DE102019205798A1 - Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage - Google Patents
Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019205798A1 DE102019205798A1 DE102019205798.5A DE102019205798A DE102019205798A1 DE 102019205798 A1 DE102019205798 A1 DE 102019205798A1 DE 102019205798 A DE102019205798 A DE 102019205798A DE 102019205798 A1 DE102019205798 A1 DE 102019205798A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- leaf springs
- tracking control
- tactile sensor
- roller bearing
- another
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 22
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 13
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 5
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 241001422033 Thestylus Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
- C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/42—Induction heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
- F16F15/06—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2221/00—Treating localised areas of an article
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F2238/00—Type of springs or dampers
- F16F2238/02—Springs
- F16F2238/022—Springs leaf-like, e.g. of thin, planar-like metal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/30—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage zur Härtung von Wälzlagerlaufbahnen 3 in einem Wälzlagerring 4 umfassend eine Positioniervorrichtung, einen auf der Positioniervorrichtung angeordneten Induktor, einen taktilen Sensor 7 und eine Steuerungselektronik, die dazu ausgebildet ist, die Positioniervorrichtung in Abhängigkeit von Messwerten des taktilen Sensors 7 anzusteuern, wobei der taktile Sensor einen mit einer Wälzlagerlaufbahn 3 in Eingriff bringbaren Tastarm 9 aufweist, der über eine Kreuzführung 10 mit mindestens zwei Messwertaufnehmern 11 gekoppelt ist, um eine Relativverschiebung der Wälzlagerlaufbahn 3 zu dem taktilen Sensor 7 zu detektieren, wobei die Kreuzführung 10 als eine Blattfederführung 12 ausgebildet ist.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage zur Härtung von Wälzlagerlaufbahnen in einem Wälzlagerring.
- Zum Härten von Werkstücken aus Stahl werden diese zunächst stark erhitzt. Dabei wandelt sich das bei Raumtemperatur vorliegende Gefüge in Austenit um, in welchem mehr Kohlenstoff gelöst werden kann als in Ferrit. Weiterhin wird beim Erhitzen Zementit aufgelöst, dessen Kohlenstoff mit dem entstandenen Austenit in Lösung geht. Anschließend wird der heiße Stahl schnell abgeschreckt, so dass dem Kohlenstoff keine Zeit zur Diffusion bleibt und eine Entmischung des Austenits und des Kohlenstoffs ins Ferrit und Zementit unterbunden wird. Das Gitter des Eisens kann nicht in das kubisch-raumzentrierte Ferrit übergehen, es entsteht stattdessen Martensit mit einem tetragonal-verzerrten kubisch-raumzentrierten Gitter, welches durch den Kohlenstoff verspannt ist.
- Wälzlagerlaufbahnen in Wälzlagerringen können im Vorschubbetrieb gehärtet werden. Dabei wird der Wälzlagerring im Vorschubbetrieb an einem Induktor vorbeigeführt, der jeweils einen Umfangsabschnitt der Wälzlagerlaufbahn erhitzt. In Vorschubrichtung hinter dem Induktor ist eine Brause angeordnet, die den erhitzten Abschnitt abschreckt. Nach einem Umlauf des Wälzlagerings ist die Wälzlagerlaufbahn gehärtet.
- Für eine möglichst gleichmäßige Härtung der Laufbahn über den Umfang des Wälzlagerrings, ist es wünschenswert den Abstand zwischen dem Induktor und der Laufbahnoberfläche während des gesamten Härtungsvorgangs konstant zu halten. Da die lokale Erhitzung des Wälzlagerrings durch den Induktor zu Verformungen des Wälzlagerrings führt, treten bei einem während des Umlaufs feststehenden Induktor Schwankungen des Abstands auf, die zu Ungleichmäßigkeiten in der Härtequalität führen.
