CN108012547A - 具有曲线段的管状或棒状金属元件的热淬火处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有曲线段的管状或棒状金属元件(1)的热淬火处理设备。所述设备包括具有感应线圈(23)和环形喷头(26)的热处理装置。根据本发明，该装置包括用于固定金属元件(1)的装置(2)，其由一夹具(2)组成，设置成绕金属元件的称为顶部的端部夹紧，以及保持自由悬挂在所述夹具下方的金属元件；以及位移装置(24、28)，适于沿金属元件(1)，从与所述金属元件顶部相对的称为底部的端部开始，同时移动感应线圈(23)和环形喷头(26)。

Description

具有曲线段的管状或棒状金属元件的热淬火处理设备
技术领域
本发明涉及一种具有曲线段的管状或棒状金属元件的热淬火处理设备。
更具体地说，本发明涉及一种热处理设备，主要包括：
热处理装置，包括感应线圈，以及包括集成到环形喷头中的喷嘴的冷却装置；
用于固定金属元件的装置；
以及金属元件固定装置和热处理装置的相对位移装置，适配为在彼此相邻设置的感应线圈和喷环内生成所述金属元件相对位移。
背景技术
根据US2011/284526号专利申请中特别描述的第一个方案，根据此概念的热处理设备包括一固定支架，其上固定了多个分别具有两个钳口的夹具，这些夹具：
-彼此间隔开，并且设置成沿着金属元件的纵轴分布，
-适配为可以依次张开，以便使得感应线圈和喷环沿着金属元件进行位移。
这样的方案可以确保在热处理期间完美地固定金属元件，从而限制了热处理可能导致的金属元件变形。
通过权衡利弊，这种方案需要每种型号的热处理金属元件都需要特定的工装(支架以及其上固定的夹具)，因此该方案相对昂贵。
根据EP1405926号专利中特别描述的第二个方案，热处理设备包括：
一固定的感应线圈；一多轴机器人，该机器人的手臂上配备有一支架，其上固定了多个夹具，这些夹具被设置成沿着金属元件纵轴的一部分分布，并且彼此间隔开，以便确保金属元件通过感应线圈时对其进行维持；
-以及手臂上安装有环形喷洒装置的多轴机器人。
根据这一方案，只有金属元件的中央部分被固定在配备有夹具的支架上，因此若干不同型号可在给定的支架上进行处理。但是，不同型号金属元件的热处理要求设计一系列支架。
此外，结果表明由于自身的设计(包括固定的感应线圈)，这样的处理设备对于能够被热处理的金属元件的复杂性有限制。
发明内容
本发明旨在克服上述金属元件热处理设备的缺点，其主要目的是提供所设计的热处理设备，以便能够利用单个工装来非常简单的处理一系列金属元件。
出于这个目的，本发明旨在提供具有曲线段的管状或棒状金属元件的热淬火处理设备，该设备包括：
热处理装置，包括感应线圈，以及包括集成到环形喷头中的喷嘴的冷却装置；
用于固定金属元件的装置；
以及金属元件固定装置和热处理装置的相对位移装置，适配为在彼此相邻设置的感应线圈和喷环内生成所述金属元件的相对位移；
根据本发明：金属元件的固定装置包括一夹具，该夹具设置成夹紧金属元件的所述上部端段，以及保持自由悬挂在所述夹具下方的金属元件，
位移装置包括能够沿着悬挂在夹具之下的金属元件，从与所述金属元件上段相对的所述下部端段同时移动感应线圈和环形喷洒装置的位移装置。
此设计包括将金属元件悬挂到包括单个夹具的工具上以及从金属元件的下端沿该元件同时移动感应线圈和喷头，经证明能够实现对具有复杂形状的金属元件进行热处理，尤其是没有在热处理和冷却之间产生干扰的情况下。
此外应当注意到，该热处理期间对容易变形的金属元件进行处理时，可以通过执行以下步骤来利用简单的方式来补偿这些变形：
在初步阶段，进行金属元件样品的热处理，并且测量热处理期间发生的变形，
-随后在金属元件的生产期间，预测这些变形，并在金属元件的机加工，包括弯曲期间补偿这些变形，然后进行热处理。
