Das Verfahren des Drahtziehens hat sich im Laufe der Jahre nur wenig verändert. Es wird eine Kombination aus einer Matrize und/oder einer Reihe von Matrizen verwendet, um Draht auf ein bestimmtes Maß zu ziehen. Gezogener Draht findet in vielen Bereichen Anwendung, die über das hinausgehen, was man normalerweise unter elektrischem Draht und Fernsehkabeln versteht. So werden beispielsweise Federn aller Art aus gezogenem Draht hergestellt, ebenso wie Bewehrungseisen, die weltweit im Bauwesen verwendet werden. Büroklammern und Heftklammern werden aus dünnem gezogenem Draht hergestellt. Speichen von Rädern, Drahtbürsten und Metallgriffe werden ebenfalls aus gezogenem Draht hergestellt. Es gibt buchstäblich Tausende von Fertigerzeugnissen, die auf gezogenen Draht angewiesen sind. Um diesen ständig wachsenden Bedarf zu decken, werden jährlich viele Millionen Kilometer Draht von metallverarbeitenden Unternehmen gezogen. Aus diesem Grund ist das Ziehen von Draht, obwohl es seit vielen Jahren unverändert durchgeführt wird, ein äußerst kostenempfindlicher und wettbewerbsintensiver Markt. Die Unternehmen, die Drahtziehanlagen und die Prozessausrüstung für das Drahtziehen herstellen, sind auf jeden Produktivitäts- oder Effizienzvorteil eingestellt, den sie erzielen können. Einer dieser Hauptvorteile ist die Verwendung eines Wechselrichters. Wechselrichter sind viel effizienter, benötigen weniger Teile und ermöglichen eine höhere Produktivität als herkömmliche Konstruktionen.

Ein allgemeines Diagramm, das unten gezeigt wird, veranschaulicht den Drahtziehprozess. Wenn mehrere Ziehsteine verwendet werden, werden sie in Reihe geschaltet, bis der gewünschte Querschnitt erreicht ist. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Spannung und die Geschwindigkeit des Drahtes während des Durchlaufs durch die Maschine konstant und bekannt sind. Dies gewährleistet einen gleichmäßigen Querschnitt.

Wissenschaft hinter dem Drahtziehen

Metallurgie ist das Studium von Metall und Metallprozessen. Es gibt eine definierte Änderungsrate der Metalleigenschaften auf der Grundlage von Spannung und Festigkeit über einen Temperaturbereich, wenn das Metall manipuliert wird. Drahtziehen ist ein Metallbearbeitungsverfahren, bei dem der Querschnitt eines Drahtes durch Ziehen durch eine Reihe von Gesenken verringert wird. Dieses Verfahren ist eine Art des Schmiedens. Schmieden ist die plastische oder dauerhafte Veränderung der Form eines Metalls. Das Schmieden kann bei heißen, warmen oder kalten Temperaturen durchgeführt werden. Da Metalle bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche Eigenschaften haben, ist es möglich, die Eigenschaften des Metalls selbst zu verändern, wenn die Temperatur steigt. Wenn Draht gezogen wird, geschieht dies bei Raumtemperatur. Zu diesem Zeitpunkt wird er „kaltverformt“ geschmiedet. Als Kaltumformung eines Metalls bezeichnet man die plastische Verformung bei Raumtemperatur, ohne dass sich die Eigenschaften des Metalls ändern. Wenn der Draht gezogen wird, ändert das Metall seine Eigenschaften nicht, sondern nur seine Form.

Das Drahtziehverfahren

Das Verfahren selbst ist eigentlich recht einfach. Um den Drahtziehprozess zu beginnen, wird eine Drahtspule am Anfang der Maschine auf eine Spule gelegt. Um ihn durch die Maschine zu führen, muss das Drahtende abgeschnitten oder abgeflacht werden. Der Draht wird durch die Maschine und durch eine Reihe von Matrizen geführt, um den endgültigen Querschnitt zu erhalten. Am Ende der Maschine befindet sich in der Regel eine Spule oder ein Haspel, so dass das Endprodukt eine Drahtrolle mit dem gewünschten Querschnitt ist. Der Endprozess kann auch ein Trommelpacker sein, bei dem eine Trommel aufgestellt wird und der aufgewickelte Draht mit Hilfe eines Drehtellers direkt in die Trommel gespult wird.

Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Temperatur der Maschine nicht zu hoch wird (hauptsächlich durch die bei der Verformung des Metalls freigesetzte Energie) und dass der Draht eine konstante Spannung und Geschwindigkeit hat, während er sich durch die Reihe von Matrizen bewegt. In der Vergangenheit wurde dies ausschließlich mit mechanischen Mitteln erreicht. Man begann jedoch, Gleichstromantriebe zu verwenden, um die Motoren je nach Metall und gewünschtem Querschnitt in bestimmten Stufen zu betreiben. Mit der Verbesserung der Technologie wurde Software für Wickleranwendungen hinzugefügt, die das Material mit der richtigen Geschwindigkeit und Spannung bewegte, um ein gutes Produkt zu gewährleisten. Dadurch wurde ein Teil der Mechanik entfernt und auf elektronische Technologie übertragen. Mit der Einführung von hochleistungsfähigen und hocheffizienten Wechselstromantrieben mit leistungsstarken Prozessoren für die Software ist die mechanische Abhängigkeit von den Maschinen stark zurückgegangen.

Antriebe und der Drahtziehprozess

Wie bereits erwähnt, können Wechselrichter für eine breite Palette von Funktionen in Drahtziehmaschinen eingesetzt werden, da sie einem Wickler sehr ähnlich sind. Elektronische Line Shaft, Vektorsteuerungen und serielle Kommunikation werden bei vielen dieser modernen Maschinen eingesetzt.

