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Induktionshärtemaschine für Kurbelwellen Die Erfindung betrifft eine
Induktionshärtemaschine für Kurbelwellen, insbesondere zur lokalen Oberflächenhärtung
der Kurbelzapfen, Hub- und Mittellager, die unter stetiger Drehung der Einwirkung
der von einem Generator (Induktor) erzeugten Hochfrequenz unterworfen werden, wobei
der von einem gewichtsausgeglichenen Parallelogrammgestänge geführte Induktor auf
den Kanten eines Abschrecktanks an der Kurbelwelle entlanggeführt wird, und Mittel
zur Werkstückaufnahme, thermischen Behandlung und zum Weitertransport mehrerer Kurbelwellen
in vorbestimmter zeitlicher Abfolge vorgesehen sein können.
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Bisher wurden für diesen kombinierten technologischen Vorgang im oder
am Abschrecktank angeordnete Traggestelle, z. B. in Walzen- oder Kreuzform, für
die Aufnahme von vier oder auch mehr Kurbelwellen vorgesehen. Die Erhitzung mit
nachfolgender Abschreckung ging dabei jeweils in einer Drehebene vor sich. Nachdem
die lokalen Zonen einer Ebene durchgehärtet waren, rückte der Induktor immer bis
zur nächsten Härteebene weiter, wo sich dann der Vorgang entsprechend den vorhandenen
Härtestellen mehrfach wiederholte. Nachteilig bei diesen und ähnlichen Einrichtungen
ist unter anderem, daß sie der auch in der industriellen Härtetechnik erkennbaren
Tendenz nach Rationalisierung durch Automatisierung nur unzureichend gerecht werden
konnten. Denn um einen Fertigungsprozeß kostensparend auf automatischen Betrieb
umstellen zu können, ist eine möglichst große Anzahl eines einer einheitlichen technologischen
Behandlung unterworfenen Werkstücken dem Ort der Einwirkung im Takt einer vorgegebenen
Reihenfolge zuzuführen, im vorliegenden Fall müssen die Werkstücke sodann einer
ersten thermischen Einwirkung (Aufheizen), gefolgt von einer zweiten thermischen
Einwirkung (Abschrecken), ausgesetzt werden. Dies ist unter anderem mit Hilfe einer
magazinartigen Drehtrommel möglich und wurde in dieser Form auch praktisch durchgeführt,
wie z. B. aus der deutschen Patentschrift 865 321 ersichtlich ist oder wie es ähnlich
in der deutschen Patentanmeldung I 25015 V1 a / 18 c (deutsche Auslegeschrift 1244
219) vorgeschlagen wurde.
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Mehr oder weniger automatisch arbeitende Härtemaschinen sind wiederholt
in der Literatur beschrieben worden, so z. B. in den AEG-Mitteilungen 47 (1957),
11/12, S. 451 bis 458. Ein von einem Parallelogrammgestänge geführter Induktor als
Bestandteil derartiger Maschinen, der auf der Tankoberkante längs dem Werkstück
verschiebbar ist, ist unter anderem auch Gegenstand der bereits zitierten deutschen
Auslegeschrift 1244 219.
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Da sowohl die Einwirkdauer des Hochfrequenzstromes als auch des nachfolgenden
Abschreckvorganges in zeitlicher Hinsicht äußerst kritische Größen sind, hat man
bei den bekannten Maschinen immer wieder mehr oder weniger schwerwiegende Mängel
festgestellt. Namentlich die Bestückung einer entsprechenden Vorrichtung mit den
zu behandelnden Werkstücken blieb im allgemeinen unzulänglich; die Werkstücke konnten
z. B. nur selten in einer an sich erforderlichen großen Stückzahl untergebracht
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, günstige technische Vorbedingungen
für eine Automatisierung dadurch zu schaffen; daß eine zur Aufnahme einer größeren
Anzahl Kurbelwellen geeignete Vorrichtung zur Verfügung gestellt wird. Als weitere
Aufgabe übernimmt eine solche Vorrichtung den taktmäßigen Transport des Werkstücks
von der Ablage zum Induktor und von dort in den die Abschreckflüssigkeit enthaltenden
Tank.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein im Abschrecktank
schräg gelagertes, über Rollen
laufendes, intermittierend angetriebenes
Förderband gelöst, das mit einer Vielzahl von hebelartigen Lagerungen zur Aufnahme
der zu härtenden Bauteile ausgerüstet ist. Die besonders auf die Härtung von Kurbelwellen
abgestellte Maschine bedient sich zweier Schwenkarme, welche jede Kurbelwelle einzeln
von ihrer Lagerung abheben, diese dann bis auf Induktorhöhe anheben und nach der
Aufheizung in die Abschreckflüssigkeit eintauchen. Dabei wird zwecks gleichmäßiger
Durchhärtung eine konstante Drehung des Härteteils aufrechterhalten, wie auch dafür
Sorge getragen ist, daß die für die einzelnen Behandlungsstationen vorgesehenen
Zeiten genau eingehalten werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung betreffen die Ausbildung von Lagerung
und Antrieb der Fördereinrichtung sowie die konstruktive Gestaltung der auf dem
Förderband angeordneten gabelartigen Halterungen. In diesem Zusammenhang ist eine
Einrichtung in Gestalt eines Doppelbügels von Wichtigkeit, der bei Umkehrung der
Laufrichtung des Bandes die auf diesem befindlichen Kurbelwellen daran hindern soll,
bei überkopftransport aus ihren Halterungen herauszufallen.
