-
Mittelfrequenz-Induktions-Erwärmungsmaschine für Metall-, insbesondere
Stahlstangen und -rohre Die Erfindung bezieht sich auf eine Mittelfrequenz-Induktions-Erwärmungsmaschine
für Metall-, insbesondere Stahlstangen und -rohre zur gleichzeitigen Erwärmung von
mehreren Werkstücken in einem einen länglichen wirksamen Hohlraum aufweisenden Induktor
mit einem vor dem Induktor angeordneten, quer zur Induktorachse laufenden Förderer
für das zu erwärmende Stangenmaterial, welches axial in den Induktor hinein- und
aus ihm herausgeschoben wird.
-
Die bisher bekannten Erwärmungsmaschinen dieser Gattung sind nur unzureichend
mechanisiert. Sie können nur zur Aufheizung von Stangen verhältnismäßig kurzer,
aber unter sich gleicher Länge verwendet werden. Die Stangen werden entweder mittels
eines Schiebers oder mittels Ketten durch den Induktorraum befördert. Übereinander
angeordnete parallele Förderbänder, die mit ihren einander zugekehrten Trumen das
Fördergut einfangen und bei denen das Förderband von oben auf dem Werkstück lastet,
sind bisher nur zum Transport von Blechen, deren über die Förderbänder beiderseits
überstehende Kanten einer Wärmebehandlung unterzogen werden, nicht aber von Stangen
oder ähnlichen Rundprofilen zum Zwecke der Erwärmung ihrer Enden in einem Induktor
benutzt worden.
-
Das Anwendungsgebiet der bekannten Erwärmungsmaschinen ist auf den
Fall beschränkt, daß das einzelne Erwärmungsgut nur einmal durch den Induktor geführt
wird, um nach erfolgter Rufheizung einem weiteren Arbeitsgang unterworfen zu werden.
-
Die Erfindung bezweckt, eine Erwärmungsmaschine zu schaffen, in welcher
mit der gleichen Induktionsspule und in der gleichen Zeit des Durchganges durch
den Induktor sowohl kalt einzuführende Stangen, welche anschließend in einer Schmiedemaschine
bearbeitet werden sollen, am einen Ende auf Schmiedetemperatur erhitzt werden können,
als auch Stangen, die z. B. durch Stauchen gekürzt von der Schmiedemaschine in noch
warmem Zustand in die Erwärmungsmaschine zurückgeführt wurden, erneut auf die für
die Weiterbearbeitung erforderliche Schmiedetemperatur gebracht werden können. Dabei
soll die Erwärmungsmaschine noch die Bedingung erfüllen, daß sie sowohl Stangen
der größten vorkommenden Länge als auch solche der kürzesten noch verwendbaren Länge
verarbeiten kann.
-
Die Erfindung nutzt die bekannte physikalische Erscheinung aus, daß
die Permeabilität einer kalten Stahlstange viel größer ist als diejenige einer heißen
Stahlstange und daß die Kopplung der in den Induktor eingeführten Stahlstangen mit
dem benachbarten Windungsteil der Spule um so größer ist, je größer die Permeabilität
ist, und daß schließlich von der Stärke der Kopplung das Maß der Erhitzung der Stange
abhängt. Es wird also in einer kalt in die Spule eingeführten Stange durch die Induktion
eine größere Wärmemenge entwickelt als in einer von einem vorangehenden Schmiedeprozeß
noch sehr heißen Stange. Diese physikalische Erscheinung wird in einem bekannten
Induktionsofen benutzt, um in gas-, öl- oder koksbeheizten Öfen vorerhitzte Werkstücke
unterschiedlicher Temperatur im Induktionsofen auf eine einheitliche Endtemperatur
zu erhitzen. Auch die Erfindung geht von dieser physikalischen Erscheinung aus.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung, bei der die kalt eingeführte Stange auf
ihrem Wege quer durch den Induktor hindurch bis zur Ausstoßstelle auf die gleiche
Temperatur gelangt, wie eine vorerwärmt den Induktor durchlaufende Stange.
-
Bei einer Massenfertigung wird man der Gleichmäßigkeit des Arbeitsablaufes
wegen dafür Sorge tragen, daß von der Schmiedemaschine zurückgeführte, nur einer
Nachwärmung zu unterwerfende Stangen der Erwärmungsmaschine bevorzugt wieder zugeführt
werden, bevor neue, kalte Stangen mit ihren Enden in den Induktor gelangen. Andernfalls
würden die Stangen mit den nachzuwärmenden Enden unnötig lange lagern und dabei
einen großen Teil ihrer Wärme abgeben, wodurch Wärmeverluste entstehen. Schließlich
ist es auch erforderlich, die noch warmen Stangen von den kalten getrennt zu
lagern,
damit sie ihre Wärme nicht an letztere übertragen. Auch dadurch treten Wärmeverluste
ein, die die Wirtschaftlichkeit der Anlage herabsetzen.
