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Vorrichtung zum induktiven Erhitzen von Werkstücken Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Erhitzen von Werkstücken, die in stetiger
Aufeinanderfolge durch einen langgestreckten, mehrere Werkstücke zugleich aufnehmenden
Induktor schrittweise derart hindurchbefördert werden, daß nach dem Austritt und
der Entfernung eines Werkstücks sich die übrigen Werkstücke um ein kurzes Stück
rückwärts bewegen.
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Derartige Vorrichtungen werden bekanntlich zum Erwärmen von Abschnitten
aus verschiedenen Werkstoffen verwendet, wobei es sich um ein Weichglühen oder auch
um ein Erwärmen auf Schmiedetemperatur handeln kann, an das sich die Weiterverarbeitung
beispielsweise in einer Schmiedepresse unmittelbar anschließt.
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Für derartige Zwecke ist es bekannt, einen langgestreckten Induktor
senkrecht anzuordnen und ihm die einzelnen Werkstücke von unten her zuzuführen,
wobei im Innern des Induktors eine Säule aus Werkstücken steht, die nach oben hin
stetig zunehmende Temperaturen aufweisen. Das oberste Werkstück wird, nachdem es
die benötigte Endtemperatur erreicht hat, nach oben durch Anheben der gesamten Säule
herausbefördert und seitlich abgeführt. Für die Zufuhr frischer Werkstücke befindet
sich bei der bekannten Vorrichtung am unteren Ende ein Stößel, dem im Arbeitstakt
jeweils ein frisches Werkstück zugeführt wird, das er anhebt, bis es den Stapel
der im Induktor befindlichen Werkstücke erreicht. Beim weiteren Aufwärtsbewegen
des Stößels wird die gesamte Werkstücksäule nach oben transportiert, und seitlich
unterhalb des Induktors angeordnete Klemmbacken verriegeln, wenn der Stößel wieder
nach unten gegangen ist, das unterste Werkstück und damit die ganze Werkstücksäule.
Bei dieser bekannten Vorrichtung wird also die Gesamtheit der Werkstücke schrittweise
durch den Induktor hindurchbefördert, und bei jedem Schritt wird am oberen Ende
ein Werkstück frei, so daß es entfernt werden kann; dann aber senkt sich die gesamte
Werkstücksäule um ein kurzes Stück, bis die am unteren Ende angeordneten Klemrnbacken
ein weiteres Absinken der Werkstücksäule verhindern.
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Diese bekannte Vorrichtung weist aber den Nachteil auf, daß der langgestreckte,
senkrecht angeordnete Induktor eine erhebliche Kaminwirkung besitzt.
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Die Erwärmung der Werkstücke im Induktor hat eine entsprechende Erwärmung
der zwischen den Werkstücken und der Induktorinnenwand befindlichen Luft zur Folge,
die demnach aufsteigt und hierbei besonders die oberen, schon stärker erwärmten
Werkstücke intensiv bestreicht. Diese werden also eine starke Zunderbildung zeigen.
Nachteilig ist weiterhin,
daß eine senkrechte Anordnung des Induktors vielfach Schwierigkeiten
bereitet, da sie eine nicht unbeträchtliche Bauhöhe bedingt und solche induktiven
Erhitzungsvorrichtungen häufig in eine Transferstraße eingefügt werden sollen, wofür
sich ein senkrechter Induktor sehr schlecht eignet. Diese Schwierigkeiten werden
durch die Erfindung vermieden.
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Es ist auch bereits eine ähnliche Vorrichtung zum induktiven Erhitzen
von Werkstücken bekannt, die mit einem waagerecht angeordneten Induktor versehen
ist, wobei aber der Induktor nicht so ausgebildet ist, daß er mehrere Werkstücke
gleichzeitig aufnehmen kann. Eine solche Möglichkeit wird aber vielfach angestrebt,
um eine hohe Leistung, d. h. einen zahlenmäßig großen Ausstoß zu erzielen, da Induktionserhitzungsvorrichtungen,
die nur je ein Werkstück aufzunehmen in der Lage sind, zu große Zeitverluste durch
das Ein- und Ausbringen des Werkstücks verursachen, wenn große Mengen zu bewältigen
sind.