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Erfindungswesentlich ist ferner eine mit den erwähnten Schwenkarmen
verbundene Einrichtung, die eine gleichmäßige Drehung der Kurbelwelle während der
Aufheizung und des Abschreckens gewährleistet.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht
der Härtemaschine, teilweise im Schnitt, F i g. 2 eine Ansicht der Maschinenoberseite,
F i g. 3 konstruktive Einzelheiten des Förderbandes und der Haltegabeln, F i g.
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der F i g. 3, F i g. 5 bis 7 weitere konstruktive
Einzelheiten des Antriebs und der Lagerung.
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Mit 10 ist der sich aus den Wandungen 11, 12, 13 und 14 aufbauende
Abschrecktank bezeichnet, der in seinem Innenraum die Fördereinrichtung 15 aufnimmt.
Letztere befindet sich zum größten Teil unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, wobei
sich das Förderband stufenweise um jeweils eine Kurbelwellenbreite weiterbewegt.
Von dem unterhalb des Flüssigkeitsspiegels gelegenen Ende des Förderbandes wird
jeweils die letzte Kurbelwelle von einem mit Greifvorrichtungen ausgestatteten Doppelhebel
32 erfaßt und in Richtung des Induktors so weit nach oben geschwenkt, bis
sich eine für die Aufheizung erforderliche optimale Lage eingestellt hat. Nach der
Erhitzung schwenkt der Hebel 32 entgegengesetzt, so daß die Kurbelwelle in die Abschreckflüssigkeit
eintauchen kann. Die Tankoberkanten dienen als Auflage für eine Plattform 17, die
wiederum die Generatoreinheit 18 des Induktors trägt.
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Das Gehäuse des Generators 18 ist auf Rollen 21 gesetzt, die ein Verfahren
in Kurbelwellenrichtung ermöglichen. Am Gehäuse 18 sind Lagerzapfen 22 angebracht,
welche die durch Gegengewicht 24 ausbalancierten Tragarme 23 drehbeweglich aufnehmen,
wobei an deren Gelenkenden 28 der eigentliche Induktor 25 aufgehängt ist. Dieser
ruht mit seinem Transformator 26 in Dreiecksgehängen 27, die ihrerseits in den Gelenkpunkten
28 an den Tragarmen 23 befestigt sind. in der unteren Ausnehmung des Induktors wird
der Kurbelzäpfen oder eines der Lager der Kurbelwelle langsam drehend bewegt, wobei
eine gleichmäßige Oberflächenhärtung zustande kommt.
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Von den Schwenkarmen 31 und 32 wird anschließend die inzwischen um
eine Breite vorgerückte Kurbelwelle erfaßt und in Wiederholung der beschriebenen
Vorgänge den einzelnen Bearbeitungsstationen zugeführt. Die Arme 31 und 32 sitzen
auf einer gemeinsamen Antriebswelle 33, die ihrerseits durch den Eckzylinder 35
in eine Schwingbewegung versetzt wird. Der Zylinder ist im Punkt 36 drehbeweglich
gelagert, während seine Kolbenstan,e 38 in Punkt 40 mit dem Hebel -41, der starr
m--i--t---d--e- r Welle 33 v-v--e- r- ist, aufgehängt ist. Auf diese Weise 'werden
auch die Bewegungen des- Hebels 41 auf -die -Welle 33 übertragen. Die eigentliche
Befestigung der Schwenkarme 31 und 32 auf der Welle 33 erfolgt durch Buchsen 42,
die mittels der Klemmschrauben 43 feststellbar sind. Um sich verschiedenen Kurbelwellenlängen
anpassen zu können, ist zumindest eine der Buchsen 43 auf der Welle 33 längsverschieblich
angeordnet.
