DE10224603A1

DE10224603A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen und Polieren von Drahtoberflächen

Info

Publication number: DE10224603A1
Application number: DE2002124603
Authority: DE
Inventors: Heinz Meier
Original assignee: MEIER TECH BERATUNGEN GmbH; MEIER TECHNISCHE BERATUNGEN GmbH
Current assignee: MEIER TECH BERATUNGEN GmbH; MEIER TECHNISCHE BERATUNGEN GmbH
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: DE10224603B4

Abstract

Die in der Praxis bekannten Methoden, die Walzhaut vom Stahldraht zu entfernen, sind in der Regel unzureichend oder führen bei einer sauberen Oberfläche zur Beschädigung derselben. Verfahren, die zu einer sauberen Oberfläche führen sind dagegen mit hohem Aufwand verbunden und sehr teuer. Das neue Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung soll nicht nur die Oberfläche veredeln sondern gleichfalls einfach und somit kostengünstig sein.
So wird eine Spezialwolle, wie Stahlwolle um 180° versetzt beidseitig mit hohem Druck an den durch die Vorrichtung gezogenen Stahldraht gepresst, wobei die angepresste Stahlwolle mit ca. 1500 U/min um den Stahldraht rotiert, so dass sich folgende Vorteile ergeben:
· absolute Reinigung des Walzdrahtes von Rückständen
· Erzielung einer sehr glatten Oberfläche
· Hohe Ziehsteinhaltbarkeit
· Veredelungsfähige Drahtoberfläche
· Niedrige Investitionen
· Geringe Betriebskosten
· Leichte und schnelle Bedienbarkeit der Vorrichtung beim Um- und Nachladen mit Spezialwolle

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche nicht nur ein Reinigen sondern insbesondere ein Polieren von Drahtoberflächen ermöglicht.
Die bisher in der Praxis üblichen Methoden Stahldraht von der Walzhaut zu befreien und zu reinigen sind:

– Mechanische Reinigung durch Knicken und Bürsten
– Mechanische Reinigung durch Strahlen
– Mechanische Reinigung durch Schälen
– chemische Reinigung

So erfolgt nach der ersten Methode die erste Grobreinigung durch knickende Umlenkung des Walzdrahtes über sogenannte Brechrollen. Durch dieses Verfahren wird die starre Walzhaut aufgebrochen und die groben Teile der Ablagerung fallen vom Draht ab. Kleinere Teile bleiben jedoch haften, insbesondere der entstehende Walzhautstaub. Die anschließende Reinigung erfolgt durch den Einsatz rotierender Bürsten, die den Draht in den verschiedenen Ebenen berühren und so die weitere Reinigung fortsetzen. Bedingt durch die notwendige Härte der Bürsten wird dabei die Drahtoberfläche beschädigt. Falls die Borsten weicher sind als der Draht, wird der Reinigungseffekt geringer, der Verschleiß an den Bürsten und somit die Kosten der Reinigung aber höher. Mit dieser Methode wird zwar eine saubere Oberfläche erzielt, aber die entstandene Beschädigung an der Drahtoberfläche ist so erheblich, dass eine Weiterverarbeitung erschwert wird.
Nach der zweiten Methode erfolgt die erste Grobreinigung gleichfalls durch knickende Umlenkung über Brechrollen. Danach wird der Draht durch sehr kleine Stahlkugeln weiter gereinigt, indem diese mit hoher Geschwindigkeit auf der Drahtoberfläche aufschlagen. Walzhautreste und -staub wird zwar beseitigt, aber durch die entstandene Energie beim Auftreffen der Stahlkugeln auf die Oberfläche des Drahts wird diese beschädigt und es bilden sich Aufschlagtrichter, welche gleichfalls die Weiterverarbeitung erschweren. Auch bei der dritten Methode wird der Stahldraht einer Grobreinigung durch Brechrollen unterzogen. Danach wird der Draht mittels Spezialwerkzeugen geschält, so dass alle Verunreinigungen, die auf dem Material noch haften, beseitigt werden.
Durch die spanende Bearbeitung des Drahts ist eine saubere und glatte Oberfläche erzielbar, die alle Anforderungen der Weiterverarbeitung erfüllt. Das Verfahren ist allerdings sehr teuer und aufwendig und lohnt daher nur bei hochwertigen Stählen, nicht aber bei Draht, der für die Produktion von Massengütern eingesetzt wird. Außerdem entsteht ein hoher Abfallanteil.
Bei der in der vierten Methode verbreiteten üblichen chemischen Reinigung wird der Draht sauber und er ist gut geeignet für die Weiterverarbeitung.
Die chemischen Reinigung aktiviert dabei indes die Drahtoberfläche, so dass sehr schnell Rostbildung einsetzt. Daher wird der Draht zusätzlich durch sogenannte Passivierung nach Möglichkeit geschützt.
Diese Methode ist durch den Einsatz von Säuren und anderen Chemikalien sowie durch die Zufuhr von Wärme-Energie zur Beschleunigung der chemischen Reaktion sehr teuer. Außerdem entstehen durch die erforderliche Entsorgung der benutzten Chemikalien hohe Kosten.