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Weiterhin ist auch eine Vorrichtung zum induktiven Erhitzen von metallischen
Werkstücken bekannt, bei der sich langgestreckte Werkstückträger durch die Induktionsspule
hindurchziehen. Auf diese Träger wird jeweils ein Werkstück aufgelegt und durch
Längsverschieben des Trägers in den Wirkungsbereich des Induktors gebracht. Diese
bekannte Bauart weist den Nachteil auf, daß eine erhebliche Baulänge benötigt wird;
außerdem ist auch bei ihr nur die Bearbeitung jeweils eines einzigen Werkstücks
vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft diesen bekannten Vorrichtungen zum induktiven
Erhitzen von Werkstücken gegenüber eine solche, bei der die Werkstücke unmittelbar
hintereinander durch einen langgestreckten, mehrere Werkstücke zugleich aufnehmenden
und im wesentlichen waagerecht angeordneten Induktor
schrittweise
derart hindurchbefördert werden, daß nach dem Austritt und der Entfernung durch
einen angetriebenen Stößel eines Werkstücks sich die übrigen Werkstücke um ein kurzes
Stück rückwärts bewegen.
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Gemäß der Erfindung ist eine sich durch den Induktor hindurch erstreckende,
zweckmäßig wassergekühlte Gleitbahn für die Werkstücke in an sich bekannter Weise
in ihrer Längsrichtung verschiebbar vorgesehen, und zur Betätigung der Gleitbahn
und des Stößels dient ein im Erwärmungstakt arbeitender Antrieb, der jeweils zunächst
die Gleitbahn bis zum Austritt eines Werkstücks aus dem Induktor verschiebt und
danach mit dem Stößel die auf der Gleitbahn liegenden Werkstücke bis zum Abkippen
des äußersten Werkstücks von der Gleitbahn auf eine Aufnahme oder ein Fördermittel
vorwärts bewegt.
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Mit einer derart ausgebildeten Vorrichtung lassen sich die Werkstücke
in ununterbrochener Aufeinanderfolge durch die Induktionsspule hindurchbefördem,
wo ihnen die gewünschte Wärmebehandlung zuteil wird. Es ergibt sich also eine hohe
Leistung, und durch die besondere Ausbildung der Gleitbahn wird erreicht, daß nach
dem Abkippen eines fertig behandelten Werkstücks das nächste, das bereits annähernd
auf die gewünschte Endtemperatur gebracht wurde, wieder voll in den Wirkungsbereich
der Induktionsspule zurückbefördert wird und gleichmäßig auf die erforderliche Temperatur
gebracht werden kann, ehe es seinerseits auf die Aufnahme oder das Fördermittel
transportiert wird.
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Die Gleitbahn kann hierbei aus einem Schienensystem bestehen, das
aus nichtmagnetischen wärmebeständigen Stahlrohren oder Blechen aufgebaut ist, und
zwecks Bekämpfung der Abnutzung können auf diese Bleche oder Rohre auch oxydkeramische
Überzüge aufgespritzt oder Leisten ähnlicher Eigenschaften aufgeschweißt werden.
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Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird ein allein
auf den Stößel einwirkender Antrieb verwendet, und die Gleitbahn ist leicht verschiebbar
sowie einer Rückstellkraft ausgesetzt, die von einer Federanordnung stammen kann
und die Gleitbahn ständig in ihrer Ruhestellung zu halten strebt. Hierbei ist eine
wesentliche Vereinfachung des Antriebs erzielt, da dieser nur noch den Stößel betätigen
muß. Im Anfang der Stößelbewegung nehmen nämlich die im Induktor befindlichen Werkstücke
infolge der erheblichen Reibung die Gleitbahn mit, wobei die Federanordnung gespannt
wird, und erst nach Beendigung des zugelassenen Gleitbahnhubes bewirkt die weitere
Bewegung des Stößels, daß sämtliche im Induktor befindlichen Werkstücke auf der
Gleitbahn verschoben werden. Ist diese Verschiebung etwa gleich der halben Werkstücklänge
geworden, so kann sich das heißeste Werkstück auf den Gleitschienen nicht mehr halten,
da es deren Ende nunmehr um seine halbe Länge überragt, und es kippt daher auf eine
darunterliegende Aufnahme oder ein Fördermittel ab. Geht jetzt der Stößel rückwärts,
so treibt die gespannte Federanordnung die Gleitbahn mit den daraufliegenden Werkstücken
wieder zurück, und der Hub der Gleitbahn ist so eingestellt, daß bei Beendigung
dieser Rückwärtsbewegung das nunmehr am äußeren Ende befindliche Werkstück sich
wieder voll im Wirkungsbereich des Induktors befindet.
