worden ist, daß er
durch den Ziehring paßt,
hindurchgesteckt, um dem Vorziehschlitten 2 eine Angriffsmöglichkeit
zu bieten. Die Angel 11 ist dabei ein Rohranfangabschnitt,
der außerhalb
der Ziehmaschine auf einer Presse oder Hämmermaschine zusammengedrückt und
in den Ziehring hineingesteckt wird. Der Vorziehschlitten 2 hat die
Funktion, diese Angel 11 zu greifen. Da die Angel 11 einen
geringeren Durchmesser als das nachfolgende Rohr 25 hat,
weist der Vorziehschlitten 2 Klemmbacken 9a, b
mit kleineren Öffnungen
auf.
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Der
Vorziehschlitten 2 und die beiden Ziehschlitten 3, 4 sind
zwecks Antrieb und Bewegung entlang der Führungsschienen 6, 7 mit
einem Linearmotorkomplex 13 versehen (vgl. 20).
Bei der gezeigten Zugeinheit ist der Sekundärteil 15 des Linearmotorkomplexes 13 im
Sinne einer Laufbahn starr zwischen den Führungsschienen 6, 7,
die sich in Ziehrichtung erstrecken, angeordnet.
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Beispielhaft
für alle
weiteren Zugeinheiten wird in 1 die Steuerung
der einzelnen Schlitten gezeigt. Die einzelnen Schlitten 2, 3 und 4 sind
jeweils über
Signalleitungen 16, 17, 18a mit einer Rechnereinheit 19 verbunden.
In dieser Rechnereinheit wird der gewünschte Bewegungsablauf der
einzelnen Schlitten hinsichtlich der Geschwindigkeiten, Position
und Kraft geregelt, und die Bewegungsabläufe werden mittels eines Monitors 20 visualisiert. Bei
der Ausführungsform
des Umkehr-Prinzips, d.h. die Primärteile sind stationär, werden
entsprechend die Bewegungen der Sekundärteile, an denen die Schlitten
dann befestigt sind, geregelt.
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Zu
Beginn des Vorziehvorgangs wird der Vorziehschlitten 2 in
Ziehrichtung verfahren und zieht dabei die Ziehangel 11 vor.
Dann fährt
der Vorziehschlitten 2 wieder in seine Ausgangsposition
unmittelbar am Ziehring zurück,
gefolgt von dem ersten Ziehschlitten 3. Der vorgezogene
Rohranfang 25 ist nach dem Vorziehvorgang soweit in Ziehrichtung
gezogen, daß er
sich in dieser Position durch den Vorziehschlitten 2 und
durch den ersten Ziehschlitten 3 erstreckt (2).
Der erste Schlitten 3 beginnt nun mit dem eigentlichen
Ziehvorgang. Wenn der erste Schlitten 3 eine vorgegebene
Strecke zurückgelegt hat,
werden die Klemmbacken 21a, des zweiten Schlittens 4 betätigt, damit
dieser mit dem vorgezogenen Rohranfang 25 in Eingriff kommt.
Die Klemmbacken 22a, b des ersten Schlittens 3 werden
gelöst. Der
erste Schlitten 3 fährt
zurück,
während
der zweite Schlitten 4 die Ziehbewegung durchführt. Dieser wechselweise
Ziehvorgang wird nun ständig
wieder holt. Die beiden Ziehschlitten 3, 4 fahren
gesteuert so hin und her, daß ein
kontinuierlicher Ziehvorgang mit gleichmäßiger Ziehgeschwindigkeit entsteht.
bei dieser Ausführungsform
kann der Vorziehschlitten 2 entweder von einem Linearmotorkomplex 13 als
auch zum Beispiel von einem Hydraulikzylinder angetrieben werden.
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Die 3 bis 7 zeigen
den Vorzieh- sowie den eigentlichen Ziehvorgang bzw. die Zugeinheit
nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, wobei jeweils zwei Ziehschlitten im Paar an dem Rohranfang
und später
an dem Ziehgut ziehen, während
der dritte Ziehschlitten zurückgefahren
wird. Die Zugeinheit 101 unterscheidet sich gegenüber der Zugeinheit 1 nach 1 dadurch,
daß statt
zwei drei Ziehschlitten 103, 104, 123 vorhanden
sind. Der Vorzieh- (102) und die drei Ziehschlitten 103, 104, 123 sind
vom Aufbau gleich zu denen der Ausführungsform nach 1.