-
Die Erfindung geht aus von einer Mittelfrequenz-Induktions-Erwärmungsmaschine
für Metall-, insbesondere Stahlstangen und -rohre zur gleichzeitigen Erwärmung von
mehreren Werkstücken in einem einen länglichen wirksamen Hohlraum aufweisenden Induktor
mit einem vor dem Induktor angeordneten, quer zur Induktorachse laufenden Förderer
für das zu erwärmende Stangenmaterial, welches axial in den Induktor hinein- und
aus ihm herausgeschoben wird, wobei der Förderer eine gerillte, aus Leisten gebildete
Tragfläche von im Vergleich mit der Länge der Werkstücke erheblicher Breite besitzt
und ein von oben auf den Werkstücken lastendes Förderband vorgesehen ist.
-
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das von oben auf den Werkstücken
lastende Förderband in gleicher Richtung wie der Förderer und synchron mit diesem
absatzweise bewegbar ist, daß die Erwärmungsmaschine mit zwei übereinander angeordneten,
aus Parallelstangen gebildeten rostartigen Vorratsmagazinen versehen ist, von denen
das obere für unbearbeitete kalte Stangen und das untere für durch vorangehendes
Schmieden noch warme Stangen bestimmt ist, und daß für die Abnahme jeweils einer
Stange aus dem Vorratsmagazin für vorerwärmte Stangen bzw. bei Erschöpfung von dessen
Vorrat aus dem darüber befindlichen Vorratsmagazin für kalte Stangen und für die
Beförderung der Stange in die Höhe des Induktors ein senkrecht auf und ab bewegbarer
Support mit rechenartig gestellten, durch die Zwischenräume zwischen den Stäben
der Magazine hindurch beweglichen Armen, weiter in Höhe des Förderers eine rechenartige
Ablage für jeweils eine vom Support herangeführte Stange und zum überführen von
dieser Ablage auf den Förderer vorgesehen sind.
-
Es ist zweckmäßig, am Induktor an der Stelle, an der die Werkstücke
eingeschoben werden, die Erwärmungswicklung entfernter anzubringen. Die größere
Entfernung der Erwärmungswicklung von der eingeführten Stange beeinträchtigt die
an sich schon lose Kopplung vorerwärmter Stangen mit dem Induktor stärker als die
starke Kopplung von kalten Stangen. Diese verschiedene Wirkung führt dazu, daß der
Unterschied an in einer kalten Stange entwickelter Wärme gegenüber der in einer
vorerwärmten Stange entwickelten Wärme an der Einführungsstelle der Stange in den
Induktor noch erhöht wird. Dadurch wird eine zusätzliche Sicherheit dafür geschaffen,
daß eine kalt in den Induktor eingeführte Stange beim Herausnehmen aus dem Induktor
auf die gleiche Temperatur gekommen ist wie eine vorerwärmt in den Induktor gebrachte
Stange.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und den
Zeichnungen. In letzteren zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch die Erwärmungsmaschine
nach Linie 1-I in F i g. 2, F i g. 2 einen Längsschnitt in senkrechter Ebene, F
i g. 3 einen Horizontalschnitt nach Linie III- III in F i g. 2 und F i g. 4 und
5 eine Einzelheit des Förderbandes und des Haltebandes in Seitenansicht und Ansicht
von unten. Die zu erwärmenden Stangen 1, 2, 3, 4, 5 sind mit ihrem einen
Ende in den Hohlraum der flachen Spule 6 des Induktors eingeschoben. Diese hat an
der Stelle, wo in sie eine neue Stange mit dem von der vorgehenden Erwärmung noch
warmen Ende nach vorangehender technologischer Bearbeitung eingeschoben wird, eine
entferntere Erwärmungswicklung. Es wird dadurch erreicht, daß auch eine in die Erwärmungsmaschine
ganz kalt eingeführte Stange nach Ablauf derselben Zeit aus der Erwärmungsmaschine
in gleicher Weise erwärmt wie die Stange mit dem vorerwärmten Ende herausfällt.
Alle diese Stangen liegen mit ihrem Gewicht auf einem Kettenförderband 8, das aus
Rilleisten 9 hergestellt ist. Die Rillen in den Leisten 9 erstrecken sich über die
ganze Breite des Förderbandes 8, so daß die einzelnen zu erwärmenden Stangen sich
in die Rillen einlegen und nicht rollen können. Beim Ausrücken und Einschieben in
den Induktor kann die zu erwärmende Stange auf dem Förderband auch nicht nach der
Seite ausschwenken. Das treibende Element des Förderbandes sind Gliederketten 10
mit Traglaschen (F i g. 4 und 5), auf welche die einzelnen Leisten des Förderers
aufgeschraubt sind. Die Leisten des Förderers sind gegen Durchbiegen im Trägerteil
durch eine spezielle Stützkonstruktion 11 (F i g. 1 oder 2) gesichert.
