DE19703044C2 - Verfahren zur Reinigung von bandförmigem Kupferdraht sowie eine Vorrichtung zur Reinigung von bandförmigem Kupferdraht - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von bandförmi­ gem Kupferdraht gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Reinigung von bandförmigem Kupferdraht gemäß Ober­ begriff des Patentanspruches 7.

In verschiedenen Bereichen der Technik werden metallische Bänder oder bandförmige Drahte für den Transport von Werkstücken als Transport­ mittel eingesetzt. Es ist auch bekannt, metallische Bänder an Bearbei­ tungsmaschinen als Zwischenschicht mitzuführen, beispielsweise als Zwi­ schenelektrode bei Rollennaht-Widerstandsschweißmaschinen. Dort ver­ hindern sie, daß eine Verschmutzung der Elektrodenoberflächen eintritt und damit der Stromdurchgang in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad verändert wird.

Solche Bänder werden beim Einsatz in Schweißmaschinen bereits nach einmaligem Gebrauch zerhackt und als Altmetall behandelt. Dies führt zu hohen Nebenkosten bei der Produktion und stellt zudem eine Verschwen­ dung von Energie bei der Wiederaufbereitung dar.

Es hat sich gezeigt, daß die Verschmutzung solcher Bänder oder Zwi­ schenelektroden nur von geringfügiger Art ist und aus diesem Grunde sich eine vollständige Erneuerung nicht aufdrängen würde. Die Ver­ schmutzungen dieser Bänder sind jedoch ungleichmäßig, und es kann folglich aus Qualitätsgründen das Risiko einer Wiederverwendung ohne Teilreinigung bzw. Ausglättung der Kontaktflächen nicht eingegangen werden.

Aus der DE 27 41 412 A1 ist eine Vorrichtung zum mechanischen Abbeizen von Metalldrahten bekannt. Die zu bearbeitenden Drähte werden dabei zwischen Bürsten hindurchgeführt, deren Borsten aus Eisen oder Stahl bestehen. Mit solchen Bürsten lassen sich wohl Zunder und andere Rück­ stände vom Draht ablösen. Eine Ausglättung der Drahtoberfläche, wie sie für das Schweißen benötigt wird, kann aber nicht erreicht werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der solche Bänder mit geringem Aufwand gereinigt werden können und für mindestens einen weiteren Ar­ beitszyklus einsetzbar sind, bevor sie als Altmetall abgeführt werden müs­ sen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 7.

Überraschenderweise gelingt es, die Bänder mit einem Messer von den Verunreinigungen zu befreien, ohne eine ins Gewicht fallende Menge des Draht-Grundmaterials abzutragen. Dadurch kann eine für einen weiteren Arbeitszyklus optimale neue Oberfläche geschaffen werden. Der dadurch bewirkte Kostenvorteil ist riesig, denn die jährlichen Wiederaufbereitungs­ kosten aus Alt- oder Neumetall nach einmaligem Gebrauch überschreiten die Kosten für die Amortisation der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Es werden aber nicht nur Kosten gespart, sondern die Reinigung erfolgt mit einem Minimum an zuzuführender Energie und völlig ohne Umwelt­ belastung. Die für die Reinigung notwendige Energie entspricht im we­ sentlichen der Energie für das bisher nötige Zerhacken des gebrauchten Bandes. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung an einer Schweißmaschine wird die erfindungsgemäße Vorrichtung direkt durch den mit der Schweißmaschine gelieferten Zerhacker-Antriebsmotor ange­ trieben. Ebenso kann die Steuerung der Vorrichtung direkt über die Steuerung des Zerhackermotors erfolgen, so daß keine zusätzlichen In­ stallationen und damit verbundenen Kosten, Änderungen oder Eingriffe an der Schweißmaschine entstehen.

Der Draht wird während der Reinigung im wesentlichen keiner Erwär­ mung unterworfen, so daß weder eine Kühlung notwendig ist noch eine Gefügeveränderung eintritt, welche die metallurgischen Eigenschaften des Drahtwerkstoffes verändern.

Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung aus Richtung des Pfeiles X,

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des verstellbaren Messers und der Tragrolle,

Fig. 4 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform des verstell­ baren Messers,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Messers in Fig. 4 aus Richtung A.

In der in Fig. 1 dargestellten Frontplatte 1 der Reinigungsvorrichtung 3 wird ein zwei Flachseiten 6, 8 aufweisender, verunreinigter Draht 5 über eine erste Umlenkrolle 7 zwei in Serie geschalteten Richtrollenpaaren 9 und 11 zugeführt. Das erste Richtrollenpaar 9, dessen Achsen vertikal lie­ gen, kalibriert den zulaufenden Draht 5 bezüglich seiner Breite; das zweite Richtrollenpaar 11, dessen Achsen horizontal liegen, kalibriert den band­ förmigen Draht bezüglich seiner Dicke. Nach dem Richten wird der Draht 5 über Umlenkrollen 13 einer ersten Bearbeitungsstation 15 zugeleitet. Die Bearbeitungsstation 15 umfaßt eine angetriebene Führungsrolle 17 mit einer in deren peripheren Oberfläche eingelassenen Führungsnut 18. Die Führungsnut 18 ist in der vergrößerten Darstellung der Bearbeitungs­ station 15 in Fig. 3 ersichtlich und nimmt den Draht 5 mit geringstem Spiel auf. Ein scheibenförmiges Messer 19 ist um eine Achse A drehbar gelagert und kann mit dem das Messer 19 tragenden Support 21 um eine horizontale Achse B geschwenkt und zudem in Richtung der Pfeile C ver­ schoben werden. Die für die Schwenkung des Supports 21 um die Achse B bzw. die Verschiebung in Richtung der Pfeile G notwendigen Justier­ mittel sind nicht dargestellt. Diese Justiermittel ermöglichen es, den ra­ dialen Abstand der Schneidkante 22 des Messers 19 zur Oberfläche der ersten Flachseite 6 des Drahtes 5 exakt einzustellen. Eine Schwenkung um die Achse B erlaubt es zudem, den Schneid- bzw. Schabwinkel einzu­ stellen.

Von der ersten Bearbeitungsstation 15 führt der Draht 5 über eine weitere Umlenkrolle 13 zur zweiten, im wesentlichen identisch ausgebildeten Be­ arbeitungsstation 15, wobei der Draht 5 auf der zweiten Bearbeitungssta­ tion 15 nun mit der gereinigten Oberfläche 6 auf dem Grund der Füh­ rungsnut 18 in der Peripherie der Führungsrolle 17 aufliegt und eine Rei­ nigung durch Schaben der noch verunreinigten zweiten Flachseite 8 durch das Messer 19 erfolgen kann (Fig. 3).

Von der zweiten Bearbeitungsstation 15 wird der Draht 5 weiter über Umlenkrollen 14, 16 zu einer Ausgleichsstation 23 geleitet. Die Aus­ gleichsstation 23 umfaßt mindestens eine Tänzerrolle 25; im dargestellten Beispiel sind es zwei Tänzerrollen 25, die auf einem linear verschiebbaren Träger 27 befestigt sind. Die Verschiebung des Trägers 27 erfolgt durch einen Linearantrieb, beispielsweise eine Pneumatikzylinder-Kolbeneinheit 29. Die Ausgleichsstation 23 dient dazu, Geschwindigkeitsdifferenzen zwi­ schen dem zulaufenden Draht 5 und dem von der Vorrichtung 3 wegfüh­ renden Draht 5 innerhalb gewisser Grenzen auszugleichen, um bei kurz­ fristigen Unterbrechungen der Drahtförderung - vor oder nach der Reini­ gungsvorrichtung 1 - ein Abstellen der Vorrichtung 1 zu vermeiden.

Zwischen der zweiten Bearbeitungsstation 15 und der Ausgleichsstation 23 kann ein weiteres Richtrollenpaar 31 eingesetzt sein, welches dazu dient, den Querschnitt des gereinigten Drahtes 5 auf einen vorgegebenen Wert einzustellen.