根据本发明的一优选实施例，用于固定金属元件的夹具由围绕旋转轴(x)旋转所述抓握件的机构来承载，能够在悬挂在该夹子之下的所述金属元件处提供摆动运动。
此外，有利地根据本发明，用于固定金属元件的夹具通过根据至少一个平移轴移动所述夹具的机构来承载。
此外，有利地根据本发明，一组合包括安装一驱动装置，使夹具在用于使所述夹具沿垂直平移轴(z)和水平平移轴(y)移动的装置上绕旋转轴(x)旋转。
有利地根据本发明，处理设备还可以包括驱动夹具绕垂直轴(z)旋转的装置。
金属元件固定夹子给予的自由度为所述金属元件和感应线圈/喷头组件间的相对移动提供了额外的可能性，因此使得将该元件维持在感应线圈和环形喷洒装置的移动装置的工作区内变得更容易，以及/或者避免热处理和冷却之间的干扰。
此外，根据本发明，对于感应线圈的长度，有利地调节了感应线圈的位移装置，使得所述感应线圈的正中横平面的中心至少与线长度方向基本上同轴/其中心处于金属元件的中线Fn的正中面。
这种限定感应线圈轨迹的模式主要在于使轨迹朝向金属元件的中线，这使得可以确保在所述元件感应线圈的内壁面和金属元件的内弧面之间，以及和外弧面之间分别获得最短的距离，甚至是大约等于所述金属元件直径1.5-2倍的极短曲率半径，同时极大地扩大了可以利用本发明的设备进行热处理的金属元件的范围。
根据本发明的另一优选实施例，感应线圈和喷环分别被由多轴机器人组成的位移装置承载。
此外应当注意到，金属元件的固定夹子也可以利用由多轴机器人组成的位移装置承载，该多轴机器人被调节来提供若干旋转和平移自由度。此外有利地根据本发明，根据本发明的热处理设备包括一多轴卸载机器人，该机器人包括一夹具，用于夹持热处理之后的金属元件。
根据本发明的另一优选实施例，用于固定金属元件的夹具包括一管状夹具，该夹具被适配为覆盖和夹持所述金属元件的上部，并且沿较优段轴向延伸。
此外，根据本发明，该管状夹具的外径分别小于感应线圈和喷环的内径，被适配为使得所述的感应线圈和环形喷头沿所述管状夹具进行轴向位移。
由于该管状夹具的设计，可以使感应线圈和喷环进入最终位置，它们在该位置沿着所述管状夹具延伸，并且因此释放金属元件管的整个长度。
由于具有使感应线圈和环形喷洒装置进入这样一个最终位置的可能性，首先，仅金属元件端部被管状夹具夹持，大约10毫米的长度不会受到热处理。
但是这一端部长度通常通过成型进行机械加工，因此不需要进行热处理，使得热处理设备能够一次处理金属元件的需要进行热处理的整个长度。
这一最终位置还使得可以很容易地接近金属元件，利用卸载机器人卸载该金属元件。
此外对于管状元件的处理，根据本发明的热处理设备有利地包括一冷却液源，被连接以便在管状元件的热处理期间将冷却液喷射到所述金属元件的上部端段。
将冷却液喷射到金属元件的上部使排放所述金属元件在冷却期间产生的热蒸气成为可能，因此这一冷却步骤是有利的。
附图说明
通过详细描述以及利用非限定性实例示出优选实施例的附图，本发明的其他特征和优点将变得更显而易见。在图中：
图1是根据本发明的热淬火处理设备的原理透视图；
图2是该设备用于处理、固定和移动金属元件的装置的透视图；
图3是热处理操作结束时，固定金属元件的夹具以及该金属元件热处理装置的轴向平面的纵截面；
图4是图3中平面A的横截面；
图5是感应线圈位移模式的说明图。
具体实施方式
图中所示根据本发明的处理设备包括用于对棒状或管状金属元件，例如机动车的悬挂元件进行热淬火处理的设备，其可以特别包括：图中示出的扭力杆1。
该处理设备首先包括：
用于固定金属元件1的装置2，包括一夹具，设置成位于所述金属元件的所述上部的端段附近，使得金属元件被自由地悬挂在所述夹具下方，
