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Induktions-Vorschubhärtemaschine Die Erfindung betrifft eine automatische
Umlauf-Vorschubhärtemaschine für Induktionshärtung, bei der in laufender Reihenfolge
die zu härtenden Werkstücke durch einen feststehenden Induktor geführt werden.
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Eine derartige Maschine ist bekanntgeworden für die Oberflächenhärtung
kopfloser Bolzen, wie sie z. B. bei Rollenketten, im Fahrzeugbau u. dgl. verwendet
werden. Die Bolzen werden bei ihr aus einem Magazin über angetriebene, für prismatische
Führung der Bolzen profilierte Magnetrollen von oben her dem Induktor zugeführt
und unterhalb der dem Induktor nachgeschalteten Abschreckbremse in der gleichen
Weise zu einem Auffangbehälter geleitet und dort abgeworfen. Das Drehen der Werkstücke
um ihre Längsachse als auch Verweilzeiten während des Härtevorgangs sind dabei nicht
möglich.
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Eine ähnliche Maschine zur Erwärmung von Werkstücken wird in der USA.-Patentschrift
2 493 785 beschrieben. Dabei fällt das Werkstück durch die Scherkraft aus
einem Magazin in den Induktor. Nach Beendigung der Erwärmung fällt es in eine Haltevorrichtung,
von wo es zur weiteren Bearbeitung abgegriffen wird. Auch bei dieser Maschine ist
keine Drehung der Werkstücke um ihre Längsachse möglich. Weiterhin kann man nur
einen Teil des Werkstückes erwärmen. Noch viel weniger ist eine unterschiedliche
starke Erwärmung verschiedener Abschnitte eines Werkstückes möglich.
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Für die Induktionshärtung von Wellen sind solche Maschinen nicht geeignet.
Aus Gründen der rundum gleichmäßigen Härtung kann weder auf die Umlaufhärtung noch
auf Verweilzeiten oder umgekehrt streckenweisen Eilgang verzichtet werden, weil
die Wellen entweder unterschiedlichen Querschnitt haben oder die Einhärtungstiefe
unterschiedlich sein soll oder nur in bestimmten Bereichen gehärtet werden
soll.
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Bei den für die Induktionshärtung von Wellen bekanntgewordenen Maschinen
sind die Wellen zwischen zwei Spitzen aufgenommen. Das bedingt, daß die Wellen nacheinander
von Hand einzusetzen sind, weil ja dabei die Welle durch den Induktor zu stecken
ist. Der Härtevorgang läuft dann automatisch ab. Um den Durchsatz zu erhöhen, wurde
eine Art Tandemanordnung geschaffen, so daß, während der Härtevorgang an der einen
Härteeinrichtung abläuft, an der anderen Einrichtung die Welle eingesetzt wurde.
Die Aufnahme der Wellen in Körnern und Spitzen brachte den Nachteil mit sich, daß
bei zu härtenden Wellenenden die Gefahr des Anschweißens bestand. Gerade bei Wellen
für Elektromotoren ist aber das eine Ende der Welle meist Lagerstelle.
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Nach der Erfindung wird deshalb eine automatische Maschine zur Umlauf-Vorschubhärtung
vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß an parallelen Führungssäulen
einander gegenüberliegende, über Steuereinrichtungen verschiebbare, um eine zu den
Führungssäulen senkrechte Achse schwenkbare Greiferköpfe angeordnet sind, mit senkrecht
zu ihrer Achse umlaufend sich drehenden Spannzangen zur Handhabung der zu härtenden
Werkstücke, wobei sich der Induktor zwischen den beiden Greiferköpfen befindet.
Der eine Greiferkopf nimmt aus der Zuführung von dem Magazin ein Werkstück an seinem
einen Ende auf, führt es mit dem freien Ende durch den Induktor, und der andere
Greiferkopf übernimmt das Werkstück an dem durchgeführten Ende vom ersten Greiferkopf,
vollendet die Durchführung und legt es ab, wobei die- Steuerung der Greiferköpfe
sowohl hinsichtlich ihrer Schwenkbewegungen als auch hinsichtlich ihrer zeit-oder
wegabhängigen Funktionen und die Steuerung weiterer Vorgänge vorwiegend über einen
Kurvensatz bzw. über Steuerkurven erfolgt. So sind z. B. der Vorschub in seiner
Geschwindigkeit durch ein Kurvenpaar, die Leistungsdichte durch eine andere Kurve
und damit die Einhärtungstiefe in einfacher Weise und beliebig in Anspassung an
das jeweilige Werkstück zu steuern.
