Einrichtung zur partiellen Wärmebehandlung von länglich geformten Werkstücken
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur partiellen Wärmebehandlung von länglich geformten Werkstücken, mit einem mit Widerlagern für die Werkstücke versehenen, bewegten Transportorgan zum Hindurchbefördern der Werkstücke durch die Erwärmungszone und einem nachgiebigen Andrückorgan zum Halten der jeweils durch die Zone bewegten Werkstücke in den Widerlagern. Ein derartiges Transportorgan kann die Werkstücke beispielsweise kontinuierlich oder schrittweise durch eine etwa tunnelähnlich ausgebildete Induktionsspule hindurchbefördern.
Dabei werden die Werkstücke während des Durchgangs durch die Induktionsspule so weit erwärmt, wie die Wirkung der Induktionsspule reicht, während der Rest des Werkstückes verhältnismässig kühl bleibt, insbesondere an jenem Teil, mit dem es auf dem Transportmittel befestigt ist. Bei den üblichen Glüheinrichtungen werden als Transportmittel im allgemeinen Drehteller oder Förderketten verwendet.
Bei derartigen Einrichtungen besteht eine gewisse Schwierigkeit darin, dass von dem Magnetfeld der mit hochfrequentem Wechselstrom erregten Induktorspule eine Zugwirkung auf die Werkstücke ausgeübt wird, die insbesondere beim Glühen von aus Stahl oder Eisen gefertigten Werkstücken so stark werden kann, dass die Werkstücke eine zuverlässige Befestigung auf dem Transportmittel benötigen.
Man hat bereits versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu meistern, dass die Werkstücke auf dem Transportmittel magnetisch festgehalten wurden.
Solche magnetische Aufspanneinrichtungen sind allgemein in der Werkstattechnik seit längerer Zeit be kannt.
Ein Nachteil derartiger Aufspann-Einrichtungen für die hier in Betracht kommende Anwendung besteht aber darin, das bei aus ferromagnetischem Material bestehenden Werkstücken die diesen von der meist vorangegangenen mechanischen Bearbeitung anhaftenden feinen Späne von den Magneten angezogen werden und diese verschmutzen. Eine häufige Reinigung ist daher erforderlich. Verwendet man, wie es naheliegen würde, hierbei zum Festhalten der Werkstücke Permanentmagnete, so ist ferner nachteilig, dass diese durch die im Werkstück entwickelte Wärme geschädigt werden und verhältnismässig schnell in ihrer Anziehungskraft nachlassen. Ausserdem sind solche Aufspanneinrichtungen überhaupt nur bei ferromagnetischen Werkstücken anwendbar, nicht dagegen bei aus Messing und ähnlichen Werkstoffen gefertigten Teilen.
Diese Schwierigkeiten bezweckt die Erfindung zu beheben, und dies besteht darin, dass das geschmeidige Andrückorgan aus einem nichtmetallischen Werkstoff besteht und zum Festhalten der Werkstücke unter einer mechanischen Vorspannung steht, und für die Erwärmung der Werkstücke eine Induktionsspulenanordnung vorgesehen ist.
Zweckmässig ist das Abdrückorgan ein aus Gummi, Leder oder einem Kunststoff bestehender Riemen, der die einzelnen Werkstücke auf der dem jeweiligen Widerlager entgegengesetzten Seite zum Teil umschlingen kann. Dieser Riemen kann in sich geschlossen und derart über Leitrollen und eine unter Federdruck stehende Spannrolle geführt sein, dass er auf die an den Widerlagern anliegenden Werkstücke einen radialen, zu den Widerlagern hin gerichteten Druck ausüben kann.
Einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Einrichtung mit einem die Werkstücke transportierenden Drehteller, im Grundriss
Fig. 2 die gleiche Einrichtung im Aufriss;
Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung mit feststehendem Andrück-Riemen und aus Rollen bestehenden Widerlagern;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform mit mit eigenem Antrieb versehenem Andrück-Riemen;
Fig. 5 eine Einrichtung mit einer Förderkette als Transportmittel für die Werkstücke im Aufriss
Fig. 6 die gleiche Einrichtung im Grundriss, geschnitten, und Fig. 7 die gleiche Einrichtung im Seitenriss.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung zur partiellen Wärmebehandlung länglicher Werkstücke dient als Transportmittel für das Hindurchfördern der Werkstücke 1 durch die Erwärmungszone ein Drehteller 2, auf dem eine an ihrem Umfang gezahnte Scheibe 3 als Widerlager für die Werkstücke befestigt ist. Der Drehteller mit der Widerlagerscheibe wird von einer senkrechten Welle 4 getragen und erhält auf nicht näher dargestellte Weise über diese Welle seinen den Transport der Werkstücke 1 bewirkenden Antrieb. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist angenommen, dass die stab- oder hülsenförmigen Werkstücke 1 an ihren oberen Enden eine Glühbehandlung erfahren sollen, die mit Hilfe der nur schematisch dargestellten Induktionsspulenanordnung 5 durchgeführt wird.
Zum Festhalten der jeweils durch die Anordnung 5 laufenden Werkstücke 1 auf dem Drehteller 2 ist ein geschmeidiger, endloser Riemen 6 aus einem nichtmetallischen Werkstoff vorgesehen, der über Leitrollen 8 geführt wird und ferner über eine auf der federnden Halterung 7 angeordnete Spannrolle 9 läuft. Die Spannrolle 9 erzeugt im Riemen 6 eine Vorspannung, die zur Folge hat, dass das an den erwähnten Werkstücken anliegende gekrümmte Riemenstück die Werkstücke fest in die Zahnungen der Widerlagerscheibe 3 presst. Dabei ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die Scheibe 3 so ausgebildet, dass ihre Zähne an der auf dem Drehteller 2 aufliegenden Seite etwas hinterdreht sind. Diese Gestaltung ist besonders dann von Vorteil, wenn das Werkstück 1 nicht glatt zylindrisch geformt ist, sondern an seinem unteren Ende einen seitlich vorstehenden Rand, einen Bund oder dergleichen, besitzt.
Da der Riemen 6 auf der Spannrolle 9 und den Leitrollen 8 frei gelagert ist, sich also ohne nennenswerten Widerstand in seiner Längsrichtung verschieben kann, wird er von den Werkstücken 1 bei deren mittels des Pfeiles 10 angedeuteten Transportbewegung mitgenommen, bleibt also relativ zu den Werkstücken in Ruhe. Das Einsetzen der Werkstücke und das Abnehmen nach erfolgter Wärmebehandlung ist bei der dargestellten Einrichtung offenbar auf die denkbar einfachste Weise möglich. Es liegt auch auf der Hand, dass die Spannung des Riemens 6 ohne weiteres gross genug gewählt werden kann, um eine Reibung ausreichender Grösse zwischen Werkstück und Widerlager zu erzielen.
Die Werkstücke können demnach durch die Zugkräfte der Induktionsspule nicht von ihrem vorgeschriebenen Platz entfernt werden.
Eine ähnliche Einrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei findet jedoch ein offener Riemen 6 Anwendung, der relativ zur Grundplatte der Einrichtung feststeht. Er ist mit seinen beiden Enden an zwei Pfosten 11 und 12 befestigt, wobei eine Feder
13 die notwendige Vorspannung im Riemen erzeugt.
Die Werkstücke 1 sind in diesem Fall auf dem Drehteller 2 dadurch festgehalten, dass sie an einer entsprechenden Anzahl von drehbar gelagerten Rollen
14 anliegen, deren Drehzapfen im Drehteller 2 befestigt sind und die als Widerlager für die Werkstücke dienen.
Bewegt sich bei der Einrichtung nach Fig. 3 der Drehteller 2 in der durch den Pfeil 10 angedeuteten Richtung, so wälzen sich die jeweils durch die Induktionsspulenanordnung laufenden Werkstücke 1 auf dem ruhenden Riemen 6 ab, führen also nicht nur die kreisförmige Transportbewegung, sondern gleichzeitig eine Rotation um ihre Längsachsen aus. Damit sie zu dieser Rotation befähigt sind, werden hier als Widerlager die leicht drehbar angeordneten Rollen 14 verwendet. Eine derartige Einrichtung ist insbesondere dann geeignet, wenn die Werkstücke nicht schrittweise, sondern kontinuierlich durch die Glühzone hindurchgeführt werden sollen. Andernfalls würden die Werkstücke gerade dann keine Rotationsbewegung um ihre Längsachsen ausführen, wenn sie der Wärmebehandlung unterworfen werden.