用于移动该夹具2的装置，适配为一方面沿垂直轴(z)和水平轴(y)平移该夹具，另一方面绕垂直轴(z)和与平面(y，z)垂直的水平轴(x)旋转该夹具。
首先，夹具包括自由剪钳类型的管状夹具2，其包括一沿若干母点部分分离的旋转件，使得通过其弹性，在该实例中于外侧紧固零件的筒形部分。在所示的实例中，该夹具2包括：
一外管10，包括一扩口端，形成了锥形座11，
一内管12，由一纵向轴孔13穿通，延伸到适配为位于外管10的锥形座11中的锥形头14，所述锥形头包括四个径向槽以便提供弹性，同时还包括一前端面，其上形成有用于夹持金属元件1端部的沉孔16，
用于外管10和内管12在沉孔16内的金属元件1的装载位置和金属元件1的端部的夹持位置之间相对位移的装置，其中在金属元件1的装载位置，锥形头14从外管10的延伸部延伸，在金属元件1的夹持位置，锥形头14被夹持在锥形座11中。
该外，外管10和内管12的相对位移装置被适配为沿着内管纵向地移动外管10，并且包括顶起装置17，设置成通过一组杆18与外管10垂直连接。
该夹具2的位移装置包括位于机架3的垂直前端面上的：
第一托架4，被沿着诸如5的垂直轨道引导，并且通过没有示出的电机组件沿着所述的轨道驱动，
由第一托架4承载的第二托架6，被沿着诸如7的水平轨道(沿着与机架3的前端面平行的轴(y)延伸)引导，并且通过没有示出的电机组件沿着所述的轨道驱动，
-承梁8：
相对于第二托架6，围绕着垂直于机架3前端面的水平轴(x)可旋转地安装，并由未示出的电机组件旋转，
管状夹具2利用电机9围绕着垂直轴(z)可旋转地安装在其中。
此外，第一托架4配备有一可伸缩的工作台用于强化管状夹具2，该工作台包括一支撑件19，安装在沿轴(x)设置的顶起装置20的两根杆20a的端部，本体20b被固定在所述第一托架上。
此外，该支撑件19包括一外壳21，它的形状适配为能够容纳管状夹具2的下端，其下端延伸部形成有凹槽22，用于容纳所述管状夹具之下悬挂的金属元件1的上段。
处理设备进一步包括：
欧洲专利EP1405926中描述的该类型的热处理装置和冷却装置，因此分别由感应线圈23、以及内部集成有喷嘴27的环形喷洒装置26构成，
位移装置，适配为沿着悬挂在管状夹具2之下的金属元件1，从所述金属元件下段开始，同时移动感应线圈23和环形喷洒装置26。
对于所述两个元件中的每一个，这些位移装置分别包括感应线圈23、环形喷洒装置26以及多轴机器人24、28，如图1示例性所示，以常规方式分别包括终端臂25、29，其包括所述感应线圈和环形喷洒装置的夹持元件。
如图3示例性所示，处理设备进一步包括：第三多轴卸载机器人30，配备有一终端臂31，其上配备有一夹具32，用于夹持热处理之后的金属元件1。
最后，该处理设备还包括一气源33，被连接以便在金属元件1的热处理期间将冷却空气喷射到金属元件1的上部端段。
根据本处理设备的原理，首先考虑到热处理，因此将金属元件1悬挂在管状夹具2之下。
随后通过沿着金属元件1，从所述金属元件的下部端段开始，同时移动感应线圈23和环形喷洒装置26来实施热处理，
可选地，通过将该位移与沿管状夹具2轴(y)和/或轴(z)的平移，和/或绕轴(x)和/或轴(z)的旋转相结合，使得金属元件1被固定在两个多轴机器人24和28的工作区域，和/或避免热处理和冷却之间的干扰。
此外在该热处理期间，当金属元件1由一管状元件构成时，将冷却空气喷射到所述金属元件的上段，使排放金属元件1在冷却期间产生的热蒸气成为可能，因此有利于这一冷却步骤。
此外在该热处理期间，如图5所示，在感应线圈23的长度方向上控制了感应线圈23以及还可能包括管状夹具2的位移，因此所述感应线圈的正中横平面的中心(也就是说所述横平面位于所述线圈一半长度处)至少与线长度基本上同轴/其中心处于金属元件的中线Fn的正中面(也就是在所述正中平面任意一侧的1/2的线长度/延伸长度)。