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Der Kurvensatz kann sowohl in rechtwinkligen Koordinaten in einer
als auch in mehreren Kurvenplatten zusammengefaßt oder in Polarkoordinaten aus mehreren
Scheiben zusammengesetzt sein. Die Umrichtung der Härtemaschine von einem Werkstück
auf ein anderes ist mit dem Auswechseln der Kurvensätze sehr vereinfacht. Durch
das Prinzip der übernahme des Werkstückes von einem Greiferkopf auf den anderen
sind auch die Werkstückenden, z. B. die Wellenenden, ohne irgendeine Behinderung
zu härten. Eine solche Maschine ist auch nicht mehr abhängig
von
der Richtung, in der die Werkstücke geführt werden. Sie kann je nach der
Art und Form der Werkstücke so aufgebaut werden, daß diese entweder senkrecht oder
waagerecht durch den Induktor "eführt (r werden.
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Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Maschine aber auch zum Umlaufvorschubhärten
von Werkstücken mit einem Kopf, also sehr verstärktem einen Ende, zu verwenden,
sofern nicht dieses selbst gehärtet werden soll. Bei einem solchen Werkstück wird
ein Kurvensatz eingesetzt, der nur den einen Greiferkopf steuert, und zwar so, daß
er das Werkstück nach dem Härtevorgang wieder zurückzieht und es auf ein Abgleitblech
ablegt. Es kann aber auch der zweite Greifk-opf eingesetzt werden, der nun genauso
arbeitet wie der erste, nur zeitverschoben.
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Werden ein zweiter Induktor und zweites Magazin angeordnet, können
in einer Art Tandemanordnung gleichzeitig zwei verschiedene Werkstücke gehärtet
werden, oder z. B. eine Welle mit dickem mittleren Bund und zwei unterschiedlich
starken Enden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Härten
von Wellen im Prinzip dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Vorderansicht,
F i g. 2 eine Draufsicht von oben, F i g. 3 eine Seitenansicht von
links und Fig* 4 einen Schnitt IV-IV nach F i g. 3.
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Der obere Wagen 1 mit dem Greiferkopf 21 sowie der untere Wagen
2 mit dem Greiferkopf 22 werden durch Kugellager 3 an den Führungssäulen
4 in senkrechter Richtung geführt. Die Wagen 1 und 2 werden von den Armen
5 und 6 (F i g. 4) auf und ab bewegt. Der obere Arm
5 liegt mit einer Rolle 7 auf der Kurvenscheibe 8. Die Rolle
9 des unteren Armes 6
wird von dem Andruckzylinder 11 an die
Kurvenscheibe 10 gedrückt. Die Kurvenscheiben 8 und 10
sind
mit den Steuerkurven 57 (F i g. 3) auf die Antriebswelle 12 auswechselbar
aufgesteckt. Die Steuerkurven steuern die Schwenkbewegungen der Greiferköpfe als
auch das Aufnehmen und Ablegen der zu härtenden Wellen. Die Antriebswelle 12 wird
über das Kettenrad 13, die Kette 14, das Ritzel 15, das stufenlos
verstellbare Getriebe 16 und den Keilriemen 17 von dem Antriebsmotor
18 angetrieben.
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In den beiden Wagen 1 und 2 sind Schwenkwellen 19 und
20 gelagert, an deren einem Ende die Greiferköpfe 21 und 22 befestigt sind, während
an den anderen Enden Zahnräder 23 (F i g. 3) aufgesetzt sind, in welche
die auf den Armen 5 und 6 gelagerten Zahnstangen 25 und
26 eingreifen. Die obere Zahnstange 25 wird von dem ebenfalls auf
dem Arm 5
befestigten Preßluftzylinder 27 bewegt und dreht dabei die
Welle 19 mit dem oberen Greiferkopf 21 um einen Winkel von 270', nach
F i g. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch die waagerecht dem Magazin
28 entnommene Welle in die vertikale Lage zum Absenken und zur Führung durch
den Induktor 63 gebracht wird. Der untere Greiferkopf 22 wird zur übernahme
der Welle in der gleichen Weise von dem Preßluftzylinder 29 um einen Winkel
von 1801
im Uhrzeigersinn gedreht. Die Schwenkbewegungen der Greiferköpfe
werden durch einstellbare Anschläge 59 begrenzt, die ebenfalls auf den Schwenkwellen
19
und 20 befestigt sind und an die Gegenanschläge 60
schlagen.
