DE102016010888A1 - Verfahren zum Überwachen des Härteprozesses in einer Induktionshärtemaschine - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Überwachen des Härteprozesses in einer Induktionshärtemaschine (1) mit einer Maschinensteuerung (9) und einer Schreib-Leseeinheit (16), mit einem Viskosimeter (14) wobei Werkstücke (2) mit einem Induktor (5) erhitzt und anschließend mit einem Abkühlmedium (12) abgeschreckt werden, wobei der Induktor (5) ein Speichermedium (18) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten: a. Auslesen des Speichermediums (18) mit der Schreib-Leseeinheit (16) vor Produktionsstart und Vergleich der Zustandsdaten mit Sollwerten b. Erwärmen der Werkstücke (2) bei gleichzeitigem Messen der Induktorfußspannung US und vergleichen mit vorgegebenen Sollwerten c. Abkühlen der Werkstücke (2) mit dem Abkühlmedium (12) bei gleichzeitigem Messen der Viskosität des Abkühlmediums (12) mit dem Viskosimeter (14) und vergleichen mit vorgegebenen Sollwerten

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Härteprozesses in einer Induktionshärtemaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei solchen Härteanlagen werden Werkstücke mittels einer Induktionsspule erhitzt und anschließend abgeschreckt. Im Stand der Technik ist es bekannt, die Funktion einzelner Aggregate zu überwachen. Z. B. zeigt die DE 2 322 720 A eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Induktionshärteanlage. Dabei wird die der Härteanlage zugeführte Wärmemenge als elektrische Energie ermittelt, indem der Induktionsspannung und dem Induktionsstrom proportionale Spannungen einem Multiplizierer aufgeschaltet werden. Weil die zugeführte Leistung sich während der Heizphase verändert, wird sie über die Aufheizzeit integriert. Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Multiplizierers mit dem Eingang eines Integrators verbunden. Mit dem Ausgabewert der Schaltungsanordnung können unter anderem Rückschlüsse auf Härtetemperatur, Erwärmungstiefe oder auf den Wirkungsgrad des Induktors geschlossen werden. Ein Nachteil besteht bei geregelten Härteeinrichtungen darin, dass bestimmte Fehler, beispielsweise im Schwingkreis des Wechselstromgenerators, nicht detektiert werden können, weil sie von der Regelung kompensiert werden.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum vollumfänglichen Überwachen einer Induktionshärtemaschine aufzuzeigen, welche die Nachteile im Stand der Technik nicht aufweist.
• Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung werden neben elektrisch und mechanisch ausgeführten Überwachungsmodulen zusätzlich überwacht:
• – die Induktorfußspannung
• – die Art und der Zustand des Induktors
• – die Qualität des eingesetzten Abschreckmittels
• Mit einem derartigen Verfahren kann die Prozesssicherheit für Induktionshärtemaschinen deutlich verbessert werden.
• Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
• 1 zeigt eine Induktionshärtemaschine in schematischer Darstellung
• 2 zeigt einen Induktor in vergrößerter Darstellung
• In 1 ist eine Induktionshärtemaschine 1 schematisch dargestellt. Das Werkstück 2 ist im Arbeitsraum 14 der Induktionshärtemaschine 1 in einer aus einer Werkstückspindel 3 und einem Reitstock 4 bestehenden Werkstückhaltevorrichtung rotatorisch antreibbar aufgenommen. Ein Induktor 5 ist auf einem Schlitten 6 an einem Fahrständer 7 in vertikaler Richtung (Z-Achse) beweglich geführt. Der Fahrständer 7 ist in horizontaler Richtung (X-Achse) verfahrbar. Die Stromversorgung ist zusammen mit einer Maschinensteuerung 9 einem Schaltschrank 8 untergebracht und ist über das Hochstromkabel 17 mit dem Induktor 5 verbunden. Oberhalb des Induktors 5 ist eine Sprühdüse 11 angeordnet, aus welcher beim Abschrecken der Werkstücke 2 ein Abkühlmedium 12 austritt. Das Abkühlmedium 12 wird in einem Auffangbehälter 13 aufgefangen und von dort mit einer Pumpe 15 zur Sprühdüse 11 gefördert. Die Qualität des Abkühlmediums 12 wird fortlaufend mit einem Viskosimeter 14 überprüft. Die dabei ermittelten Messwerte werden über eine nicht dargestellte Verbindung zur Maschinensteuerung 9 übertagen und mit Sollwerten verglichen. Bisher war es üblich die Viskosität durch Messen des Lichtbrechungsindex zu kontrollieren. Dieses Messverfahren hat jedoch den Nachteil, dass der Anteil an unter Licht- und Wärmeeinfluss zerbrochenen Polymerketten nicht ermittelt werden kann. Vorteilhaft wird die Viskosität im Viskosimeter 14 mit Hilfe von Ultraschall gemessen. Dieses Messverfahren gibt auch Aufschluss über den Zustand der Polymerketten.
• Die 2 zeigt einen Induktor 5 in vergrößerter Darstellung. Während der induktiven Erwärmung kann am Induktor 5 die Induktorfußspannung U_S gemessen werden. Diese elektrische Kenngröße steht in direktem Zusammenhang mit dem unmittelbar erzeugten magnetischen Fluss und verändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Werkstücks. Unterschiedliche Fehlerfaktoren, z. B. falscher Werkstoff oder Beladung mit falscher Werkstückgeometrie usw. haben direkten Einfluss auf das Magnetfeld des Induktors und können detektiert werden. Ferner ist am Induktor 5 ein Speichermedium 18, vorzugsweise ein RFID-Chip angebracht. Darin sind z. B. Informationen über den Zustand des Werkzeugs enthalten, die vor Produktionsstart mit einer Schreib-Leseeinheit 16 in der Härtemaschine 1 ausgelesen werden. Ebenso können wichtige Leistungsdaten wie die verbleibende Standzeit oder anstehende Wartungsintervalle ausgelesen und zwischengespeichert werden. Bei etwaigen Werkzeugmängeln oder Fehlern startet der Prozess nicht mehr. Ebenso können Informationen über Fertigungstoleranzen des Werkzeugs (Induktor) mitgegeben werden um die Achse bei Bedarf selbständig nachzustellen. Nach Abschluss des Prozesses wird das Speichermedium 18 mit neuen Informationen beschrieben.
• Bezugszeichenliste