-
Die Stangen 1, 2, 3, 4, 5 werden in dem Induktor erwärmt. Dabei wird
die Stange am meisten erwärmt, welche im Induktor für die längste Zeit bleibt. Nach
Beendigung der Erwärmung drückt ein pneumatischer Zylinder oder eine andere mechanische
Einrichtung 7 (F i g . 3 ) die vor ihm zu liegen gekommene Stange 1 aus dem
Induktor auf das untere Förderband 8 hinaus. Nach dem Herausdrücken der Stange wird
das untere Förderband 8
durch den Motorantrieb so geschaltet, daß die erwärmte
Stange von dem Förderband auf einen Rost bildende Halter 12 für die erwärmten Stangen
rutscht, welche an der einen Längsseite des Maschinengestelles angebracht sind.
Von hier wird die erwärmte Stange durch einen Kran weggenommen und in die Schmiedemaschine
eingeführt. Durch das Schalten des unteren Förderbandes 8
werden alle in der
Spule des Induktors gebliebenen Stangen 2, 3, 4, 5 in dem Induktor
um eine Stelle verschoben, so daß in dem Induktor auf der Stelle, wo vordem die
letzte Stange 5 lag, ein Platz für eine neue Stange frei wird.
-
Das Einbringen einer neuen Stange in den Erwärmungsprozeß geschieht
in folgender Art: Ein auf der den obenerwähnten Haltern 12 gegenüberliegenden
Seite des Maschinengestells angeordneter, in senkrechter Richtung verschiebbarer
Support 13,
welcher durch ein Getriebe 30 getrieben wird, wird gleichzeitig
mit dem Herausdrücken der ganz erwärmten Stange aus dem Induktor aus der in F i
g. 1 gezeichneten Ausgangsposition nach aufwärts bewegt. Diese Bewegung wird durch
zwei Spindeln 14
vermittelt, welche durch das Getriebe 30 getrieben werden.
Dabei gelangt der ebenso wie die Halter 12 kammartig ausgebildete Support in die
Höhe von sich quer über die Maschine erstreckenden, in einer gemeinsamen leicht
geneigten Fläche liegenden Trägern 29, auf welche die in der Schmiedemaschine bearbeiteten
Stangen 16 zum Wiedereinreihen in den Erwärmungsprozeß zurückgebracht werden. Der
Support hebt die in seiner Bewegungsbahn liegende
Stange 16 auf,
die bei dem weiteren Anfahren infolge entsprechender Neigung der Auflagefläche auf
dem Support 13 nach rechts in F i g. 1 gleitet. Der Support kehrt darauf automatisch
seine Bewegungsrichtung um und nimmt die Stange 16 mit nach abwärts. Die Stange
wird am Schluß der Supportbewegung auf in Höhe des oberen Trums des Förderbandes
8 gelegene, fest mit dem Rahmen der Maschine verbundene, einen Kamm bildende Arme
17 abgelegt. Diese sind nach dem Innern der Maschine hin etwas geneigt, so daß die
Stange in die Stellung 18 auf das Band 8 zu rutscht. Bei dem weiteren Abwärtsfahren
des Supportes läuft er auf die Rolle 19 am einen Ende eines zweiarmigen, im Gestell
gelagerten Hebels 20 und verschwenkt diesen. Dieser beeinflußt auf einer Welle 21
sitzende sichelartige Segmente 15, die an der einen Umlenkstelle des Förderbandes
8 über dieses fassen. Die Segmente 15 nehmen, wenn sie sich frei bewegen können,
infolge ihres Gewichts die in F i g. 1 gestrichelt gezeichnete Stellung ein. Unter
dem Einfluß des Supportes 13 werden sie in die voll gezeichnete .Stellung geschwenkt.
Dabei drücken sie die Stange 16 in solche Position, daß diese durch einen nicht
dargestellten Mechanismus auf den frei gewordenen Platz in dem Induktor 6 eingeschoben
werden kann. Inzwischen ist die nächste Stange genügend erwärmt, und der ganze beschriebene
Prozeß wird wiederholt.