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Arbeitet nur der obere Greiferkopf 21 und wird das Werkstück nicht
vom unteren Greiferkopf 22 übernommen, so zieht der obere Greiferkopf 21 nach dem
Erhitzen das Werkstück aus dem Induktor 63
zurück, um es dann an diesem vorbei
über ein Abgleitblech in einen Auffangabehälter fallen zu lassen. Hierzu ist es
erforderlich, daß der obere Greiferkopf 21 nach dem Zurückziehen des Werkstückes
zunächst eine Teilschwenkung von etwa 15' macht. Der ebenfalls auf dem Schwenkarm
5 angebrachte Zylinder 61
fährt zu diesem Zweck zur Kolbenstange
62 in die linke Endstellung (F i g. 4) und begrenzt dadurch die Hubbewegung
des Preßluftzylinders 27.
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Die Steuerung der Preßluftzylinder erfolgt durch die Elektromagnetventile
55, 56, die wiederum durch zwei der Steuerkurven 57 geschaltet werden.
Das selbständige Greifen der zu härtenden Wellen be-
sorgen die Spannzangen
30 und 31, die in den Greiferköpfen 21 und 22 aus Gründen der »Umlaufhärtung«
drehbar gelagert sind. Die Preßluft zum Spannen wird von Elektromagnetventilen
32 und 33
gesteuert und durch Schläuche 34 und 35 zu den Wagen
1 und 2 geleitet, strömt dann durch gebohrte Kanäle den Rin.-Gehäusen
36 und 37 zu und von hier durch Rohrleitungen zu den Spannkolben der
Spannzangen 30, 31, die durch drehbar gelagerte Kegelspitzen die Spannzangen
zum Greifen veranlassen. Das Drehen der Spannzangen 30 und 31 für
die Umlaufhärtung erfolgt durch die beiden am Maschinengestell befestigten Elektromotoren
38 und 39, die über die Gelenkwellen 40 und die Zahnritzel 41 die
Riemenscheiben 42 über die Winkelschnur 43 antreiben.
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Bei größeren Anlagen können die Elektromotoren 38, 39 auf die
Schwenkarme 5 und 6 oder auch direkt auf die Wagen 1 und 2
geschraubt werden, wodurch bei der letzteren Anordnung die Gelenkwellen 40 entfallen
würden.
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Das Einschieben der zu härtenden Wellen aus dem Magazin
28 in die obere Spannzange 30 geschieht durch den Stößel 46, der in
dem Schlitten 47 eingespannt ist. Der Schlitten 47 läuft in den Führungsstangen
48. Die Rolle 49 ist im Gestänge 50 um den Drehpunkt 53 schwenkend,
an die Kurvenscheibe 52
gedrückt. Die Kurvenscheibe 52 läuft mit der
Antriebswelle 12 um und bewegt über das Gestänge 50
den Stößel 46 in Einschubrichtung
und zurück. Darüber hinaus läßt sich durch ein Ventil 54 die Luft zum Preßluftzylinder
51 umschalten, so daß der Preßluftzylinder 51 in entgegengesetzter
Richtung nach unten drückt und den Stößel 46 zurückzieht, wobei die Rolle 49 von
der Kurvenscheibe 52 abgehoben wird. Dadurch läßt sich die Zufuhr von Wellen
aus dem Magazin 28 abschalten.
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Die Steuerung der Elektromotoren 38 und 39 sowie der
Elektromagnetventile 55, 56 zur Steuerung der Schwenkbewegungen der
Greiferköpfe 21, 22 und der Elektromagnetventile 32, 33 zur Betätigung der
Spannzangen 30, 31 wird von sechs Steuerkurven 57
besorgt, die mit
den Kurvenscheiben 8, 10 auswechselbar auf der Antriebswelle 12 befestigt
sind. Eine achte Steuerkurve 57 steuert den Heizstrom zum Induktor, wenn
die Welle nicht ganz, sondern nur an einzelnen Stellen gehärtet werden sollen. Die
Steuerkurven 57 betätigen dabei elektrische Mikroschalter 58, die
nun über Schaltschütze die oben angeführten Elektromotoren 38, 39 sowie die
Magnetventile 55, 56 und 32, 33 schalten. Die Luftzufuhr zum
Zylinder 61 wird durch ein Elektromagnetventil geregelt, das ebenfalls durch
eine Schaltscheibe 57,
über Mikroschalter 58 und ein
Schaltschütz gesteuert wird.