- Eine aus
DE 972 404 bekannte Möglichkeit kurvenförmigen Bauteile gleichmäßig zu härten, besteht darin, dass ein als wassergekühlter Heizleiter gestalteter Induktor verwendet wird, der beim Vorschub entlang der zu härtenden Fläche mit leichtem Anpressdruck in Berührung mit dem Werkstück steht. Nachteilig ist, dass der Induktor durch den Kontakt mit dem Werkstück stark erhitzt wird und schnell verschleißt. - Es ist daher bekannt, Nachführsteuerungen für Induktionshärteanlagen einzusetzen, die den Induktor während des Härtungsvorganges mit Hilfe einer Positioniervorrichtung der tatsächlichen Position der Wälzlagerlaufbahn so nachführen, dass dieser auf einem im Wesentlichen konstanten Abstand zur Wälzlagerlaufbahn gehalten wird.
- Zur Messung der Position der Wälzlagerlaufbahn können dabei verschiedene Sensortypen zum Einsatz kommen. Optische Sensoren, wie Laser oder Triangulationssensoren können allerdings nicht immer eine zufriedenstellende Nachführung des Induktors gegenüber dem Werkstück gewährleisten, da insbesondere die durch das Abschrecken entstehenden Prozessdämpfe die Genauigkeit solcher nicht taktiler Sensoren beeinträchtigen.
- Daher werden bei bekannten Härteanlagen häufig taktile Sensoren mit einem über eine Kreuzschlittenführung gelagerten Tastarm eingesetzt. Diese Kreuzschlitten beinhalten zwei orthogonal zueinander ausgerichtete Linearführungen, die jeweils einen Schlitten aufweisen, der über ein Gleitlager oder ein Wälzlager gelagert ist. Aufgrund des prinzipbedingt notwendigen taktilen Eingriffs des Sensors mit der Wälzlagerlaufbahn werden die Linearführungen nahe des Induktors angeordnet und sind daher starken Verschmutzungen durch den Prozess, insbesondere durch die eingesetzte Abschrecklösung, ausgesetzt. Diese Verschmutzungen führen zu Funktionseinschränkungen - bis hin zum Ausfall - der Linearführungen, wodurch der Härteprozess stark beeinträchtigt wird und es sogar zu Schäden an dem zu härtenden Wälzlagerring kommen kann. Um dies zu vermeiden, müssen entsprechend kurze Wartungs- und Instandsetzungsintervalle vorgesehen werden.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage zur Härtung von Wälzlagerlaufbahnen in einem Wälzlagerring anzugeben, die genau und zuverlässig arbeitet und einen reduzierten Wartungsaufwand erfordert.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Hierdurch wird eine Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage zur Härtung von Wälzlagerlaufbahnen in einem Wälzlagerring geschaffen, die eine Positioniervorrichtung, einen auf der Positioniervorrichtung angeordneten Induktor, einen taktilen Sensor und eine Steuerungselektronik umfasst. Die Steuerungselektronik ist dazu ausgebildet, die Positioniervorrichtung in Abhängigkeit von Messwerten des taktilen Sensors anzusteuern. Der taktile Sensor weist einen mit einer Wälzlagerlaufbahn in Eingriff bringbaren Tastarm auf, der über eine Kreuzführung mit mindestens zwei Messwertaufnehmern gekoppelt ist, um eine Relativverschiebung der Wälzlagerlaufbahn zu dem taktilen Sensor zu detektieren. Die Kreuzführung der erfindungsgemäßen Nachführsteuerung ist als eine Blattfederführung ausgebildet.
- Durch den Einsatz einer Blattfederführung als Kreuzführung für den Tastarm können die Nachteile der bekannten Kreuzschlittenführungen beseitigt werden. Durch die Blattfederführung wird vorteilhaft auf Gleit- und/oder Rollreibungskontakte von zueinander beweglichen Teilen der Kreuzführung verzichtet. Die Gleit- und Rollreibungskontakte in Kreuzschlittenführungen reagieren besonders empfindlich auf Verschmutzungen und müssen regelmäßig gereinigt werden, damit die Führung nicht blockiert. Blattfedern sind in ihrer Wirkungsweise dagegen völlig unempfindlich gegen Verschmutzungen und können eine zuverlässige Abtastung der Wälzlagerlaufbahn für die Nachführung des Induktors zu jedem Zeitpunkt gewährleisten. Die Kreuzführung ist vorzugsweise so angeordnet, dass Relativverschiebungen in radialer und in axialer Richtung des Wälzlagerrings durch den taktilen Sensor erfassbar sind.