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Die in F i g. 2 auf der rechten Tankseite dargestellten Schwenkarme
31 _ tragen an ihren freien Enden einen Betätigungszylinder 45 mit Leitungsanschlüssen
46, über die dem Zylinder Drucköl zugeleitet werden kann. Die Kolbenstange 47 dieses
Zy-
linders erstreckt sich nach links und nimmt den Zentrierstift 48 auf.
Die links gelegenen Schwenkarme 32 tragen das Getriebegehäuse 50, in welchem mechanische
Mittel zum Antrieb der Kurbelwellendrehung vorgesehen sind. Das ist zunächst der
Zylinder 53. mit dem darin befindlichen Kolben 52 und einer Kolbenstange 53. Der
Zylinder erhält über die Leitung 54 Druckflüssigkeit. Die Kolbenstange 53 nimmt
das Ende einer Welle 55 auf, die in geeigneter Weise in dem Getriebegehäuse 50 gelagert
ist. Die Antriebswelle 55 ist mit Keilnuten versehen und wird durch eine Feder 57
beaufschlagt. Die Feder 57 stützt sich mittels einer Ringscheibe 58 gegenüber der
Ringkante des Gehäuses 50 ab. Auf diese Weise kann sich der Federdruck gegen einen
auf der Welle befestigten Flansch 60 abstützen, so daß sich eine nach links gerichtete
Lösebewegung der Welle einstellen kann.
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Das aus dem Gehäuse herausragende Ende der Welle 55 trägt eine feste
Scheibe 62 sowie einen Zentnerzapfen 63. Der Mitnehmerstift 64 bewirkt, daß der
Endflansch der Kurbelwelle 16 mittels der angetriebenen Welle 55 in Umdrehung versetzt
wird. Damit die Kurbelwelle 16 ausgewechselt werden kann, ist eine Axialverschiebung
der Welle 55 erforderlich, was durch die Keilnuten 56 erreicht wird. Das Antriebszahnrad
65 ist ebenfalls durch die Keilnuten auf der Welle befestigt, ohne daß dessen Längsbeweglichkeit
beeinträchtigt würde. Wie insbesondere F i g. 6 erkennen läßt, steht das Schneckengetriebe
66 im Eingriff mit dem Zahnrad 65, wobei der Schnekkentrieb von einer äußeren Kraftquelle
mittels der Welle 67 angetrieben wird. Die Drehung des Antriebsschaftes 67 wird
über die Schnecke 66 auf das Zahnrad 65 übertragen, wodurch die Welle 55 in Drehung
versetzt wird, was zwangläufig auch die angeschlossene Kurbelwelle 1.6 mitrotieren
läßt.
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Die Fördereinrichtung 15 ist von zwei Führungsschienen 70 umgeben
und ruht auf den beiden Bodenstützen 71 und 72. Durch deren unterschiedliche Höhe
erhält die Fördereinrichtung eine geneigte Lage,
wobei die Schienenenden
73 bogenförmig nach oben gekrümmt sind. Der Antrieb des Förderbandes erfolgt über
die Welle 74, die zwischen den Tankwänden 11 und 12 gelagert ist. Auf der Welle
sind sechseckige Scheiben 75 zum Antrieb des über sie laufenden Förderbandes angeordnet.
Dabei sind die Längen der einzelnen Seiten den Längen der Förderbandabschnitte angepaßt.
Eine ähnliche Welle 76 ist ebenfalls zwischen den Tankwänden 11 und 12 derart gelagert,
daß das andere Ende des Förderbandes aufgenommen und bewegt wird. Durch diese Einrichtung
werden die aufgelegten Kurbelwellen schrittweise transportiert und nach Bewegungsumkehr
des Bandes durch die Führungsschienen 70 gehalten.