Definition von Electronic Line Shaft Software

Electronic Line shaft Software ermöglicht die Synchronisation eines oder mehrerer angetriebener Motoren mit einem Master-Encoder-Signal. Der Leitgeber liefert dem Folgeantrieb eine Impulsreferenz, die dazu führt, dass der Folgeantrieb seinem Motor befiehlt, eine bestimmte Wellenposition beizubehalten. Der Folgeantrieb überwacht die Impulsrückmeldung des Leitgebers und seines eigenen Gebers. Der Folgemotor kompensiert dann etwaige Positionsfehler, indem er die Ausgangsdrehzahl seines Motors anpasst, was zu einer nahezu perfekten Ausrichtung zwischen dem Systemmaster und dem Folgemotor führt. Es gibt keine Akkumulation von Positionsfehlern, so dass die Ausrichtung immer beibehalten wird…

Bei einer Drahtschublade wird ein Hauptantrieb verwendet, und der Rest sind Folgemotoren. In der Software-Definition heißt es weiter:

Der Follower verfügt außerdem über ein elektronisches Getriebe. Dies ermöglicht es dem Folgeantrieb, im Verhältnis zum Hauptantrieb zu arbeiten, als ob die beiden mechanisch durch Riemen oder Getriebe gekoppelt wären. Diese Software umfasst eine „erweiterte“ Modbus-Kommunikation. Mit der Funktion zur Registrierungssteuerung kann der Folgeantrieb eine Registrierungsmarke vom sich bewegenden Produkt akzeptieren und dessen Winkelposition regulieren. Dies wird für spezielle Anwendungen wie Verpackungsmaschinen, fliegende Abschneider, Etiketten usw. verwendet.

Die ELS-Software ist ideal für eine Drahtziehvorrichtung, da die wicklerähnlichen Eigenschaften erfordern, dass sich der Draht mit einer bekannten und kontinuierlichen Spannung und Geschwindigkeit bewegt. Es muss kontinuierlich für Fehler und Tracking anpassen.

Die Einführung von Wechselstromantrieben bot nicht nur eine sehr gute Leistung, sondern bot dem Benutzer auch den Vorteil, nicht auf mechanische Teile angewiesen zu sein, die dem Verschleiß unterliegen. Daher werden vorbeugende Wartung und routinemäßige Abnutzungen erheblich reduziert.

Zu den Herausforderungen der Drahtziehanwendung gehören:

• Schnelle Prozesszeiten.
• Hohe Drehmoment- und Geschwindigkeitssteuerung.
• Schnelle Beschleunigungen auf eine Geschwindigkeit und Abbremsen auf die Nullgeschwindigkeit, ohne dass die Spannung verloren geht.
• Unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche und Drehmomentanforderungen je nach Material.
• Prozess kann unter sehr geringen Ausfallzeiten leiden.
• Aufgrund der Geschwindigkeit können Probleme mit dem Prozess große Mengen an Ausschuss und Umsatzeinbußen verursachen.

Schneidegeräte

Viele Unternehmen, die Drahtziehanlagen liefern, bieten auch Peripheriegeräte an. Nach dem Ziehen des Drahtes muss er auf eine bestimmte Länge geschnitten werden. Ein VFD mit elektronischer Welle erfüllt diese Aufgabe sehr gut. Es gibt einen Hauptantrieb mit geschlossenem Regelkreis und einen Nachlaufantrieb nach dem Schneidrad. Der Hauptantrieb muss in Verbindung mit dem Folgeantrieb eine genaue Spannung und Geschwindigkeit aufrechterhalten.

Fasspacker

Ein Drahtfasspacker ist eine Baugruppe, die direkt von der Drahtschublade abgesetzt werden kann, oder der aufgewickelte Draht kann zu einer anderen Station gebracht werden. Bei der Fasspackerfunktion wird ein Fass auf einen rotierenden Drehtisch gestellt. Der Draht wird kontinuierlich in den Boden des Fasses eingeführt und aufgewickelt. Ein Fasspacker verfügt in der Regel über zwei Motoren, einen zum Auslegen des Drahtes und einen zum Drehen des Drehtisches. Da dieser Prozess viel langsamer ist und nicht von der Spannung, sondern nur mäßig von der Geschwindigkeit abhängt, wird ein kleiner offener Antrieb mit einem geschlossenen Vektorantrieb für den Drehtisch gekoppelt. Es gibt auch eine Version, die nur den Drehtisch antreibt. In diesem Fall ist nur ein einziger Wechselstromantrieb installiert.

Wickler und Spuler

Spooler findet man oft am Ende von Drahtziehmaschinen. Haspeln sind separate Maschinen, die Drähte und Endprodukte unterschiedlicher Stärke und Dicke aufwickeln. Ihr einziger Zweck ist das Aufwickeln oder Aufspulen des Endprodukts für den Versand. Mit Haspeln können sehr große Kabel mit hohen Geschwindigkeiten aufgewickelt werden, die bis zu 1000 PS erreichen können. Spuler sind eher kleiner und erreichen nicht mehr als 50 PS. Obwohl sie dieselbe Funktion erfüllen, scheinen Spuler kleiner zu sein als Wickler und werden in der Branche als solche bezeichnet.

Anwendungsanforderungen

Antriebsfunktionen passend zum Drahtziehverfahren

Die Funktionen, die beim Betrieb eines Drahtziehers, Wicklers und Spulers angewendet werden können, sind denen eines Wicklers sehr ähnlich. Die nachstehende Tabelle zeigt die Merkmale und Vorteile des Einsatzes von VFDs in der Wickelanwendung.

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