- Vorzugsweise weist die Blattfederführung mindestens zwei erste in ihrer Einfederungsrichtung zueinander beabstandete Blattfedern und mindestens zwei zweite in ihrer Einfederungsrichtung zueinander beabstandete Blattfedern auf, wobei sich die Einfederungsrichtungen der ersten und zweiten Blattfedern kreuzen. Die sich kreuzenden Einfederungsrichtungen der ersten und zweiten Blattfedern ermöglichen es der Blattfederführung der Bewegung des im Eingriff mit der Wälzlagerlaufbahn stehenden Tastarms in 2 Dimensionen, vorzugsweise in radialer und in axialer Richtung des Wälzlagerrings, durch Ein- bzw. Ausfederung der Blattfedern zu folgen. Das Vorsehen von jeweils mindestens zwei zueinander beabstandeten Blattfedern je Richtung erhöht die Torsionssteifigkeit der Kreuzführung. Auf diese Weise wird erreicht, dass jede zweidimensionale Bewegung des Tastarms zuverlässig in eine Ein- oder Ausfederung der ersten und/oder zweiten Blattfedern umgesetzt wird. Der Tastarm kann dabei an den mindestens zwei ersten Blattfedern befestigt sein, wobei die ersten Blattfedern unmittelbar oder über mindestens ein Verbindungselement an den zweiten Blattfedern befestigt sind.
- Die ersten und/oder die zweiten Blattfedern können außenseitig an Rahmenelementen eingespannt sein, die die Beabstandung der Blattfedern zueinander definieren. Die Rahmenelemente dienen der Halterung der Blattfedern und der Übertragung der Einfederungskräfte. Die Rahmenelemente bilden mit den Blattfedern einen vorzugsweise rechteckigen Rahmen. Denkbar sind aber beispielsweise auch trapezförmige oder parallelogrammförmige Anordnungen. Die Rahmenelemente sind vorzugsweise starr im Vergleich zu den Blattfedern ausgebildet.
- Bevorzugt sind mindestens vier erste und mindestens vier zweite in der jeweiligen Einfederungsrichtung zueinander beabstandete Blattfedern vorgesehen, wobei jeweils zwei der ersten und der zweiten Blattfedern durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind und der Tastarm an zwei weiteren der ersten Blattfedern befestigt ist. Durch diese Ausführungsform wird zum einen die Torsionssteifigkeit der Blattfederführung weiter erhöht. Zum anderen werden die beiden Einfederungsrichtungen besser voneinander entkoppelt. Eine Bewegung der zweiten Blattfedern bei einer Einfederung der ersten Blattfedern wird so weitgehend unterdrückt, und umgekehrt.
- Die ersten und die zweiten Blattfedern können in einer gemeinsamen Montageebene ineinander verschachtelt angeordnet sein. Durch die Verschachtelung der beiden Bewegungsachsen können die Abmaße der Kreuzführung reduziert werden.
- Alternativ können die ersten und die zweiten Blattfedern in zwei übereinander liegenden Montageebenen angeordnet sein. Dadurch kann die Montage der Nachführsteuerung vereinfacht werden.
- Vorzugsweise liegt der Abstand der mindestens zwei ersten und/oder der mindestens zwei zweiten Blattfedern zueinander im Verhältnis zu einer Länge des Tastarms im Bereich von 1:2 bis 1:10. Durch ein Längenverhältnis in diesem Bereich kann sichergestellt werden, dass die Blattfederführung eine ausreichende Torsionssteifigkeit aufweist. Auslenkungen des Tastarms quer zu seiner Haupterstreckungsrichtung können dann durch die Blattfederführung in eine lineare Einfederung der Blattfedern umgesetzt werden.