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Zweckmäßig kann es sein, die Vorrichtung zum induktiven Erhitzen
schwenkbar auszugestalten, so
daß der Induktor, die Gleitbahn und der Stößel etwas
schräg gegenüber der Waagerechten eingestellt werden können. Bekanntlich ist die
Reibung der Werkstücke insbesondere wenn diese bereits eine höhere Temperatur aufweisen,
recht erheblich, und mit einer solchen Schrägstellung der Gleitbahn kann daher der
Kraftaufwand verringert werden, den der Stößel auf die Werkstücke ausüben muß.
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Da derartige Induktionserhitzer des öfteren auf andere Werkstückabmessungen
umgestellt werden müssen, ist es von Vorteil, wenn der Hub des Stößels und gegebenenfalls
auch der Hub der Gleitbahn einstellbar sind. Dabei muß der Hub der Gleitbahn gerade
so groß gewählt werden, daß das auf ein austretendes Werkstück folgende, noch nicht
ganz die Endtemperatur aufweisende Werkstück wieder bis in den Wirkbereich des Induktors
zurückbefördert wird, und der Hub des Stößels ist der Werkstücklänge anzupassen,
wobei gegebenenfalls auch noch der Gleitbahnhub zu berücksichtigen ist.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Induktionserhitzer in der Seitenansicht,
wobei der Induktor im Schnitt dargestellt ist, Fig. 2 eine Stirnansicht des Induktionserhitzers
nach Fig. 1, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Erhitzers nach Fig. 1,
bei der sich die Werkstücke in der Ruhelage befinden, Fig. 4 den Erhitzer gemäß
Fig. 3 mit in die andere Endlage bewegter Gleitbahn und Fig. 5 den Erhitzer nach
Fig. 3 mit bis zum Abkippen des äußersten Werkstücks verschobener Werkstücksäule.
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Bei dem Induktionserhitzer nach Fig. 1 ist auf einem Grundgestell
1 ein im Schnitt dargestellter Induktor 2 befestigt, dessen Achse waagerecht liegt
und durch den sich eine Gleitbahn 3 hindurch erstreckt, die aus zwei wassergekühlten,
parallel verlaufenden Rohren besteht. Jedes Rohr ist auf einer längs verschiebbaren
Schiene 4 befestigt, und die Gleitbahn kann daher in ihrer Längsrichtung verschoben
werden. Auf dem Grundgestell ist ferner ein Stößel 5 für den Werkstücktransport
befestigt, und das Gestell enthält außerdem einen in seinen Einzelheiten nicht näher
dargestellten Antrieb 6, der für die notwendige Bewegung einerseits des Stößels
5, andererseits der Gleitbahn 3 sorgt. Eine Zuführeinrichtung in Form einer geneigten
Rinne führt dem Induktor nach Bedarf frische Werkstücke zu, die nacheinander auf
das aus dem Induktor herausragende freie Ende der Gleitbahn 3 gelangen. Auf der
letzteren durchwandern die Werkstücke 8 in stetiger Aufeinanderfolge den Induktor
2, um am anderen Ende über eine Abrutschrinne 9 ihrer weiteren Verwendung zugeführt
zu werden.
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Im Betrieb werden die Werkstücke 8 schrittweise durch den Induktor
hindurchbefördert, und zwar nimmt der Antrieb 6, sobald das ganz rechts liegende
Werkstück 8 seine Endtemperatur erreicht hat, eine Verschiebung der Gleitbahn3 nach
rechts vor, die die äußere Stirnfläche des heißesten Werkstücks bis an die Austrittskante
des Induktors 2 gelangen läßt.
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In dieser Stellung verharrt die Gleitbahn; jetzt setzt sich der Stößel
5 in Bewegung und schiebt die auf der Gleitbahn liegende Reihe von Werkstücken 8
nach rechts. Ist das heißeste Werkstück 8 zur Hälfte aus dem Induktor herausgeschoben,
so vermag es sich
auf der Gleitbahn nicht länger zu halten und kippt
abwärts, wobei es in die Abrntschrinne 9 gelangt. Der Stößel 5 wird vom Antrieb
6 jetzt wieder zurückgeschoben, und im Anschluß daran wird die Gleitbahn 3 wieder
in ihre in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung zurückbewegt. Hierbei gelangen die auf
der Gleitbahn befindlichen Werkstücke in die dargestellte Lage innerhalb des Induktors,
so daß das jetzt am Ende der Gleitbahn befindliche Werkstück 8 voll der Einwirkung
des Induktors ausgesetzt ist.