Von der Ausgleichsstation 23 wird der Draht 5 einer Spulvorrichtung 33 zugeführt und dort auf einer Spule 35 als Präzisionswicklung aufgespult.

Um eine einwandfreie präzise Wicklung zu erhalten, ist die Spulvorrich­ tung 33, deren Spule 35 durch einen drehzahlgesteuerten Antrieb ange­ trieben wird, axial verschiebbar. Ein mit der Umdrehungszahl der Spule 35 synchronisierter Linearantrieb (nicht dargestellt) führt die Spule 35 kontinuierlich über den Hub h hin und her, d. h. über die nutzbare Breite der Spule 35. Der zugeführte bandförmige Draht 5 wird dabei im wesentli­ chen spaltfrei nebeneinander auf dem Kern 37 der Spule 35 abgelegt. Ein Rollenpaar 39 über der Spulvorrichtung 33 führt den zulaufenden Draht 5 exakt an immer dieselbe Ablegeposition.

Damit am Ende jedes Hubes, d. h. im Bereich der seitlichen Begrenzungs­ schilder 41 der Spule 35, ein präziser und reproduzierbarer Übergang von der bereits abgelegten Drahtlage zur neuen, darüber zu liegen kommen­ den erfolgen kann, wird der Quertransport der Spule 35 kurz vor Errei­ chen des Hubendes ausgekoppelt, d. h. unterbrochen, so daß der Draht 5 nun auf der zuoberst liegenden Lage abgelegt werden kann.

Selbstverständlich könnte auch die Spule 35 axial unverschiebbar sein und dafür der Draht 5 hin- und hergeführt werden.

Um ein unkontrolliertes Entspannen des abgelegten Drahtes 5 zu verhin­ dern, können Kontaktrollen 43 vorgesehen sein, die an einem Schwenk­ arm 45 befestigt sind und mit einer vorgebbaren Kraft großflächig auf die Oberfläche des aufgewickelten Drahtes 5 drücken (Kontaktrollen 43 sind in Fig. 2 weggelassen).

Alternativ zu einem scheibenförmigen Messer 19 kann gemäß einer weite­ ren Ausgestaltung der Erfindung auch ein stabförmiges, längsverschieb­ bares Messer mit drei- oder viereckigem Querschnitt eingesetzt werden (keine Abbildung).

Im folgenden wird die Vorrichtung zur Reinigung kurz erläutert. Wenn es sich beim verunreinigten Draht 5 um Kupferdraht handelt, der in einer Rollennaht-Widerstandsschweißmaschine zum Schweißen von Weißblech benutzt worden ist, so sind auf der Drahtoberfläche Ablagerungen von Zinn, Zink, Stahlspritzern und allenfalls Kohlenstoffbestandteilen 47 vor­ handen. Diese Ablagerungen 47 stellen eine Verunreinigung des Drahtes 5 dar. Eine Wiederverwendung eines solchen Drahtes 5 führt zu Fehl­ schweißungen, da im Bereich der Verunreinigungen der Stromdurchfluß gestört ist. Dieser beidseitig verunreinigte Draht 5 wird nun direkt von der nicht dargestellten Schweißmaschine kommend in die Reinigungsvor­ richtung 3 eingeführt und in den beiden Kalibrierrollenpaaren 9 und 11 allenfalls einer Vorkalibrierung unterworfen. Beim vorangegangenen Schweißvorgang wurde der kalibrierte Draht 5 durch den Schweißdruck und die Schweißwärme sowie die Streckung beim Hindurchziehen des Drahtes 5 durch die Schweißmaschine verändert. Der nun wiederum kali­ brierte Draht 5 wird in einer vorzugsweise ebenfalls kalibrierten Füh­ rungsnut 18 exakt geführt. Die eine verschmutzte Flachseite 6 des band­ förmigen Drahtes 5 liegt in der Führungsnut 18 auf der Führungsrolle 17 auf. Die andere verschmutzte Flachseite 8 gelangt in den Wirkungsbereich des Messers 19. Das Messer 19 ist derart bezüglich der Drehachse der Führungsrolle 17 eingestellt, daß im wesentlichen nur gerade die die Oberfläche des Drahtes 5 überragenden Verunreinigungen sowie allenfalls Verformungen des Drahtes 5 abgeschürft werden. Es findet folglich im we­ sentlichen kein Abtrag von Drahtmaterial statt. Die genaue Einstellung des Messers 19 bezüglich der Führungsrolle 17 erfolgt über die nicht dar­ gestellten Justiermittel. Um eine partielle Abnutzung des Messer 19 zu verhindern, wird dieses periodisch um einige Winkelgrade verdreht.