- Die Messwertaufnehmer sind vorzugsweise Wegaufnehmer oder Dehnungsmessstreifen, die die Einfederung der Blattfederführung bestimmen. Als Wegaufnehmer werden vorzugsweise induktive oder kapazitive Wegaufnehmer eingesetzt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist der taktile Sensor auf der Positioniervorrichtung angeordnet. Durch die Befestigung von Induktor und taktilem Sensor auf derselben Positioniervorrichtung ist die Positionierung des Induktors relativ zum taktilen Sensor fixiert. Dadurch kann die Positionierung des Induktors mit einer besonders einfachen Regelstrategie überwacht werden. Als Sollposition wird eine Positionierung von Induktor und taktilem Sensor gegenüber der Wälzlagerlaufbahn vorgegeben, die einer mittleren Einfederung der ersten und zweiten Blattfedern entspricht. Während des Vorschubhärtens wird die Positioniervorrichtung auf diese Sollposition eingeregelt.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
- Figurenliste
-
-
1 zeigt schematisch eine Induktionshärteanlage mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Nachführsteuerung, -
2 zeigt schematisch eine Detailansicht des taktilen Sensors der Nachführsteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach1 , -
3 zeigt schematisch eine Detailansicht der Blattfederführung des taktilen Sensors gemäß2 , -
4 zeigt schematisch in Draufsicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer Blattfederführung einer erfindungsgemäßen Nachführsteuerung. - Ausführungsformen der Erfindung
- In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
- In
1 ist schematisch eine Induktionshärteanlage1 zur Härtung von Wälzlagerlaufbahnen (nicht dargestellt) in einem Wälzlagerring4 mit einer Nachführsteuerung2 gezeigt. Die Induktionshärteanlage1 ist insbesondere geeignet zur Härtung von Wälzlagerlaufbahnen von Großwälzlagern, beispielsweise mit einem Durchmesser von mehr als 800 mm. - Die Induktionshärteanlage
1 umfasst eine Nachführsteuerung2 mit einer Positioniervorrichtung5 , einem auf der Positioniervorrichtung5 angeordneten Induktor6 , einem taktilen Sensor7 und einer Steuerungselektronik8 , die dazu ausgebildet ist, die Positioniervorrichtung5 in Abhängigkeit von Messwerten des taktilen Sensors7 anzusteuern. Wie insbesondere in Zusammenschau mit2 erkennbar ist, weist der taktile Sensor7 einen mit einer Wälzlagerlaufbahn3 in Eingriff bringbaren Tastarm9 auf, der über eine Kreuzführung10 mit mindestens zwei Messwertaufnehmern11 gekoppelt ist, um eine Relativverschiebung der Wälzlagerlaufbahn zu dem taktilen Sensor7 bevorzugt in radialer und in axialer Richtung des Wälzlagerrings4 zu detektieren. Erfindungsgemäß ist die Kreuzführung10 als eine Blattfederführung12 ausgebildet. - Der Wälzlagerring
4 ist in der Induktionshärteanlage1 vorzugsweise auf Rollen20 drehbar gelagert, so dass der Induktor6 bei einem Umlauf des Wälzlagerrings4 die gesamte Laufbahn erhitzt. Die Induktionshärteanlage1 umfasst in Umlaufrichtung hinter dem Induktor6 ferner mindestens eine Abschreckbrause (nicht dargestellt), die den von dem Induktor6 erhitzten Laufbahnabschnitt mit einem Abschreckmedium besprüht, um eine schnelle Abkühlung zu bewirken. - Die induktive Erwärmung der Wälzlagerlaufbahn