Bei der Einrichtung nach Fig. 4 ist der endlose Riemen 6 wie im Falle der Fig. 1 auf Leitrollen 8 und einer Spannrolle 9 gelagert. Der Drehteller 2 trägt hier wie bei Fig. 3 als Widerlager dienende leicht drehbare Rollen 14, die eine Rotation der an ihnen anliegenden Werkstücke 1 um ihre Längsachsen ermöglichen. Zusätzlich ist die Leitrolle 8 mit einem Antrieb versehen, der im wesentlichen aus einem Elektromotor 15 und einem die Leitrolle 8 tragenden Getriebe 16 besteht.
Diese Einrichtung kann in der gleichen Weise verwendet werden wie die gemäss Fig. 3, sofern der Motor 15 ausgeschaltet und der Riemen 6 abgebremst ist. Die Transportbewegung des Drehtellers gemäss Pfeil 10 bewirkt eine Rotation der Werkstücke um ihre Längsachsen im Uhrzeigersinne. Soll bei kontinuierlicher Transportbewegung die Rotationsgeschwindigkeit der Werkstücke erhöht werden, so wird der Motor 15 eingeschaltet und der Riemen in dem durch den Pfeil 17 angedeuteten Sinne in Bewegung versetzt. Auf diese Weise kann also die Rotationsgeschwindigkeit der Werkstücke hier nach Belieben eingestellt werden.
Die Einrichtung nach Fig. 4 ist aber auch brauchbar, wenn die Transportbewegung gemäss Pfeil 10 schrittweise durchgeführt werden muss. Wie bereits erörtert, würde ohne Eigenbewegung des Riemens 6 eine Rotation der Werkstücke während der Wärmebehandlung nicht auftreten ; bei eingeschaltetem Mo tor 15 ist dann bei stillstehendem Drehteller während der Wärmebehandlung die Rotation durchführbar.
Hierbei ist es naturgemäss belanglos, in welcher Richtung sich der Riemen 6 bewegt.
Zum Festhalten der Werkstücke bei einer Glüheinrichtung, die mit einer Förderkette für den Transport der Werkstücke durch die Spulenanordnung ausgerüstet ist, kann die Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 gewählt werden. Hierbei ist angenommen, dass die Werkstücke 1 Rohrform besitzen und das die Werkstücke transportierende Förderkettentrum eine senkrechte Bahn verfolgt. Die Förderkette besteht aus einzelnen, in der Draufsicht ungefähr T-förmig gestalteten Kettengliedern 20, die durch Bolzen 21 miteinander gelenkig verbunden sind. Jeweils in der Mitte besitzt jedes Kettenglied eine Öffnung 22, durch die ein Werkstück hindurchragt, ohne die Wand der Öffnung zu berühren. Auf jedem Kettenglied sind dafür auf der breiten Seite zwei als Widerlager dienende Rollen 23 leicht drehbar befestigt, an denen ein Werkstück 1 anliegt.
Es wird auf diese Rollen mittels eines nachgiebigen Riemens 6 gepresst, der in der dargestellten Weise abwechselnd um die linke und rechte Seite der aufeinanderfolgenden Werkstücke geschlungen ist und eine mechanische Vorspannung besitzt, die durch in der Zeichnung nicht näher dargestellte Mittel hervorgerufen wird.
Bei der dargestellten Einrichtung besteht die Möglichkeit, die Werkstücke 1 an beiden Enden gleichzeitig einer Wärmebehandlung mit Hilfe von Induktionsspulen zu unterwerfen.
Diese kann so erreicht werden, dass die von den Spulen ausgeübten magnetischen Zugkräfte sich gegenseitig insofern kompensieren, als sie nur im Werkstück selbst eine Zugspannung erzeugen. Es steht aber nichts im Wege, die Werkstücke auch bei dieser Einrichtung nur an einem Ende thermisch zu behandeln, wobei die Zugkräfte durch genügend grosse Vorspannung des Riemens 6 oder andere Mittel unschädlich gemacht werden können. Die Einrichtung nach Fig. 5 bis 7 kann, ähnlich wie die vorherbe schriebenen Ausführungsbeispiele nach Bedarf so betrieben werden, dass die Werkstücke relativ zu ihren Kettengliedern in Ruhe bleiben, oder dass sie um ihre Achsen rotieren. Diese Rotationsbewegung kann auch hier die Transportbewegung der Kette allein oder diese zusammen mit einer entsprechenden Bewegung des Riemens 6 verursachen.