根据该原理，感应线圈23给予的轨迹使得可以在所述感应线圈的内壁面和金属元件1的内弧面之间，以及和外弧面之间分别获得最短的距离，甚至是大约等于所述金属元件直径1.5-2倍的极短曲率半径。
感应线圈23和环形喷洒装置26的同时位移被进一步调节来使所述感应线圈和环形喷洒装置进入最终位置，如图3所示，在该位置它们围绕管状夹具2延伸。
由于使感应线圈23和环形喷洒装置26进入该最终位置的可能性，夹持在管状夹具2的沉孔16中的金属元件1的端部大约10毫米的长度不需要进行热处理。
但是这一端部长度通常利用成型进行机械加工，因此不需要进行热处理，使得热处理设备实现对需要进行热处理的金属元件的整个长度的处理。
这一最终位置还使得很容易地接近金属元件1，利用卸载机器人30卸载该金属元件。

Claims (11)

1.具有曲线段的管状或棒状金属元件(1)的热淬火处理设备，包括：
-热处理装置，该装置包括感应线圈(23)和冷却装置，该冷却装置包括集成到环形喷头(26)中的喷嘴(27)；
-金属元件(1)固定装置(2)，以及
-相对位移装置(24)、(28)，金属元件(1)固定装置(2)以及热处理装置(23、26、27)适配为在彼此相邻设置的感应线圈(23)和喷头(26)内产生所述金属元件的相对位移，
所述热处理设备的特征在于：
-金属元件(1)固定装置包括一夹具(2)，该夹具(2)设置成紧固所述金属元件上端的延伸部，以及保持自由悬挂在钳式夹具下的金属元件，
-位移装置(24、28)由能够沿着悬挂在夹具(2)之下的金属元件(1)，从与所述金属元件上段相对的下段开始，同时移动感应线圈(23)和环形喷头(26)的位移装置组成。
2.根据权利要求1所述的热处理设备，其特征在于：用于固持金属元件(1)的夹具(2)由围绕旋转轴(x)的夹具旋转驱动装置(8)承载，能够对悬挂在夹具(2)下的金属元件产生摆动运动。
3.根据权利要求1或2所述的热处理设备，其特征在于：用于固定金属元件(1)的夹具(2)由根据至少一个平移轴的夹具位移装置承载。
4.根据权利要求3和4所述的热处理设备，其特征在于：围绕旋转轴(x)的夹具(2)旋转驱动装置(8)由根据垂直平移轴(z)和水平平移轴(y)的夹具(2)移动装置(4-7)承载。
5.根据前述任一项权利要求所述的热处理设备，其特征在于：包括围绕垂直轴(z)的夹具(2)旋转驱动装置(9)。
6.根据前述任一项权利要求所述的热处理设备，其特征在于：对于感应线圈(23)在长度方向上，感应线圈(23)的位移装置(24)适配为，使得所述感应线圈的正中横平面的中心至少大体上与线长度方向同轴/其中心处于金属元件(1)的中线Fn的正中面。
7.根据前述任一项权利要求所述的热处理装置，其特征在于：感应线圈(23)和环形喷头(26)分别被由多轴机器人(24、28)组成的位移装置承载。
8.根据前述任一项权利要求所述的热处理设备，其特征在于：包括一多轴机器人(30)，利用夹具(32)卸载热处理后的金属元件(1)。
9.根据前述任一项权利要求所述的热处理设备，其特征在于：用于固持金属元件(1)的夹具(2)由一管状夹具组成，适合于造型并且紧固金属元件(1)的上段，并且延伸进入该上段的轴向延伸部。
10.根据权利要求9所述的热处理设备，其特征在于：管状夹具(2)的外径分别小于感应线圈(23)和环形喷头(26)的内径，适合于使得所述的感应线圈和环形喷头沿着所述管状夹具进行轴向位移。
11.根据前述任一项权利要求所述的管状元件(1)的热处理设备，其特征在于：其包括一冷却液源(33)，被连接以便在所述金属元件的热处理期间将冷却液喷射到金属元件的端段。
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