3 führt zu Verformungen des Wälzlagerrings4 während des Härtungsprozesses. Diese Verformungen werden durch den taktilen Sensor7 aufgenommen und über Signalleitungen21 an die Steuerungselektronik8 übertragen. Die Steuerungselektronik8 führt die Positionierung des Induktors6 entsprechend der Relativverschiebung von Wälzlagerlaufbahn zu taktilem Sensor7 nach durch Vorgabe von Steuerungssignalen an die Positioniervorrichtung5 über Signalleitungen22 . - Wie in
1 gezeigt, ist der taktile Sensor7 vorzugsweise auf derselben Positioniervorrichtung5 angeordnet, wie der Induktor6 . Die gemeinsame Bewegung von Induktor6 und taktilem Sensor7 erlaubt eine Lageregelung des Induktors6 im Verhältnis zur Wälzlagerlaufbahn3 mit nur einem Sensor. - In
2 ist die Zusammenwirkung von taktilem Sensor7 mit der Wälzlagerlaufbahn3 im Detail dargestellt. Der taktile Sensor7 wird vorzugsweise in Vorschubrichtung hinter dem Induktor6 und der Abschreckbrause angeordnet. Der Tastarm9 des taktilen Sensors7 kann einen Tastkopf18 aufweisen, der mit Taststiften19 ausgestattet ist, die in Kontakt mit der Laufbahn3 gehalten werden. Die Taststifte19 sind vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material, besonders bevorzugt aus einer Keramik hergestellt. - Wie in
2 und3 dargestellt, weist die als Blattfederführung12 ausgebildete Kreuzführung10 vorzugsweise mindestens zwei erste in ihrer EinfederungsrichtungE1 zueinander beabstandete Blattfedern13 ,13.1 ,13.2 und mindestens zwei zweite in ihrer EinfederungsrichtungE2 zueinander beabstandete Blattfedern14 ,14.1 ,14.2 auf, wobei sich die EinfederungsrichtungenE1 ,E2 der ersten und zweiten Blattfedern13 ,14 kreuzen. Vorzugsweise sind die EinfederungsrichtungenE1 ,E2 im Wesentlichen orthogonal zueinander. Die ersten und/oder die zweiten Blattfedern13 ,14 sind außenseitig an Rahmenelementen16 ,17 eingespannt, die die Beabstandung der Blattfedern13 ,14 zueinander definieren. - Die ersten und zweiten Blattfedern
13 ,14 sind während des Betriebs der Induktionshärteanlage1 in der Neutralposition der Laufbahn3 zum taktilen Sensor7 vorzugsweise vorgespannt, um sicherzustellen, dass der Tastarm9 der Relativverschiebung bei Ein- und Ausfederungen folgt. Die Bewegungen des Tastarms9 werden als Federwege der Blattfederführung12 übertragen auf Wegaufnehmer11 . Die Wegaufnehmer11 sind über die Signalleitungen21 mit der Steuerungselektronik8 verbunden. - Denkbar ist aber auch, dass die Einfederung der Blattfederführung
12 über auf den Blattfedern13 ,14 angeordnete Dehnungsmessstreifen erfasst wird. Dadurch kann die Anzahl zueinander beweglicher Teile weiter reduziert werden. - In dem in
1 bis3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Nachführsteuerung jeweils vier erste und vier zweite in der jeweiligen EinfederungsrichtungE1 ,E2 zueinander beabstandete Blattfedern13.1 bis13.4 und14.1 bis14.4 auf, wobei jeweils zwei der ersten Blattfedern13.3 ,13.4 und zwei der zweiten Blattfedern14.3 ,14.4 durch ein Verbindungselement15 miteinander verbunden sind und der Tastarm9 an zwei weiteren der ersten Blattfedern13.1 ,13.2 befestigt ist. Bevorzugt ist der Tastarm9 an zwei innenliegenden ersten Blattfedern13.1 ,13.2 befestigt und das Verbindungselement15 verbindet vorzugsweise die jeweils außenliegenden ersten und zweiten Blattfedern miteinander. - Durch die Ausbildung mit mindestens 4 ersten und/oder zweiten Blattfedern