Nach dem Durchgang des Drahtes 5 über die erste Führungsrolle 17 wird der Draht 5 zur zweiten Führungsrolle 17 in der zweiten Bearbeitungssta­ tion 15 geleitet, und es wird dort in genau gleicher Weise die noch verun­ reinigte Rückseite des Drahtes 5 gereinigt. Danach erfolgt, falls er­ wünscht, eine endgültige Kalibrierung der Breite des Drahtes 5 in der Ka­ librierstation 31. Von dort gelangt der Draht 5 in die Ausgleichsstation 23, welche die unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten des einlaufenden, von der Schweißmaschine kommenden und des auslaufenden Drahtes 5 und allenfalls ein Unterbruch des Abzuges oder des Zulaufes ausgleicht.

In der zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Fig. 4 und 5 tritt anstelle der beiden Bearbeitungsstationen 15, wie sie in Fig. 1 innerhalb des mit gebrochenen Linien umfaßten Bereiches darge­ stellt sind, eine Bearbeitungsstation 115, bei der gleichzeitig beide Flach­ seiten 116 und 118 des Drahtes 105 bearbeitet werden. Die Bearbeitung, d. h. die Reinigung und Egalisierung der Oberflächen 116 und 118, erfolgt durch zwei Schneidplatten 119, z. B. rechteckige Hartmetallplatten, wie sie bei Bearbeiungswerkzeugen Verwendung finden. Die Schneidplatten 119 sind mit Verbindungsmitteln, beispielsweise Schrauben 120 oder Klammern (nicht dargestellt), auf einem schwenkbaren Support 121 befe­ stigt. Der Support 121 ist um eine zentral angeordnete Drehachse X schwenkbar auf einer Grundplatte 122 befestigt. Die Grundplatte 122 selbst ist mit der Frontplatte 1 der Reinigungsvorrichtung 3 verbunden. Die Schwenkplatte 121 ist an einer ihrer Seitenflächen 126 einerseits an einer Feder 128 und andererseits an einer Stellschraube 130 abgestützt. Die Schraube 130 kämmt in einem Gewinde 132 einer fest mit der Grund­ platte 122 verbundenen Abstützschiene 134. Durch Drehen am Kopf 136 der Schraube 130 lassen sich die Auslenkwinkel alpha des Drahtes 105 zwischen den Schneidkanten 138 an den beiden Schneidplatten 119 ein­ stellen. Je größer der Winkel alpha und dadurch die Umlenkung des Drahtes 105 an den Schneidkanten 138 ist, umso höher ist der Abtrag von Material an den Oberflächen 116 und 118. Als weiterer Parameter tritt die Drahtspannung in Erscheinung, welche die Ausgleichsstation 23, wie sie oben beschrieben ist, gesteuert wird.

Das Einlegen des Drahtes 105 zwischen die Schneidplatten 119 zu Beginn der Bearbeitung, wie auch nach einem Drahtbruch ist äußerst einfach: Der Draht 105 kann von vorne bogenförmig zwischen den beiden Schneid­ platten 119 hindurchgeführt werden, und danach wird die Spannung auf­ gebaut, sobald die Reinigungsvorrichtung 3 in Betrieb gesetzt wird. Durch die Spannung im Draht 105 erfolgt auch die zuvor eingestellte Auslenkung alpha und dadurch die entsprechende Schnittkraft der Schneidkanten 138.