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Um ein ungestörtes Abkippen des die Endtemperatur aufweisenden Werkstücks
zu gewährleisten, ist die Gleitbahn am Ende des Induktors zweckentsprechend geformt.
Hierzu sind (vgl. auch Fig. 2) die Rohre der Gleitbahn etwa bis zur Induktormitte
hochgeführt und dabei gleichzeitig auseinandergebogen, so daß ein vorwärts geschobenes
Werkstück zwischen den hochgebogenen Rohrschenkeln hindurch auf die Abrutschrinne
kippen kann.
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Eine vereinfachte Ausführungsform des Induktionserhitzers nach der
Erfindung ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Hierbei wurden die gleichen Bezugszeichen
wie bei Fig. 1 und 2 benutzt, soweit damit die gleichen Teile bezeichnet werden
sollen.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Gleitbahn 3 ohne Verbindung mit
dem Antrieb 6 lediglich längsverschiebbar gelagert und wird durch eine Feder 10
vorgespannt, so daß sie stets die in dieser Figur dargestellte Ruhelage einzunehmen
bestrebt ist. Dabei sind die Schienen 4 mit als Anschlag dienenden Nasen 11, 12
versehen, die den Hub der Gleitbahn begrenzen.
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Der Antrieb 6 wirkt nur noch auf den Stößel 5, der bei seiner Verschiebung
nach rechts einen Druck auf die im Induktor 2 befindlichen Werkstücke 8 ausübt.
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Hat bei dieser Ausführungsform der Erfindung das dem Ausstoßende
benachbarte Werkstück 8 seine Endtemperatur erreicht, so setzt sich der Stößel 5
in Bewegung und befördert die Werkstücke 8 nach rechts. Infolge der Reibung zwischen
den Werkstükken und den Rohren der Gleitbahn 3 wird die letztere hierbei mitgenommen
und spannt die Feder 10. Diese Maßnahme findet ihr Ende, sobald der Anschlag 12
zur Wirkung kommt, und diese Stellung ist in Fig. 4 abgebildet. Wie man sieht, ist
hierbei das seine Endtemperatur aufweisende Werkstück 8 gerade bis zur Mündung des
Induktors 2 gewandert, und bei der weiteren Bewegung des Stößels 5 sind die Werkstücke
8 gezwungen, sich auf der Gleitbahn nach rechts zu bewegen. Dies bedeutet, daß das
äußerste Werkstück 8 auf der stillstehenden Gleitbahn 3 sich nach rechts verschiebt
und zwischen die nach oben gekröpften Schenkel der Gleitbahnrohre tritt. Sobald
sein Schwerpunkt über die Knickstelle, an der die Rohre nach oben gekröpft würden,
hinaus gelangt, erfährt es keine Unterstützung mehr und kippt auf die Abrutschrinne
9. Der Stößel 5 führt aber seine Bewegung nach rechts noch zu Ende bis in die in
Fig. 5 gezeigte Lage. Hier ist das abgekippte Werkstück 8 völlig frei von der Gleitbahn
und tritt seinen Weg in die Abrutschrinne 9 an.
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Bewegt sich jetzt der Stößel 5 wieder rückwärts, so wird die Gleitbahn
3 mit den daraufliegenden Werkstücken8 durch die gespannte FederlO ebenfalls nach
links bewegt, so daß das vorderste Werkstück 8
am Stößel 5 anliegen bleibt, bis der
Anschlag 11 wieder wirksam wird. Dann hat die Gleitbahn mit den Werkstücken wieder
die Stellung nach Fig. 3 erreicht, und nur der Stößel 5 bewegt sich noch weiterhin
nach links, bis er seine Ruhestellung einnimmt. Auf nicht näher dargestellte Weise
gelangt dann ein frisches Werkstück aus der Zufuhrrinne 7 auf die Gleitbahn 3.
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Nach Ablauf der Zeit, die erforderlich ist, um das nunmehr in der
Zeichnung ganz rechts liegende Werkstück auf seine Endtemperatur zu bringen, wiederholt
sich der soeben beschriebene Vorgang.