Die Bauteile der Zugeinheit nach der Ausführungsform der 3 werden
analog zu den Bauteilen der Ausführungsform
nach 1 bezeichnet. Nachfolgend wird das Ziehverfahren
beschrieben:
Die durch das Ziehwerkzeug 110 bzw. den
Ziehring durchgesteckte Ziehangel 111 wird mittels des
Vorziehschlittens 102 bzw. dessen Klemmbacken 109a, 109b ergriffen
(3) und in Ziehrichtung vorgezogen (4).
Die Vorziehlänge
x entspricht hierbei einer Länge,
die sich in etwa aus der Länge
des Vorziehschlittens und der Summe der Ziehschlitten zuzüglich der
Länge der
Ziehangel 111 ergibt. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Vorziehlänge x dem
Abstand vom Ziehring bis zur Hinterkante der Klemmbacken 124a,
b des dritten Ziehschlittens 123 abzüglich der Ziehangellänge 111,
wenn alle Schlitten nebeneinander am Ziehring in Ziehrichtung angeordnet
wären (vgl.
hierzu 5).
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Anschließend wird
der Vorziehschlitten 102 wieder in seine Ausgangsstellung
am Ziehwerkzeug 110 verfahren. Die ersten beiden Ziehschlitten 103, 104,
das heißt
die, die dem Vorziehschlitten 102 am nächsten sind, werden zusammen
mit dem Vorziehschlitten 102 oder anschließend in
Richtung Ziehwerkzeug 110 verfahren, so daß sich der
vorgezogene Rohranfang 25 durch den Vorziehschlitten 102 und
den ersten und zweiten Ziehschlitten 103, 104 erstreckt. 5 zeigt
diese Position, die dem eigentlichen Beginn des Ziehvorgangs entspricht.
Die beiden ersten Ziehschlitten 103, 104 kommen
mit dem vorgezogenen Rohranfang 25 in Eingriff und werden in
Ziehrichtung verfahren. Hierbei findet ein Ziehvorgang statt. Der
vorspringende Bereich y des Rohranfangs 25 wird in den
dritten Schlitten 123 eingefahren und von dessen Klemmbacken 124a,b festgeklemmt. In
dem Moment, wenn der dritte Schlitten 123 greift, wird
der erste Schlitten 103 entkoppelt. Die weitere Ziehbewegung übernehmen
der zweite und dritte Schlitten 104, 123, während der
erste Schlitten 103 wieder zurückfährt (7). Für die Ziehbewegung sind
die Klemmbacken 121a, b des zweiten Schlittens 104 sowie
die Klemmbacken 124a, b des dritten Schlittens 123 mit
dem Rohranfang 25 in Eingriff, während die Klemmbacken 122a,
b des ersten Schlittens 103 gelöst sind.
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Der
genaue Bewegungsablauf der drei Ziehschlitten 103, 104 und 123 beim
Ziehvorgang, die in dieser Reihenfolge als Schlitten Nr. 1, 2 und
3 bezeichnet werden, ist aus der 8 zu entnehmen. Der
Bewegungsablauf ist mittels einer Geschwindigkeit-Zeit-Kurve dargestellt,
wobei die gestrichelte Linie den Bewegungsablauf des ersten Schlittens
bzw. des Schlittens Nr. 1 (103), die durchgezogene Linie den
Bewegungsablauf des zweiten Schlittens bzw. des Schlittens Nr. 2
(104) und die gepunktete Linie den Bewegungsablauf des
dritten Schlittens bzw. des Schlittens Nr. 3 (123) zeigt.
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Am
Anfang des Ziehvorgangs werden die beiden ersten Schlitten, d.h.
Schlitten 103 und 104 bzw. Schlitten Nr. 1 und
Schlitten Nr. 2, synchron beschleunigt und verfahren. Dieser Ziehbeginn
ist in 5 dargestellt. Der dritte Schlitten (123)
wird nach Ablauf von ungefähr
10 Sekunden bereits beschleunigt, um auf Ziehgeschwindigkeit beim
Wechsel mit dem ersten Ziehschlitten zu sein. Beim mit I bezeichneten Übergabepunkt übernimmt
der dritte Schlitten (123) einen Ziehpart zusammen mit
dem zweiten Schlitten (104), während der erste Schlitten (103)
gelöst,
abgebremst und zurückgefahren
wird. Anschließend
wird der erste Schlitten (103) wieder beschleunigt und
auf Ziehgeschwindigkeit gebracht, um am zweiten Übergabepunkt II zusammen mit
dem dritten Schlitten (123) zu ziehen, während der
zweite Schlitten (104) zurückfährt. Dieser Ziehvorgang nach
dem Prinzip des stetigen Partnerwechsels bei Durchführung des
Ziehvorgangs mit jeweils zwei Schlitten, während der dritte Schlitten
jeweils zurückfährt, wird nun
solange weitergeführt,
bis das Ziehgut vollständig
durch den Ring gezogen wurde. Die Ziehgeschwindigkeit beträgt bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel
4,17m/s, während
die Rücklaufgeschwindigkeit
10m/s beträgt.