Device for the partial heat treatment of elongated workpieces
The invention relates to a device for the partial heat treatment of elongated workpieces, with a moving transport member provided with abutments for the workpieces for conveying the workpieces through the heating zone and a flexible pressure member for holding the workpieces moved through the zone in the abutments. Such a transport member can, for example, continuously or step-by-step convey the workpieces through an induction coil which is approximately tunnel-like.
During the passage through the induction coil, the workpieces are heated as far as the effect of the induction coil extends, while the rest of the workpiece remains relatively cool, especially on the part with which it is attached to the means of transport. In the conventional annealing devices, turntables or conveyor chains are generally used as means of transport.
With such devices there is a certain difficulty that the magnetic field of the inductor coil excited with high-frequency alternating current exerts a tensile effect on the workpieces, which can become so strong, especially when annealing workpieces made of steel or iron, that the workpieces are reliably attached the means of transport.
Attempts have already been made to overcome these difficulties by holding the workpieces magnetically on the means of transport.
Such magnetic clamping devices are generally known in the workshop technology for a long time.
A disadvantage of such clamping devices for the application under consideration here is that, in the case of workpieces made of ferromagnetic material, the fine chips adhering to them from the usually preceding mechanical processing are attracted by the magnets and contaminate them. Frequent cleaning is therefore necessary. If, as would be obvious, permanent magnets are used here to hold the workpieces in place, it is also disadvantageous that these are damaged by the heat developed in the workpiece and their attractive force diminishes relatively quickly. In addition, such clamping devices can only be used with ferromagnetic workpieces, but not with parts made of brass and similar materials.
The invention aims to overcome these difficulties, and this consists in that the flexible pressure element consists of a non-metallic material and is under mechanical preload to hold the workpieces in place, and an induction coil arrangement is provided for heating the workpieces.
The push-off member is expediently a belt made of rubber, leather or a plastic, which can partially loop around the individual workpieces on the side opposite the respective abutment. This belt can be self-contained and guided over guide rollers and a tensioning roller under spring pressure in such a way that it can exert a radial pressure directed towards the abutments on the workpieces resting on the abutments.
Some exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing, namely:
1 shows a device with a turntable transporting the workpieces, in plan
2 shows the same device in elevation;
3 shows a modified embodiment of the device with a fixed pressure belt and abutments consisting of rollers;
4 shows a further embodiment with a pressure belt provided with its own drive;
5 shows a device with a conveyor chain as a means of transport for the workpieces in elevation
6 shows the same device in plan, in section, and FIG. 7 shows the same device in side elevation.
In the device shown in FIGS. 1 and 2 for the partial heat treatment of elongated workpieces, a turntable 2 serves as a means of transport for conveying the workpieces 1 through the heating zone, on which a disc 3 with teeth on its periphery is attached as an abutment for the workpieces. The turntable with the abutment disk is carried by a vertical shaft 4 and receives its drive effecting the transport of the workpieces 1 via this shaft in a manner not shown in detail. In this embodiment of the invention it is assumed that the rod-shaped or sleeve-shaped workpieces 1 are to undergo an annealing treatment at their upper ends, which is carried out with the aid of the induction coil arrangement 5, which is only shown schematically.
To hold the workpieces 1 running through the arrangement 5 on the turntable 2, a supple, endless belt 6 made of a non-metallic material is provided, which is guided over guide rollers 8 and also runs over a tensioning roller 9 arranged on the resilient holder 7. The tensioning roller 9 generates a pre-tension in the belt 6, which has the result that the curved belt piece resting on the workpieces mentioned presses the workpieces firmly into the teeth of the abutment disk 3. As can be seen from FIG. 2, the disk 3 is designed in such a way that its teeth are turned slightly behind on the side resting on the turntable 2. This design is particularly advantageous if the workpiece 1 is not smoothly cylindrical, but has a laterally protruding edge, a collar or the like at its lower end.