Der nun gereinigte Draht 5 wird auf eine Spule 35 aufgewickelt, und er kann von dort zum erneuten Einsatz gelangen.

Unter Kupferdraht werden alle möglichen Kupferlegierungen verstanden, die als Elektroden beim Schweißen Verwendung finden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Reinigung von bandförmigem Kupferdraht, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Oberflächen der Flachsei­ ten (6, 116, 8, 118) des Kupferdrahtes (5, 105) an den Schneidkanten (22, 138) eines Messers (19, 119) angedrückt vorbeigeführt und die Verunreinigungen und Aufwölbungen entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferdraht (5) über eine erste zur Aufnahme und seitli­ chen Führung des Kupferdrahtes (5) bestimmte Führungsrolle (17) geführt, die von der Führungsrolle (17) abgewandte periphere Ober­ fläche der Flachseite (6) des Kupferdrahtes (5) am Messer (19) vor­ beigeführt und von Verunreinigungen und Aufwölbungen entfernt und anschließend der Kupferdraht (5) auf eine Spule (35) auf­ gewickelt und für eine Wiederverwendung gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferdraht (5) mit der gereinigten Oberfläche über eine weitere Führungsrolle (17) geführt und deren zweite Flachseite (8) am Messer (19) vorbeigeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferdraht (105) zwischen zwei Schneidkanten (138) zwei­ er beabstandeter Schneidplatten (119), die zwischen zwei Führungs­ rollen (13) und (14) angeordnet sind, je um einen Winkel (alpha) ausgelenkt wird und dabei die beiden Flachseiten (116, 118) gleich­ zeitig gereinigt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (119) um eine gemeinsame Drehachse (X) schwenkbar sind und dadurch der Auslenkwinkel (alpha) einstellbar ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kupferdraht (5, 105) nach der Reinigung durch ein Tänzerrollensystem (23) hindurchgeführt und anschließend aufge­ wickelt wird.

7. Vorrichtung zur Reinigung von verunreinigtem bandförmigem Kup­ ferdraht, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Platte (1) minde­ stens eine Bearbeitungsstation (15, 115) angeordnet ist, umfassend mindestens ein verstellbares Messer (19, 119) mit einer Schneid­ kante (22, 138), eine erste Umlenkrolle (13) vor und eine zweite Um­ lenkrolle (14) nach dem Messer (19, 119) sowie Mittel zum Transport des Kupferdrahtes (5, 105) durch die Bearbeitungsstation (15, 115).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bearbeitungsstation (15) eine Führungsrolle (17) mit ei­ ner Führungsnut (18) angeordnet ist, wobei das Messer (19) bezüg­ lich der Drehachse der Führungsrolle (17) verstellbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer (19) scheiben- oder stabförmig ausgebildet und drehbar angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei feststehende Messer (119) mit Schneidkanten (138) in ge­ genseitigem Abstand und bezüglich des Drahtverlaufs zwischen den beiden Umlenkrollen (13, 14) verstellbar angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (119) auf einer um eine Achse (X) schwenkbaren Platte (121) befestigt sind und durch eine Stellschraube (130) der Auslenkwinkel (alpha) des Kupferdrahtes (105) zwischen den beiden Umlenkrollen (13, 14) einstellbar ist und/oder daß die Platte (121) durch eine Feder (128) in Richtung auf die Stellschraube (130) hin vorgespannt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach der mindestens einen Bearbeitungsstation (15, 115) Richtrollenpaare (9, 11) zum Ka­ librieren des Kupferdrahtes (5, 105) bezüglich der Höhe und der Breite angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß seitlich der Platte (1) eine Spulvorrichtung (33) zum Aufwickeln des gereinigten Kupferdrahtes (5, 105) in Gestalt einer Präzisionswicklung angeordnet und die Spule (35) zum Changieren des Kupferdrahtes (5, 105) axial verschiebbar ist.