Der Fahrweg eines Schlittens ist 5.000mm lang. Dieser Ziehvorgang,
der ein Zurückfahren
sowie Beschleunigen auf Ziehgeschwindigkeit eines Schlittens notwendig
macht, während
die beiden anderen Schlitten ziehen, wird durch den Einsatz von
Linearmotoren möglich,
die individuell und unabhängig
voneinander von der Rechnereinheit 119 über Steuerleitungen 116, 117, 118a und 118b angesteuert
werden. Der Hub entspricht hierbei einer gezogenen Rohrlänge.
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Die
beschriebene Ausführungsform
einer Zugeinheit basiert auf einem Vorziehschlitten, der nur die
Aufgabe des Vorziehens hat und dann in einer Warteposition in der
Nähe des
Ziehwerkzeuges verweilt. Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform
für eine
Zugeinheit dargestellt, die einen kombinierten Vorzieh- und Ziehschlitten
aufweist, dessen Antriebsmittel einen einzeln ansteuerbaren und
elektrisch angetriebenen Linearmotorkomplex umfassen.
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Die
Grundeinheit dieser Ausführungsform
ist in 9 dargestellt. Die Zugeinheit 201 selbst
entspricht hinsichtlich Aufbau und Antrieb der in 1 gezeigten
Zugeinheit. Da der einzige Schlitten 226 sowohl den Vorzieh-
als auch den eigentlichen Ziehvorgang zu erfüllen hat, ist er mit zwei Klemmbacken-Paaren 227a,
b sowie 228a, b versehen, wobei die Klemmbacken 227a,
b geeignet sind, die Ziehangel 211 zu greifen. Eine genaue
Beschreibung eines solchen Schlittens wird anhand der 16, 17 und 18 vorgenommen.
Mit einer solchen Zugeinheit ergibt sich eine diskontinuierlich
arbeitende Ziehmaschine. Nachdem ein ausreichend langer Rohranfang
vorgezogen worden ist, fährt
der Schlitten 226 immer wieder in und entgegen der Ziehrichtung
und zieht somit das Rohr diskontinuierlich. Die Länge des Fahrweges
wird hierbei nach verschiedenen technischen Gesichtspunkten wie
Ziehgeschwindigkeit und Ziehkraft festgelegt. Denkbar nach 9 ist
außerdem
eine diskontinuierlich arbeitende Zugeinheit mit nur einem Ziehschlitten
und nur einem Paar von Klemmbacken, in der das Rohr in einem einzigen Hub
fertiggezogen wird.
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Analog
zu der Ausführungsform
nach 1 bzw. 2 kann eine solche Zugeinheit
durch einen zweiten Ziehschlitten 304 erweitert werden,
vgl. 10. Die Zugeinheit 301 setzt sich aus
zwei Ziehschlitten 326, 304 zusammen, wobei der
eine Ziehpart ebenfalls von dem kombinierten Vorzieh- und Ziehschlitten 326 übernommen
wird, wenn der Vorziehschritt abgeschlossen ist. Eine solche Zugeinheit 301 arbeitet
dann als kontinuierliche Geradeausziehmaschine. Der Kombi-Schlitten 326 greift
mit seinem ersten Klemmbackenpaar 327a, b die Ziehangel 311 und
zieht das Rohr ein kurzes Stück
durch das Ziehwerkzeug 310 hindurch. Anschließend fährt der
Kombi-Schlitten 326 zurück,
erfaßt
mit dem zweiten Klemmbackenpaar 328a, b den vorgezogenen
Rohranfang und zieht diesen ein weiteres Stück vor, wobei dies immer noch
ein diskontinuierlicher Betrieb mit abgesenkter Geschwindigkeit
ist. Da der Kombi-Schlitten 326 mehrfach hin- und herfahren
kann, um das Rohr schrittweise vorzuziehen, benötigt er im Vergleich zu dem
reinen Vorziehschlitten nur einen geringeren Hub. Anschließend beginnt
der kontinuierliche Ziehbetrieb im Zusammenspiel der beiden Schlitten 326 und 304.