Since the belt 6 is freely mounted on the tensioning roller 9 and the guide rollers 8, i.e. can move in its longitudinal direction without significant resistance, it is carried along by the workpieces 1 during their transport movement indicated by the arrow 10, i.e. it remains in relation to the workpieces in Quiet. The insertion of the workpieces and the removal after the heat treatment has taken place is obviously possible in the simplest possible way with the device shown. It is also obvious that the tension of the belt 6 can easily be selected to be large enough to achieve sufficient friction between the workpiece and the abutment.
The workpieces can therefore not be removed from their prescribed place by the tensile forces of the induction coil.
A similar device is shown in FIG. Here, however, an open belt 6 is used, which is fixed relative to the base plate of the device. It is attached at both ends to two posts 11 and 12, with a spring
13 creates the necessary pretension in the belt.
The workpieces 1 are held in this case on the turntable 2 in that they are on a corresponding number of rotatably mounted rollers
14 rest, the pivot pin are fixed in the turntable 2 and serve as an abutment for the workpieces.
If, in the device according to FIG. 3, the turntable 2 moves in the direction indicated by the arrow 10, the workpieces 1 running through the induction coil arrangement roll on the stationary belt 6, thus not only performing the circular transport movement, but also one at the same time Rotation around their longitudinal axes. So that they are capable of this rotation, the easily rotatable rollers 14 are used here as an abutment. Such a device is particularly suitable when the workpieces are not to be guided through the annealing zone step by step, but rather continuously. Otherwise, the workpieces would not perform any rotational movement about their longitudinal axes when they are subjected to the heat treatment.
In the device according to FIG. 4, the endless belt 6 is mounted on guide rollers 8 and a tensioning roller 9, as in the case of FIG. Here, as in FIG. 3, the turntable 2 carries easily rotatable rollers 14 which serve as abutments and which enable the workpieces 1 resting on them to rotate about their longitudinal axes. In addition, the guide roller 8 is provided with a drive which essentially consists of an electric motor 15 and a gear 16 carrying the guide roller 8.
This device can be used in the same way as that according to FIG. 3, provided that the motor 15 is switched off and the belt 6 is braked. The transport movement of the turntable according to arrow 10 causes the workpieces to rotate around their longitudinal axes in a clockwise direction. If the speed of rotation of the workpieces is to be increased with a continuous transport movement, the motor 15 is switched on and the belt is set in motion in the sense indicated by the arrow 17. In this way, the speed of rotation of the workpieces can be adjusted here as desired.
The device according to FIG. 4 can also be used when the transport movement according to arrow 10 has to be carried out step by step. As already discussed, without proper movement of the belt 6, rotation of the workpieces would not occur during the heat treatment; with the motor 15 switched on, the rotation can then be carried out with the turntable at a standstill during the heat treatment.
Here it is of course irrelevant in which direction the belt 6 moves.
The embodiment according to FIGS. 5 to 7 can be selected to hold the workpieces in place in an annealing device which is equipped with a conveyor chain for transporting the workpieces through the coil arrangement. It is assumed here that the workpieces 1 have a tubular shape and the conveyor chain center transporting the workpieces follows a vertical path. The conveyor chain consists of individual chain links 20 which are approximately T-shaped in plan view and which are articulated to one another by bolts 21. Each chain link has an opening 22 in the middle through which a workpiece protrudes without touching the wall of the opening. For this purpose, on the broad side of each chain link, two rollers 23 serving as abutments are fastened in a slightly rotatable manner, against which a workpiece 1 rests.
It is pressed onto these rollers by means of a resilient belt 6, which is looped alternately around the left and right side of the successive workpieces in the manner shown and has a mechanical pretension which is caused by means not shown in the drawing.
In the device shown, there is the possibility of subjecting the workpieces 1 at both ends to a heat treatment with the aid of induction coils.
This can be achieved in such a way that the magnetic tensile forces exerted by the coils compensate each other insofar as they only generate tensile stress in the workpiece itself. But there is nothing to prevent the workpieces from being thermally treated at one end only with this device, with the tensile forces being rendered harmless by a sufficiently large pretension of the belt 6 or other means. The device according to FIGS. 5 to 7 can, similar to the previously described embodiments, be operated as required so that the workpieces remain at rest relative to their chain links, or that they rotate about their axes. This rotational movement can also cause the transport movement of the chain alone or together with a corresponding movement of the belt 6.