13 ,14 kann ein Übersetzungsverhältnis zwischen der vom Tastarm zurückgelegten Wegstrecke und der von den Messwertaufnehmern11 gemessenen Wegstrecke vorgesehen werden. Das Übersetzungsverhältnis ist durch die Wahl der Federkonstanten der Blattfedern13.1 ,13.2 ,14.3 ,14.4 , die die Bewegung des Tastarms aufnehmen, im Verhältnis zur Federkonstanten der Blattfedern13.3 ,14.4 , deren Einfederung durch die Messwertaufnehmer11 bestimmbar ist, einstellbar. Insbesondere ist eine unterschiedliche Sensitivität des taktilen Sensors7 für radiale und axiale Relativbewegungen der Wälzlagerlaugbahn3 einstellbar. - Das Verbindungselement
15 ist vorzugsweise starr ausgebildet. Die Blattfedern13.1 bis13.4 und14.1 bis14.4 können jeweils einteilig, oder - wie in2 und3 dargestellt - zweiteilig ausgebildet sein. - Die ersten und die zweiten Blattfedern
13 ,14 können, wie in2 und3 dargestellt, in zwei übereinander liegenden Montageebenen angeordnet sein. In diesem Fall dient das Verbindungselement15 zusätzlich der Verknüpfung beider Montageebenen miteinander. - Vorzugsweise liegt der Abstand der mindestens zwei ersten 13 und/oder der mindestens zwei zweiten Blattfedern
14 zueinander im Verhältnis zu der Länge des Tastarms im Bereich von 1:2 bis 1:10. -
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die ersten und die zweiten Blattfedern13 ,14 in einer Montageebene ineinander verschachtelt angeordnet sind. Durch die Verschachtelung kann die Bauhöhe der Blattfederführung verringert werden. - In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Tastarm
9 an zwei ersten Blattfedern13.1 ,13.2 befestigt und die ersten Blattfedern13.1 ,13.2 sind über die Rahmenelemente16 als Verbindungselement an den zweiten Blattfedern14.1 ,14.2 befestigt. - Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel entsprechend.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Induktionshärteanlage
- 2
- Nachführsteuerung
- 3
- Wälzlagerlaufbahn
- 4
- Wälzlagerring
- 5
- Positioniervorrichtung
- 6
- Induktor
- 7
- taktiler Sensor
- 8
- Steuerungselektronik
- 9
- Tastarm
- 10
- Kreuzführung
- 11
- Messwertaufnehmer
- 12
- Blattfederführung
- 13, 13.1-13.4
- erste Blattfedern
- 14, 14.1-14.4
- zweite Blattfedern
- 15
- Verbindungselement
- 16, 17
- Rahmenelemente
- 18
- Tastkopf
- 19
- Taststift
- 20
- Rollen
- 21, 22
- Signalleitung
- E1, E2
- Einfederungsrichtung
- 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 972404 [0005]
Claims (10)
- Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage (1) zur Härtung von Wälzlagerlaufbahnen (3) in einem Wälzlagerring (4) umfassend eine Positioniervorrichtung (5), einen auf der Positioniervorrichtung (5) angeordneten Induktor (6), einen taktilen Sensor (7) und eine Steuerungselektronik (8), die dazu ausgebildet ist, die Positioniervorrichtung (5) in Abhängigkeit von Messwerten des taktilen Sensors (7) anzusteuern, wobei der taktile Sensor (7) einen mit einer Wälzlagerlaufbahn (3) in Eingriff bringbaren Tastarm (9) aufweist, der über eine Kreuzführung (10) mit mindestens zwei Messwertaufnehmern (11) gekoppelt ist, um eine Relativverschiebung der Wälzlagerlaufbahn (3) zu dem taktilen Sensor (7) zu detektieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzführung (10) als eine Blattfederführung (12) ausgebildet ist.