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Je
nach Bedarf wird eine solche kontinuierliche Geradeausziehmaschine
durch Einsatz weiterer Ziehschlitten variiert. Mit den 11 bis 15 wird eine
Zugeinheit 401 mit einem kombinierten Vorzieh- und Ziehschlitten 426 sowie
zwei Ziehschlitten 404 und 423 gezeigt, die – sobald
der Vorziehprozeß beendet
ist – analog
zu dem Ziehverfahren, wie mit den 3 bis 7 beschrieben,
arbeiten. Die entsprechenden Bauteile sind entsprechend den 3 bis 7 bezeichnet.
Der Unterschied ist nur, daß der Kombi-Schlitten 426 sowohl
den Vorzieh- als auch später
einen Ziehpart übernimmt.
Nachdem der Kombi-Schlitten 426 das Rohr ausreichend vorgezogen
hat (12), werden seine Klemmbacken 427a,b,
die dem Durchmesser der Ziehangel 411 entsprechen, geöffnet. Der
Kombi-Schlitten 426 fährt wieder
zurück
zum Ziehwerkzeug 410, begleitet von dem zweiten Ziehschlitten 404 (13).
Der Ziehvorgang beginnt (13 und 14).
Nachdem der Rohranfang 425 bzw. später das Ziehgut den dritten Schlitten 423 erreicht
hat, wird der Kombi-Schlitten 426 entkoppelt, den Ziehvorgang übernehmen
die Schlitten 404 und 423. Während des Ziehvorgangs befinden
sich die Klemmbacken 427a,b des Kombi-Schlittens 426 stets
in zurückgezogener
Stellung (vgl. 14 und 15), während die
Klemmbacken 428a, b zum Greifvorgang zusammengeklemmt und
gelöst
werden.
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Einen
detaillierten Überblick über einen
solchen kombinierten Vorzieh- und Ziehschlitten bzw. Kombi-Schlitten 426 geben
die 16 bis 18. Der
Kombi-Schlitten besteht aus einem Grundgehäuse 429 aus einem
ersten und zweiten Teil 430, 431, wobei der zweite
Teil 431 in Ziehrichtung angeordnet wird. Der erste Teil 430 nimmt
die Klemmbacken 427a, b für den Vorziehvorgang auf, die
im verklemmten Zustand einen kleineren Durchmesser bilden, um die
Ziehangel zu greifen. Hierzu werden die keilförmigen Klemmbacken durch die
Ziehkraft entlang von schrägen,
zueinanderlaufenden Nuten 432 verschoben und somit zusammengezogen
und können
die Ziehangel entsprechend fest und rutschfrei umschließen. Im
zweiten Teil 431 sind die Klemmbacken 428a,b für den eigentlichen
Ziehvorgang angeordnet. Diese werden über Druckfedern 433 im
festgeklemmten Zustand gehalten. Diese mechanischen Mittel zum Klemmen
können
durch elektronisch gesteuerte Manipulatoren ersetzt werden.
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Mit 19 wird
das Ausführungsbeispiel
einer Ziehbank als Ziehmaschine gezeigt, deren Zugeinheit 501 sich
im wesentlichen aus einem Schlitten 537 und einer Kette 538 zusammensetzt.
Der Schlitten 537 ist in einer Führung entlang von Führungsschienen 506, 507 (verdeckt)
verfahrbar. Der eigentliche Ziehvorgang wird mittels der Kette 538 durchgeführt, die
den Schlitten 537, der in Eingriff mit der Ziehangel 511 ist,
entlang der Laufbahn zieht. Der Schlitten ist mit einem Linearmotorkomplex
ausgerüstet, der
bei dieser Ausführungsform
zur Rückbewegung des
Schlittens 537 nach Lösen
von der Kette 538 dient. Bei geringeren Ziehkräften kann
auf die Kette 538 verzichtet werden, indem der mit einem
Linearmotorkomplex ausgerüstete
Schlitten 537 auch den Ziehvorgang übernimmt, um anschließend wieder
in Ausgangsstellung verfahren zu werden.
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Mit 20 werden
schematisch drei verschiedene Ausführungsformen von Linearmotoreinheiten,
die einen Linearmotorkomplex bilden, gezeigt. Nach der Anordnung
in 20a umfaßt
der stationäre
Sekundärteil 15 zwei
horizontal ausgerichtete benachbarte Schienen 39, 40,
wobei zwei Primärteile 14a,b
(in Pfeilrichtung) entlang dieser Schienen 39, 40 als
Laufbahn bewegt werden. Insgesamt ergeben sich zwei Linearmotoreinheiten 41, 42 eines Linearmotorkomplexes 13.