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Die Tragelemente für die Kurbelwellen bestehen unter anderem aus den
seitlichen Rahmenteilen 80 (F i g. 3) mit gabelförmigen oberen Ausnehmungen 81.
Die Abstände der gegenüberliegenden Rahmenteile 80 sind auf die Längen der jeweils
eingelegten Kurbelwellen abgestimmt, so daß die beiden Endzapfen der Kurbelwelle
auf den Gabeln gehalten werden. Auf Lagerzapfen 82 der Bleche 80 sitzen gezahnte
Räder 91, die von der Gelenkkette 88 angetrieben werden. Jeweils an der Stelle A
des Förderbandes werden die Kurbelwellen aufgelegt und das Band durch Rechtsdrehung
der Wellen 74 und 76 für einen schrittweisen Weitertransport der Kurbelwellen in
Bewegung gesetzt. Dabei werden die sechseckigen Scheiben 75 und 77 mit Unterbrechung
angetrieben, so daß die Kurbelwellen für das Aufheizen und Abschrecken immer eine
gewisse Zeit stehenbleiben. Hat eine Kurbelwelle die Station B erreicht, werden
sie von den Schwenkarmen 31. und 32 erfaßt und in Richtung des Induktors 25 angehoben.
Um ein funktionsbedingtes Zusammenarbeiten aller Teile zu gewährleisten, müssen
die Bewegungen der Wellen 74 und 76 des Förderbandes und der Schwenkarme 31, 32
aufeinander abgestimmt sein.
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Während aller dieser Teilbewegungen der Kurbelwellen bleiben sie in
Drehung, wozu die bereits erwähnte Welle 55 vorgesehen ist. Da die Drehung während
des Aufheizens und Abschreckens aufrechterhalten bleibt, wird eine gleichmäßige
Härtung der Oberfläche gewährleistet. Parallel zu der Welle 74 ist eine zweite Antriebswelle
85 angeordnet, auf der Zahnräder 86 sitzen. Zwei ähnlich geformte Zahnräder 87 sind
mit der Welle 76 verkeilt, so daß über beide, Zahnräder eine endlose Kette 88 laufen
kann. Stützrollen 90 sind zwischen der Kette angeordnet und garantieren den parallelen
Lauf. Die Ketten 88 stehen mit den Zahnrädern 91 im Eingriff, während dieTragrollen
92 die Kurbelwellen teilweise abstützen. Die Zahnräder 91 werden also mittels der
Kette 88 angetrieben, und die Drehung der Stützrollen 92 überträgt sich auf die
aufgelegten Kurbelwellen, die zwischen den Stationen A und B schrittweise
vorwärts bewegt werden. Die Drehung einer Kurbelwelle hört erst auf, nachdem die
Station A erreicht worden ist, d. h., die Zahnräder 91 laufen hier von der Kette
88 herunter, so daß sie zum Stillstand kommen. Nachdem eine Kurbelwelle bei A auf
das Förderband gelegt wurde, werden die Welle 33 und mit ihr die Schwenkarme 31
und 32 gedreht. Gleichzeitig wird den Zylindern 51 und 55 Druckflüssigkeit zugeführt,
was bewirkt, daß die Zentrierstifte 48 und 63 zurückgezogen werden. Erst wenn die
Kurbelwellen ihre genaue zentrische Lage eingenommen haben, werden ihre Enden durch
die erwähnten Zentrierstifte in Längsrichtung unbeweglich festgelegt. Danach kann
jeweils eine Kurbelwelle mittels der Schwenkarme 31
und 32 an den Induktor
herangebracht werden. Dabei wird, wie bereits beschrieben, eine langsame Drehung
der Kurbelwellen aufrechterhalten; diese Drehung bleibt übrigens auch bestehen,
nachdem das aufgeheizte Werkstück in den Abschrecktank abgesenkt worden ist. Nach
Beendigung der Aufheizung kehrt die Kurbelwelle in die Gabelhalterung der Station
B zurück, und eine andere Kurbelwelle rückt nach, bis schließlich alle auf dem Förderband
befindlichen Kurbelwellen nacheinander aufgeheizt und abgeschreckt worden sind.
Nach der Bewegungsumkehr am Schienenbogen 73 durchlaufen alle aufgeheizten Kurbelwellen,
und zwar unter ständiger Drehung intermittierend das Abschreckbad, bis sie wieder
an der Station A angekommen sind, wo sie dann sukzessive vom Förderband abgenommen
werden.