-
Im Falle, daß beim Aufwärtsfahren des Supports 13 sich auf den Trägern
29 keine Stange 16 befindet, z. B. weil die zuletzt in der Schmiedemaschine bearbeitete
Stange schon so kurz ist, daß sie nicht nochmals in den ganzen Erzeugungsprozeß
eingereiht werden kann, fährt der Support höher und entnimmt in derselben Art aus
dem Vorratsmagazin 26 eine neue Stange 32. Diese Stange wird in der beschriebenen
Weise in den Erwärmungsprozeß eingereiht. Durch diese Maßnahmen ist eine kontinuierliche
Stangenzufuhr in den Induktor und ein ganz kontinuierlicher Takt der Erwärmung automatisch
sichergestellt. Die Erwärmung kann deshalb einfach durch ein Zeitrelais ähnlich
wie bei automatischen Maschinen zum Erwärmen der Rohlinge und Abschnitte, z. B.
für Kurbelpressen, gesteuert werden.
-
Die zu erwärmenden Stangen haben die verschiedensten Längen, je nachdem,
in welchem Grade sie durch das vorgehende Schmieden abgekürzt sind. Die Erwärmungsmaschine,
welche auf diesem erfindungsgemäßen System gegründet ist, ermöglicht die gleichzeitige
Erwärmung von Stangen der verschiedensten Längen. Dies wird durch folgende Maßnahmen
erzielt: Die kurzen Stangen könnten eventuell mit ihrem Gewicht im wesentlichen
in dem Hohlraum des Induktors liegen und würden auf dem unteren Förderband 8 nicht
genügend Halt haben. Deshalb sind sie zwischen das erwähnte untere Förderband 8
und ein oberes Förderband 23 automatisch eingespannt. Dieses obere Band 23 ist schmäler
als das untere Band und wird z. B. durch Kegelradgetriebe von dem unteren Band 8
synchron getrieben. Der Antrieb ist derart, daß das obere Band genau dieselbe sukzessive
Geschwindigkeit wie das untere Band hat. Auch die Rillen des oberen Bandes 23 (F
i g. 4) sind genau dieselben wie bei dem unteren Band 8, sie sind aber natürlich
kürzer. Eine kurze zu erwärmende Stange liegt mit ihrem längeren Ende überwiegend
in dem Induktor 6. Sie wird aber zwischen dem unteren Band 8 und dem oberen Band
23 mit dem kurzen, aus der Induktorspule herausragenden Ende erfaßt, so daß sie
in den Rillen der Leisten der beiden Bänder 9 bei der Synchronbewegung beider Bänder
eingespannt und im Induktor mitgenommen wird. Die Höhe des oberen Bandes 23 über
dem unteren Band 8 ist z. B. durch Schrauben nach dem Durchmesser der zu erwärmenden
Stangen einstellbar. Das obere Band 23 dient eigentlich nur als ein Hilfselement
bei der Erwärmung von kurzen Stangen. Für .Stangen, welche nur mit dem geringsten
Teil ihrer Länge in den Induktor hineinreichen, könnte das obere Band ganz entfallen.
-
Es ist auch möglich, auf der Erwärmungsmaschine die Induktionserwärmung
von ziemlich kurzen Stangen in ihrer ganzen Länge folgendermaßen auszuführen: Die
Stangen, welche zum vollen Erwärmen bestimmt sind, werden in dem Magazin 25 bzw.
auch in dem Magazin 26 aufgestapelt. Von hier werden die Stangen in derselben Art,
wie vorn angeführt, in den Induktor eingeschoben. Weil aber die kurze Stange mit
ihrer ganzen Länge in dem Induktor sein muß, ist es nicht möglich, ihre Querbeförderung
durch den Induktor mit dem unteren Förderband 8 durchzuführen, wie es der Fall mit
den langen Stangen bei dem teilweisen Erwärmen war. Die Querbeförderung durch den
Induktor wird dann durch einen pneumatischen Zylinder bzw. einen anderen Mechanismus
33 vermittelt, welcher nach dem Andrücken der am weitesten erwärmten Stange aus
dem Induktor durch den pneumatischen Zylinder 7 alle Stangen in den Induktor um
eine Teilung schiebt, so daß auf der Ladeseite des Induktors ein Platz zum Einschieben
einer neuen kalten Stange entsteht. Bei dieser Erwärmung ist natürlich das Gewicht
der Stange voll durch die Konstruktion des Induktors getragen, wogegen im Falle
einer teilweisen Erwärmung von langen Stangen das Hauptgewicht in der Stange auf
dem Förderband 8 ruht.
-
Die Erwärmungsmaschine gemäß der Erfindung ist universal. Weil manchmal
Fälle der Erwärmung vorkommen, bei welchen es nicht möglich ist, die vorgeschlagene
Mechanisierung der Erwärmungsmaschine zu verwenden, sind auf der Erwärmungsmaschine
zwei Induktoren 27 angebracht, in welchen diese speziellen Erwärmungen durchgeführt
werden. Alle Schaltgeräte, die Kondensatorbatterie, Meß-und Betätigungsgeräte sind
in dem Kasten 28 (F i g. 2 und 3) zusammen untergebracht.