Nach der DE 100 01 591 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Drahtoberflächen bekannt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Drahtoberflächen mittels einer Abstreifvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Abstreifeinrichtung in der Form eines unter Spannung spiralförmig den zu reinigenden Draht umschlingenden und vorwärts bewegten Textilmaterialstranges verwendet und den zu reinigenden Draht und den Textilmaterialstrang in gleicher Richtung laufen läßt, wobei die Laufgeschwindigkeit des Textilmaterialstranges geringer als die des Drahtes ist. Die von der Abstreifvorrichtung von der Drahtoberfläche entfernten Verunreinigungen fallen entweder ab oder sammeln sich in dem Strang an, so dass sie mit diesem entfernt werden.

Zur Unterstützung der Reinigungswirkung des Textilmaterialstranges ist es zweckmäßig, diesen vor der Berührung mit dem Draht mit einem Reinigungsmittel oder mit einem Lösungsmittel zu tränken. Nachteilig bei dieser Erfindung ist, dass trotz hohem Aufwand ein Reißen des Textilmaterialstranges nicht ausgeschlossen werden kann und somit Störanfälligkeiten einkalkuliert werden müssen. Gleichfalls ist keine polierte Oberfläche erzielbar.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein neues Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen und Polieren, das heißt, zur Veredelung der Ober fläche zu entwickeln, welches sich nicht nur durch die zu erzielenden Parameter sondern durch seine geringe Kostenverursachung auszeichnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche eins und vier sowie den Unteransprüchen gelöst.

Danach wird der Walzdraht in der Vorrichtung durch schnell rotierende Spezial-Stahlwolle gereinigt, die mit hohem Druck an den Draht angepreßt wird. Die feinen Stränge der Stahlwolle bewirken dabei einen Schabe-Effekt auf der Oberfläche des Drahts, aber ohne die Oberfläche zu verletzen, weil die Pakete von Stahlwolle trotzt des Andrucks in sich federn und sich damit der Oberfläche des durchlaufenden Drahtes anpassen. Die Reinigungseinheiten sind in einem Winkel von jeweils 180° um den Draht verteilt. Das abgeschabte Material fällt bei der Rotation nach unten weg und kann mühelos beseitigt werden.

So ermöglicht das für die Walzdrahtbearbeitung neue Verfahren sowie die sich durch geringe Investitionen auszeichnende Vorrichtung, unter Verwendung äußerst billiger und von Langlebigkeit gekennzeichneter Spezialwolle, wie bereits genannt, eine neue Oberflächenqualität von Stahldraht. Das heißt, für die Weiterverarbeitung werden Möglichkeiten erschlossen, die bei der bisherigen Bearbeitung nur mit höchstem Aufwand möglich sind.

Zusammenfassend ergeben sich somit folgende Vorteile:

– absolute Reinigung des Walzdrahtes von Rückständen
– Erzielung einer sehr glatten Oberfläche
– Hohe Ziehsteinhaltbarkeit
– Veredelungsfähige Drahtoberfläche
– Niedrige Investitionen
– Geringe Betriebskosten
– Leichte und schnelle Bedienbarkeit der Vorrichtung beim Um- und Nachladen mit Spezialwolle