- Nachführsteuerung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfederführung (12) mindestens zwei erste in ihrer Einfederungsrichtung (E1) zueinander beabstandete Blattfedern (13, 13.1, 13.2) und mindestens zwei zweite in ihrer Einfederungsrichtung (E2) zueinander beabstandete Blattfedern (14, 14.1, 14.2) aufweist und sich die Einfederungsrichtungen (E1, E2) der ersten und zweiten Blattfedern (13, 14) kreuzen. - Nachführsteuerung nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Tastarm (9) an den mindestens zwei ersten Blattfedern (13.1, 13.2) befestigt ist und die ersten Blattfedern (13.1, 13.2) unmittelbar oder über mindestens ein Verbindungselement (15) an den zweiten Blattfedern (14.1, 14.2) befestigt sind. - Nachführsteuerung nach
Anspruch 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Blattfedern (13, 14) außenseitig an Rahmenelementen (16, 17) eingespannt sind, die die Beabstandung der Blattfedern (13, 14) zueinander definieren. - Nachführsteuerung nach einem der
Ansprüche 2 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier erste und mindestens vier zweite in der jeweiligen Einfederungsrichtung (E1; E2) zueinander beabstandete Blattfedern (13.1-13.4;14.1-14.4) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei der ersten und der zweiten Blattfedern (13.1-13.4; 14.1-14.4) durch ein Verbindungselement (15) miteinander verbunden sind und der Tastarm (9) an zwei weiteren der ersten Blattfedern (13.1-13.4) befestigt ist. - Nachführsteuerung nach einem der
Ansprüche 2 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Blattfedern (13, 14) in einer Montageebene ineinander verschachtelt angeordnet sind. - Nachführsteuerung nach einem der
Ansprüche 2 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Blattfedern (13, 14) in zwei übereinander liegenden Montageebenen angeordnet sind. - Nachführsteuerung nach einem der
Ansprüche 2 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der mindestens zwei ersten (13) und/oder der mindestens zwei zweiten Blattfedern (14) zueinander im Verhältnis zu einer Länge des Tastarms im Bereich von 1:2 bis 1:10 liegt. - Nachführsteuerung nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertaufnehmer (11) Wegaufnehmer oder Dehnungsmessstreifen sind, die die Einfederung der Blattfederführung (12) bestimmen. - Nachführsteuerung nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Sensor (7) auf der Positioniervorrichtung (5) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019205798.5A DE102019205798A1 (de) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019205798.5A DE102019205798A1 (de) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019205798A1 true DE102019205798A1 (de) | 2020-10-29 |
Family
ID=72839686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019205798.5A Pending DE102019205798A1 (de) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019205798A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021125307A1 (de) | 2021-09-29 | 2023-03-30 | Sms Elotherm Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme und zum Antrieb mindestens eines im Wesentlichen ringförmigen Werkstücks in einer Bearbeitungsanlage sowie entsprechendes System |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE972404C (de) * | 1944-05-13 | 1959-07-16 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum fortschreitenden induktiven Oberflaechenhaerten von kurvenfoermig verlaufenden Werkstueckflaechen |
DE1953744A1 (de) * | 1969-10-24 | 1971-05-06 | Elphiac Sa | Einrichtung zum Positionieren einer zu haertenden Oberflaeche |
DE3725205A1 (de) * | 1987-07-30 | 1989-02-09 | Zeiss Carl Fa | Tastkopf fuer koordinatenmessgeraete |
US5119568A (en) * | 1987-01-15 | 1992-06-09 | Fidia S.P.A. | Feeler device, particularly for copying machines |
DE4318741A1 (de) * | 1993-06-05 | 1994-12-08 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Mehrkoordinaten-Tastkopf |
EP1215941A2 (de) * | 2000-12-12 | 2002-06-19 | EFD Induction GmbH | Oberflächenvergüten metallischer Werkstücke durch induktive Wärmebehandlung mit Vermessung der räumlichen Position |
-
2019