1

Induktionshärtemaschine

2

Werkstück

3

Werkstückspindel

4

Reitstock

5

Induktor

6

Schlitten

7

Fahrständer

8

Schaltschrank

9

Maschinensteuerung

10

Arbeitsraum

11

Sprühdüse

12

Abkühlmedium

13

Auffangbehälter

14

Viskosimeter

15

Pumpe

16

Schreib-Leseeinheit

17

Hochstromkabel

18

Speichermedium

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 2322720 A [0001]

Claims (4)

1. Verfahren zum Überwachen des Härteprozesses in einer Induktionshärtemaschine (1) mit einer Maschinensteuerung (9) und einer Schreib-Leseeinheit (16), mit einem Viskosimeter (14) wobei Werkstücke (2) mit einem Induktor (5) erhitzt und anschließend mit einem Abkühlmedium (12) abgeschreckt werden, wobei der Induktor (5) ein Speichermedium (18) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten: a. Auslesen des Speichermediums (18) mit der Schreib-Leseeinheit (16) vor Produktionsstart und Vergleich der Zustandsdaten mit Sollwerten b. Erwärmen der Werkstücke (2) bei gleichzeitigem Messen der Induktorfußspannung U_S und vergleichen mit vorgegebenen Sollwerten c. Abkühlen der Werkstücke (2) mit dem Abkühlmedium (12) bei gleichzeitigem Messen der Viskosität des Abkühlmediums (12) mit dem Viskosimeter (14) und vergleichen mit vorgegebenen Sollwerten
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktorfußspannung U_S im Verfahrensschritt b. fortlaufend gemessen wird
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität im Verfahrensschritt c. fortlaufend gemessen wird
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (18) nach dem Verfahrensschritt c. mit aktuellen Informationen beschrieben wird.

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