Die Endung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel mittels Zeichnungen näher beschrieben werden.
Es zeigt:
1 einen Schnitt durch die Vorrichtung
2 eine Explosionsskizze-Übertragungsgestänge
Zunächst wird der Draht, wie bei andern mechanischen Verfahren, mittels Brechrollen von den groben Teilen der Walzhaut befreit. Der in diesem Zustand ankommende Walzdraht 1, mit einem möglichen Durchmesser von 5,50 mm–20,00 mm, wird anschließend mittig über Führungsbuchsen 2 und Leitkanäle 3, durch die in einem Gehäuse 4 beidseitig befestigte Vorrichtung, welche aus drei fest miteinander verbundenen Einheiten, nämlich einem Reinigungs- und Polierkopf, einer Antriebseinheit an der Drahteingangsseite und einer mechanischen Kraftübertragungseinheit an der Drahtausgangsseite besteht, geführt. Der Reinigungs- und Polierkopf als Herzstück der Vorrichtung, besteht aus zwei parallel verlaufende Stahlplatten 5, die durch U-Profile noch verstärkbar sind, die beidseitig an Bunde 6 so angeschweißt sind, dass ein breiter Spalt verbleibt, in die um 180° versetzte pneumatisch betätigte Druckplatten 7 beweglich eingreifen. Durch quer zur Drahtführung im vorhandenen Spalt eingebrachte Führungen 8 entstehen Kammern 9, in die eine spezielle nachfüllbare bzw. auswechselbare Stahlwolle 10 eingebracht wird, so dass die Stahlwolle 10 durch die entsprechend gestalteten Druckplatten 7, die sich gegenüber liegen, beidseitig, fest mit gleichem Druck auf den Walzdraht 1 gepreßt werden, wobei der Reinigungskopf mit ca. 15000/min um diesen rotiert.
Das heißt, die durch Aussparungen 7a entstandenen Druckflächen 7b, die entweder flach oder spitz ausführbar sind, werden in die Kammern 9 geführt. Der die Kraft liefernde pneumatische Zylinder 11, der sich außerhalb des Gehäuses 4 befindet, wird dabei elektronisch angesteuert. Die Kraftübertragung vom Zylinder 11 erfolgt über ein Gestänge 12 auf eine Schiebehülse 13, an die wiederum ein Gestänge 14, 15 angelenkt ist, welches in Druckrichtung am oberen Ende mit den Druckplatten 7 beweglich verbunden ist. Das heißt, wird die Schiebehülse 13 über den Kolben 11 mit Gestänge 12 beaufschlagt, bewegt sich die Schiebehülse 13 in Richtung des Bundes 6 über eine Welle 16, die durch einen Flansch 17 mit dem Bund 6 fest verbunden ist. Zur Erzielung der Hebelwirkung ist das Gestänge 15 leicht V-förmig gekröpft und über einen Bolzen 18 zwischen den Stahlplatten 5 gelagert. Um die notwendige Kraftübertragung über die Druckplatten 7 auf die eingebrachte Stahlwolle 10 zu ermöglichen bzw. um auch ein Ausfahren der Druckplatte 7 für den Nachfüllvorgang zu gestatten, ist auf der Schiebehülse 13, welche ständig rotiert, ein Bund 19 gelagert, der, wie in 2 dargestellt, seitliche Nocken 20 aufweist, in welches das mit dem Zylinder 11 als Lagerbock ausgebildete verbundene Gestänge 12 über Aussparungen 21 eingreift, um von hier aus wie bereits beschrieben, die Kraft zu übertragen. Eine Aufhängung am Gehäuse 4 übernimmt hierbei die Lagerung des Gestänges 12.
Die Antriebsseite besteht aus einem Flansch 22 mit Aufnahmezapfen 23 für eine Keilriemenscheibe 24 und einem Lager 25, welches in einem Käfig 26 untergebracht ist, welcher mit dem Gehäuse 4 verschraubt ist. Der Flansch 22 des Aufnahmezapfens 23 ist gleichfalls mit dem Bund 6 fest verschraubt. Analog der Antriebsseite wird bei der mechanischen Kraftübertragungseinheit auch die Welle 16 mit einem am Ende aufgebrachten Lager 25 und einem dazugehörigen Käfig 26, welcher gleichfalls mit dem Gehäuse 4 verschraubt ist, geführt.
Die Vorrichtung bildet somit bestehend aus Reinigungs- und Polierkopf, Antriebs- und Abtriebsseite eine starre rotierende Einheit.

1: Walzdraht
2: Führungsbuchsen
3: Leitkanäle
4: Gehäuse
5: Stahlplatte
6: Bund
7: Druckplatten
7a: Aussparung
7b: Druckfläche
8: Führungen
9: Kammer
10: Stahlwolle
11: Zylinder mit Kolben
12: Gestänge
13: Schiebebuchse
14: Gestänge
15: Gestänge
16: Welle
17: Flansch
18: Bolzen
19: Bund
20: Nocken
21: Aussparungen
22: Flansch
23: Aufnahmezapfen
24: Keilriemenscheibe
25: Lager
26: Käfig

Claims

Verfahren zum Reinigen und Polieren von Drahtoberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spezialwolle, wie Stahlwolle um 180° versetzt beidseitig, mit hohem Druck an den Stahldraht gepreßt wird, der mittels eines üblichen Drahtzuges durch die Vorrichtung gezogen wird, wobei die angepreßte Stahlwolle mit ca. 1500 U/min um den Stahldraht rotiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede übliche Durchlaufgeschwindigkeit bei Drahtbearbeitungsstraßen für die Bearbeitung von Stahldraht zwischen 5,50 mm bis 20 mm geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungs- und Poliervorgang an einer oder mehreren Stellen innerhalb einer Drahtbearbeitungslinie einsetzbar ist.
Vorrichtung zum Reinigen und Polieren von Drahtoberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reinigungs- und Polierkopf mit einer Antriebseinheit und einer mechanischen Kraftübertragungseinheit starr verbunden ist, wobei die rotierende Vorrichtung beidseitig im Gehäuse (4) über Käfige (26) gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungs- und Polierkopf mittig aus zwei parallel verlaufenden Stahlplatten (5), die durch U-Profile verstärkbar sind, bestehen, die beidseitig mit Bunde (16) so verschweißt sind, dass ein Spalt zur Aufnahme bewegbarer Druckplatten (7) verbleibt, wobei durch gleichfalls quer zur Längsachse eingebrachte Führungen (8), Kammern (9) zur Aufnahme von Spezialwolle entstehen.
Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Druckplatten (7) Aussparungen (7a) eingearbeitet sind, so dass Druckflächen (7b), die entweder flach oder spitz ausführbar sind, entstehen, die in die Kammern (9) eingreifen.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit über einen Flansch (17) mit Welle (16) durch Verschraubung mit dem Bund (6a) verbunden ist, wobei auf der Welle (16) eine Schiebebuchse (13) mit einem Bund (19) und mittig eingelassen und sich gegenüberliegenden, über Bolzen drehbaren Gestängen (14), gleitend angebracht ist.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Schiebehülse (13) ausgehenden, sich gegenüberliegenden Gestänge (14) an ihren anderen Enden drehbar über Bolzen mit jeweils einem leicht V-förmig gekröpften Gestänge (15) verbunden sind, welche wiederum mit ihren vorderen Enden drehbar über Bolzen mit dem sich gleichfalls gegenüberliegenden Druckplatten (7) in Verbindung stehen, wobei zur Ausnutzung der Hebelwirkung die Gestänge (15) an ihrer Knickstelle über Bolzen (18) zwischen dem Spalt am äußeren Ende der parallel laufende Stahlplatten (5) gelagert und geführt werden.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der auf der Schiebehülse (13) gelagerte Bund (19) seitlich Nocken (20) aufweist, welche in das als Lagerbock ausgebildete Gestänge (12) eingreifen und so die Verbindung zu dem sich außerhalb des Gehäuses (4) befindlichen pneumatischen Zylinders (11) herstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungs- und Polierkopf über dem Bund (6) und einem Flansch (22), der mit einem Aufnahmezapfen (23) versehen ist, verschraubt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmezapfen (23) durch ein Keil- oder Federelement mit einer Antriebs- bzw. Keilriemenscheibe (24) zur Einleitung der notwendigen Drehzahl ausgerüstete ist.
Vorrichtung nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass beginnend mit der Antriebsseite über den Reinigungs- und Polierkopf sowie der Kraftübertragungseinheit zentrisch ein Leitkanal (3) geführt wird, der ausgehend von der Zuführungsrichtung des Walzdrahtes (1) bei jedem Übergang durch Führungsbuchsen (2) ergänzt wird.