Eine solche Anordnung ist auch mit nur einer Schiene 39 möglich, indem
die Primärteile 14a,
b hintereinander angeordnet werden (20b).
Mit 20c ist eine Anordnung mit zwei vertikal
ausgerichteten Schienen 39, 40 gezeigt, die von
zwei Primärteilen 14a,
b seitlich umfaßt
werden. Die Primärteile
aller drei Anordnungen sind mit einer gemeinsamen Oberfläche 43 verbunden,
die auch die Arretierungsfläche
für den
jeweiligen Ziehschlitten (nicht gezeigt) bildet.
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Die
bereits oben beschriebene Rechnereinheit 19 wird in 21 detaillierter
dargestellt und zwar in Kombination mit der Linearmotor-Anordnung nach 20a mit zwei nebeneinander angeordneten beweglichen
Primärteilen 14a, 14b,
die sich entlang von zwei Schienen 39, 40 bzw.
stationären
Sekundärteilen
bewegen. Die beiden Primärteile 14a,
b sind über
jeweils eine separate Signalleitung 17a, b mit der Rechnereinheit 19 verbunden,
wobei die Einheit zur Steuerung des Antriebs 44 als separate
Einheit dargestellt ist. Zwischen den Schienen 39, 40 als Laufbahn
und parallel zu diesen ist eine Führungsbahn 45 angeordnet,
mit der eine mechanische Kupplungseinheit (verdeckt) in Eingriff
kommt.
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Das
gezeigte Linearmotorprinzip mit einem beweglichen Primärteil sowie
einem stationären
Sekundärteil
kann auch umgekehrt werden, was mit den 22 und 23 dargestellt
wird. Die Grundstruktur selbst wird mit 22 verdeutlicht.
Der bewegliche Sekundärteil 15,
an den der Ziehschlitten angeordnet wird, besteht aus Permanentmagneten 46 mit Wechselfeldern „N" und „S". Der stationäre Primärteil 14 umfaßt eine
Dreiphasenwicklung. Die Stromzuführung
wird erreicht mittels eines Kabels 47. Eine vorgesehene
Kühlwasserkühlung ist
nicht gezeigt. Insgesamt zeigt diese Lösung den Vorteil, daß Stromzuführung und
Kühlwasseranschluß nun an den
stationären
Teil angeschlossen werden können. Beide
Teile (14, 15) sind als längere Teile ausgeführt, die
aneinander vorbeigleiten.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zugeinheit
wird in 23 dargestellt. Die Zugeinheit 1 umfaßt einen starren
Maschinenrahmen 5, an den die stationären Primärteile 14a-d in Form
von starren Führungsschienen
angeordnet sind. Entlang dieser Führungsschienen 14a-d
sind – ebenfalls
vertikal ausgerichtete – bewegliche
Sekundärteile 15a-d
angeordnet. Für einen
Hub der Schlitten 3, 4 gleiten die einzelnen Schienen
aneinander ab. Die beweglichen Sekundärteile 15a-d sind
an einem winklig ausgebildeten Tragelement 48a-d angeordnet,
wobei die Schlitten 3, 4 auf der sich horizontal
erstreckenden Tragfläche des
Tragelementes befestigt sind. Die obere Teilfigur 23a zeigt
die Zugeinheit 1 mit zwei Ziehschlitten 3, 4, wobei
sich der erste Schlitten 3 in der Endposition und der zweiten
Schlitten 4 in der Startposition befindet. Über eine
Bewegung der entsprechenden Tragelemente 48c, d wird der
zweite Schlitten 4 in Ziehrichtung mitgenommen. Während der
zweite Schlitten 4 zieht, wird der erste Schlitten 3 mit
gelösten Klemmbacken
auf analoge Weise entgegen die Ziehrichtung befördert.
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Die
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Antriebsmittel für
Ziehschlitten der Ziehmaschine, nämlich einzeln angesteuerte
oder geregelte und elektrisch angetriebene Linearmotorkomplexe für einen unabhängigen Bewegungsablauf
des jeweiligen Ziehschlittens, ermöglichen einen Antrieb mit hohen Geschwindigkeiten
und Beschleunigungen, einen Antrieb mit guter Steuerungsqualität und gutem
Positionsverhalten, einen Antrieb mit einer direkten Energieübertragung
ohne mechanische Übertragungelemente,
wie zum Beispiel rotierende Trommeln oder Hebel, im wesentlichen
einen wartungsfreien Antrieb, eine einfache Konstruktion und eine
hohe Flexibilität in
der Anpassung an die Bewegung des Ziehprozesses.