- 2019-04-23 DE DE102019205798.5A patent/DE102019205798A1/de active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE972404C (de) * | 1944-05-13 | 1959-07-16 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum fortschreitenden induktiven Oberflaechenhaerten von kurvenfoermig verlaufenden Werkstueckflaechen |
DE1953744A1 (de) * | 1969-10-24 | 1971-05-06 | Elphiac Sa | Einrichtung zum Positionieren einer zu haertenden Oberflaeche |
US5119568A (en) * | 1987-01-15 | 1992-06-09 | Fidia S.P.A. | Feeler device, particularly for copying machines |
DE3725205A1 (de) * | 1987-07-30 | 1989-02-09 | Zeiss Carl Fa | Tastkopf fuer koordinatenmessgeraete |
DE4318741A1 (de) * | 1993-06-05 | 1994-12-08 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Mehrkoordinaten-Tastkopf |
EP1215941A2 (de) * | 2000-12-12 | 2002-06-19 | EFD Induction GmbH | Oberflächenvergüten metallischer Werkstücke durch induktive Wärmebehandlung mit Vermessung der räumlichen Position |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021125307A1 (de) | 2021-09-29 | 2023-03-30 | Sms Elotherm Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme und zum Antrieb mindestens eines im Wesentlichen ringförmigen Werkstücks in einer Bearbeitungsanlage sowie entsprechendes System |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102015122154B4 (de) | Vorrichtung zur Feststellung externer magnetischer Streufelder auf einen Magnetfeldsensor | |
DE102017106425A1 (de) | Von einem Koordinatenmessgerät verfahrbare Vorrichtung zum Positionieren eines Messinstruments bezüglich eines Werkstücks | |
DE3728313C2 (de) | ||
CH688180A5 (de) | Messeinrichtung zur Walzspaltregelung. | |
DE102016123010A1 (de) | Messvorrichtung, Messanordnung und Verfahren zur Ermittlung von Messsignalen während einer Eindringbewegung eines Eindringkörpers in eine Oberfläche eines Prüfkörpers | |
DE102015208444A1 (de) | Sensoranordnung zur Detektion einer Bewegungsrichtung wenigstens eines Wälzkörpers sowie ein Wälzlager mit der Sensoranordnung | |
EP0348340B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung des Achsverlaufes eines langgestreckten, zylindrischen Körpers | |
EP1502700A1 (de) | Messsystem | |
DE102019205798A1 (de) | Nachführsteuerung für eine Induktionshärteanlage | |
WO2017174275A1 (de) | Führungswagen mit verformungssensor am laufbahnelement | |
EP2092991A2 (de) | Biegegesenk für eine Biegepresse, insbesondere Abkantpresse | |
DE102017201230A1 (de) | Linearbewegungsvorrichtung mit Lebensdauerüberwachung | |
DE102013219487A1 (de) | Koordinatenmessgerät und Verfahren zur Vermessung eines Werkstücks mit einer Führung der Versorgungskabel einer Pinole zur Vermeidung von parasitären Kräften | |
DE19713688B4 (de) | Wälzlager mit einer Wegmeßeinrichtung | |
DE102009009996A1 (de) | Vorrichtung zur Härteprüfung von Werkstücken | |
EP2017583B1 (de) | Längenmesseinrichtung | |
DE2238509A1 (de) | Hydraulische presse und verfahren zu ihrem betrieb | |
EP2894448B1 (de) | Vorrichtung zur Erfassung des Zustands eines Maschinenelements | |
DE102016204314A1 (de) | Linearbewegungsvorrichtung mit flächigem Dehnungssensor | |
DE202016000094U1 (de) | Richtpresse zum Richten von Rundlauf- oder Geradheitsfehlern an lang gestreckten Werkstücken mit mindestens einem Wendelbereich, wie an Förderschnecken, insbesondere an Extruderschnecken | |
EP0767016A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen von Radien bei Biegeteilen | |
EP1206981A2 (de) | Mehrwalzengerüst | |
DE102010006505A1 (de) | Koordinatenmessgerät mit passivem Dreh-Schwenk-Mechanismus | |
DE19753028A1 (de) | Meßwagen für rotationssymmetrische Körper | |
EP3825645B1 (de) | Vorrichtung zum erfassen einer verbindungsstelle an einem aus einer vielzahl von miteinander verbundenen strangabschnitten bestehenden flexiblen materialstrang |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: THYSSENKRUPP ROTHE ERDE GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: THYSSENKRUPP AG, 45143 ESSEN, DE; THYSSENKRUPP ROTHE ERDE GMBH, 44137 DORTMUND, DE Owner name: THYSSENKRUPP AG, DE Free format text: FORMER OWNERS: THYSSENKRUPP AG, 45143 ESSEN, DE; THYSSENKRUPP ROTHE ERDE GMBH, 44137 DORTMUND, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings |