DE19909478C2 - Vorrichtung zum Härten von Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Um einen Verzug von Teilen beim Abschrecken in einem Abschreckbad weitgehend zu vermeiden und eine besonders hohe Maßhaltigkeit zu erzielen, sind Preßeinrichtungen gebräuchlich, in die die Teile zur Abschreckung fest eingespannt werden. Wird eine Vielzahl von Teilen gleichzeitig zunächst in einem Austenitisierungsofen geglüht und anschließend abgeschreckt, so muss eine entsprechende Anzahl von Presseinrichtungen vorgesehen sein, in denen die Teile zum Härten eingespannt werden. Durch Benutzung sind sogenannte "Karussellpressen" bekannt geworden, die innerhalb des Abschreckbades um eine vertikale Achse drehbar angeordnet sind. Aus der SU 276 124 ist eine Vorrichtung zum Härten von Stangen bekannt, bei der um eine gemeinsame horizontale Achse in einem Abschreckbad drehbare Segmente mehrere über ihren Umfang verteilte Halteeinrichtungen für jeweils eine Stange aufweisen. Jede Stange wird dabei nur an einzelnen diskreten Stellen ihrer Länge gehalten.

Karussellpressen ermöglichen zwar das gleichzeitige Einspannen einer Mehrzahl von Teilen zum Härten, um so die Durchlaufzeit beim Härten zu verkürzen, jedoch besitzen derartige Karusselpressen einen erheblichen Platzbedarf und benötigen Manipulatoren, Roboter oder dergleichen, um innerhalb des Abschreckbades ein Einspannen der Teile an den vorgesehenen Aufnahmeplätzen der Karusselpresse zu erreichen. Dies stellt einen erheblichen technischen und wirtschaftlichen Aufwand dar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, eine Vorrichtung zum Härten von Teilen zu schaffen, die eine gleichzeitige Härtung mehrerer Teile ermöglicht und darüber hinaus einen einfachen, kostengünstigen und zuverlässigen Aufbau gewährleistet.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Auf diese Weise werden aufwendige Manipulationseinrichtungen vermieden und es wir eine einfache gleichzeitige Beladung einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Aufnahmeplätzen ermöglicht, wozu die einzelnen Teile auf einer angetriebenen Förderbahn oder dergleichen bis unmittelbar an die betreffende Aufnahmeplätze geführt werden können, wo dann eine automatische Zentrierung und Vereinzelung erfolgt. Ferner kann der Durchmesser der walzenförmigen Presseinrichtung relativ gering gewählt werden, da die notwendige Anzahl von gleichzeitig einzuspannenden Teilen durch eine entsprechend lang ausgebildete Presseinrichtung erreicht werden kann, in der eine Vielzahl von Aufnahmeplätzen nebeneinander in Längsrichtung der Presseinrichtung angeordnet sein können. Auf diese Weise wird im Gegensatz zu dem erheblichen Platzbedarf, der sich bei Karussellpressen ergibt, eine bessere Raumausnutzung erreicht und das Volumen des Abschreckbades nicht unnötig vergrößert.

Die Presseinrichtung kann entlang ihres Umfangs in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander mindestens i = 2, vorzugsweise i = 4 Aufnahmeplätze aufweisen, wobei die Presseinrichtung um eine Winkel von jeweils 360°/i, also z. B. um jeweils 90° bei i = 4, taktweise verdrehbar ist. Grundsätzlich ist es bereits ausreichend, entlang des Umfangs der walzenförmigen Presseinrichtung zwei zueinander um 180° vertaktet werden können. Während der obere Aufnahmeplatz zur Aufnahme von zu härtenden Teilen vorgesehen ist, kann die Härtung während des Vertaktens und während des Verbleibens in der unteren Position erfolgen, bis das jeweilige Teil aus der Presseinrichtung freigegeben wird und eine weitere Vertaktung um 180° nach oben erfolgt, so dass wieder neue, noch zu härtende Teile in der oberen Position eingespannt werden können.

Vorzugsweise sind jedoch entlang des Umfangs in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander vier Aufnahmeplätze vorgesehen, wobei die Presseinrichtung um einen Winkel von jeweils 90° taktweise verdrehbar ist. Auf diese Weise läßt sich der maximal mögliche Durchsatz von Teilen deutlich erhöhen, da die zum Härten notwendige Zeit infolge der größeren Anzahl von Aufnahmeplätzen entlang des Umfangs der Presseinrichtung deren Durchmesser nicht unnötig vergrößert und hält sich im Rahmen der ohnehin notwendigen Baugröße des für das Abschreckbad notwendigen Behälters.

Weiter ist in Längsrichtung der Presseinrichtung nebeneinander eine Mehrzahl von Aufnahmeplätzen vorgesehen, wobei der Presseinrichtung eine Förderbahn zugeordnet ist, um Teile von einer vorgeordneten Wärmebehandlungsstation zu übernehmen und der Presseinrichtung zuzuführen, und wobei Führungselemente zur Vereinzelung und zentrierten Zuführung der Teile zu jeweils einem Aufnahmeplatz der Presseinrichtung vorgesehen sind. Auf diese Weise wird es ermöglicht, eine Vielzahl von Teilen von einer vorgeordneten Wärmebehandlungsstation gleichzeitig automatisch in die Presseinrichtung zu übergeben und dort einzuspannen. Somit ist eine zuverlässige Aufspannung jedes einzelnen Teils in der Presseinrichtung ermöglicht, ohne dass hierzu komplizierte Manipulatoren oder dergleichen notwendig sind.

In bevorzugter Weiterbildung dieser Ausführung weisen die Führungselemente zu den einzelnen Aufnahmeplätzen hin konisch zulaufende Abschnitte auf. Auf diese Weise wird eine besonders einfache Vereinzelung und Zentrierung der Teile zu den jeweiligen Aufnahmeplätzen hin gewährleistet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jedem der in Längsrichtung nebeneinander angeordneten Aufnahmeplätze eine Sensoreinrichtung zur Kontrolle der korrekten Lage in Aufnahmeposition zugeordnet. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass auch in einem automatischen Produktionsablauf über längere Zeit sichergestellt ist, dass jedes einzelne Teil lagekorrekt in der jeweiligen Aufnahmeposition oder Presseinrichtung aufgenommen wird.

In bevorzugter Weiterbildung dieser Ausführung ist die Sensoreinrichtung hierbei als Schwenkarm ausgebildet, der zur Lagekontrolle in die Aufnahmeposition eines Teils am jeweiligen Aufnahmeplatz verschwenkbar ist. Auf diese Weise lässt sich die Sensoreinrichtung auf besonders einfache und zuverlässige Weise realisieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedem Aufnahmeplatz ein Spreizdorn mit einem Innenkonus und einem Außenkonus zugeordnet, die zum Einspannen des Teils relativ zueinander beweglich sind. Auf diese Weise wird eine einfache und zuverlässige Einspannung der Teile am Aufnahmeplatz erreicht.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist eine Fördereinrichtung vorgesehen, der eine Führungseinrichtung zugeordnet ist, um in einer Ausgabeposition der Presseinrichtung freigegebene Teile zu übernehmen und aus dem Abschreckbad auszutragen. Auf diese Weise wird ein automatischer Abtransport der Teile nach ihrer Härtung aus dem Abschreckbad gewährleistet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Förderbahn zur Zuführung der Teile zur Presseinrichtung ein Sensor zugeordnet, über den eine Schalteinrichtung zur Umschaltung der Förderbahn in einen Schnellgang steuerbar ist, wenn Teile aus der vorgeordneten Wärmebehandlungsstation auf die Förderbahn gelangen. Auf diese Weise wird ein schneller Transport von zu härtenden Teilen zu der Presseinrichtung gewährleistet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vor­ richtung zum Härten in vereinfachter Darstellung und;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Preßeinrichtung gemäß Fig. 1 von oben im Bereich des Förderbandes in stark ver­ einfachter schematisierter Darstellung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Härten ins­ gesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfaßt einen Behälter 12, in dem ein Abschreckbad 14 aufgenommen ist, das beispielsweise ein Wasserbad, Ölbad oder auch ein Salzbad sein kann. Innerhalb des Abschreckbades 14 ist eine walzen­ förmige Preßeinrichtung, die insgesamt mit der Ziffer 20 be­ zeichnet ist, um eine horizontale Achse 42 drehbar angeordnet. Die Preßeinrichtung 20 weist entlang ihres Umfangs eine Mehr­ zahl i von Aufnahmeplätzen P_ij zum Einspannen von Teilen 36 auf, die aus dem Ofenauslauf 18 einer vorgeordneten Wärme­ behandlungsstation 17 über eine insgesamt mit der Ziffer 23 be­ zeichnete Förderbahn zugeführt werden. Ferner sind in Längs­ richtung der Preßeinrichtung 20 jeweils j Aufnahmeplätze neben­ einander angeordnet (vgl. Fig. 2).

In der gezeichneten Schnittebene durch die Preßeinrichtung 20 sind in Fig. 1 insgesamt vier Aufnahmeplätze erkennbar, der er­ ste Aufnahmeplatz P₁₁, der sich in einer Aufnahmeposition 21 befindet, die zur Aufnahme von über die Förderbahn 23 zugeführ­ ten Teilen geeignet ist, sowie drei um jeweils 90° gegenüber dem ersten Aufnahmeplatz P₁₁ winkelmäßig in bezug auf die Längsachse 42 versetzte Aufnahmeplätze P₂₁, P₃₁ und P_i1 (oder im dargestellten Fall P₄₁).

Bei den wärmezubehandelnden Teilen 36 handelt es sich um ko­ nisch zulaufende Ringe, die zwischen einem Außenkonus A_i1 und einem Innenkonus I_i1 am jeweiligen Aufnahmeplatz P_i1 aufgenommen werden können.

Hierzu sind der Außenkonus A_i1 und/oder der Innenkonus I_i1 seg­ mentiert und in Form von einzelnen Lamellen ausgebildet, wie dies grundsätzlich aus der DE 196 08 401 A1 bekannt ist. Eine derartige Segmentierung in Form von Lamellen ermöglicht es, herstellungsbedingte Toleranzen aufzufangen und erweitert dar­ über hinaus den Einsatzbereich der verwendeten Aufspanneinrich­ tungen für verschiedene Durchmesser von Teilen 36. In Fig. 1 sind beispielhaft lediglich die Lamellen L_i1 dargestellt. Der Außenkonus A_i1 eines jeden Aufnahmeplatzes P_i1 ist mittels eines schematisch angedeuteten Hydraulikkolbens K_i1 verfahrbar, um so ein Teil 36 zwischen dem Außenkonus A_i1 und dem Innenkonus I_i1 fest einzuspannen.

Die Teile 36 werden über die Förderbahn 23 herangeführt. Die Förderbahn 23, die im dargestellten Fall als Rollenbahn mit einzelnen Rollen 24 ausgebildet ist, besitzt einen horizontalen Abschnitt 28, auf dem die Teile 36 aus dem Ofenauslauf 18 her­ angeführt werden, sowie einen geneigten Abschnitt 30, der sich an den horizontalen Abschnitt 28 anschließt und der mit einer Neigung von ca. 15 bis 30° schräg nach unten in das Abschreck­ bad 14 hineinreicht. Den Aufnahmeplätzen P_i1 sind nun jeweils Rollen R_i1 vorgeordnet, so daß sich in der dargestellten Posi­ tion gemäß Fig. 1 eine geradlinige Fortführung des unteren En­ des des geneigten Abschnittes 30 der Förderbahn 23 über die Rollen R_i1 bis hin zum Aufnahmeplatz P₁₁ ergibt. Somit kann ein Teil 36, das über die Förderbahn 23 auf deren geneigten Ab­ schnitt 30 gelangt, unter Schwerkrafteinwirkung bis hin zum Aufnahmeplatz P₁₁ gelangen, zu dem es in nachfolgend noch be­ schriebener Weise zentriert wird, so daß anschließend durch Einziehen des Kolbens K_i1 eine Einspannung zwischen dem Außen­ konus A_i1 und dem Innenkonus I_i1 erfolgt.

Um die korrekte Einspannung eines jeden Teils 36 in der Aufnah­ meposition 21 am Aufnahmeplatz P₁₁ zu kontrollieren, ist ein Schwenkarm SA₁ vorgesehen, der über einen mittels eines Hebels H₁ gekoppelten Zylinder Z₁ bis an das Teil 36 in der Aufnahme­ position 21 anschwenkbar ist, um so über einen nicht darge­ stellten Sensor die lagekorrekte Aufnahme kontrollieren zu kön­ nen.

Um eine schnelle Zuführung der Teile 36 aus dem Ofenauslauf 18 zu den jeweiligen Aufnahmeplätzen P_ij zu gewährleisten, wird der Ofenauslauf 18 mittels eines Sensors 34, der z. B. als Lichtschranke ausgebildet sein kann, überwacht, um bei Detekti­ on von Teilen 36 auf der Förderbahn 23 den Antrieb 26 der Rol­ len 24 über eine Steuereinrichtung 32 auf Schnellgang umzu­ schalten.

Die einzelnen Teile 36 werden dann in der Aufnahmeposition 21 aufgenommen und eingespannt, wobei noch an der jeweils dem Ofenauslauf 18 abgewandten Seite ein Anschlag As_ij zur Unter­ stützung der lagekorrekten Aufnahme vorgesehen ist.

Sobald das jeweilige Teil 36 in der Aufnahmeposition 21 lage­ korrekt aufgenommen und eingespannt ist, kann die Preßeinrich­ tung 20 um 90° weitergetaktet werden und dann nach einer vorbe­ stimmten Zeit um weitere 90° vertaktet werden, bis die Teile 36 in einer um 180° gegenüber der Aufnahmeposition 21 versetzten Ausgabeposition 22 durch Herausfahren der Außenkoni A_ij wieder freigegeben werden und unter Schwerkrafteinwirkung auf eine Führungseinrichtung 40 in Form eines schräg nach unten geneig­ ten Bleches fallen, wodurch sie auf eine Fördereinrichtung 38 gelangen. Die Fördereinrichtung 38 kann als Band ausgebildet sein, durch das die Teile 36 schräg nach oben aus dem Ab­ schreckbad 14 herausgeführt werden.

Im dargestellten Fall befindet sich die gesamte Preßeinrichtung 20 innerhalb des Abschreckbades 14, so daß der Einspannvorgang an den Aufnahmeplätzen P_ij bereits innerhalb des Abschreckbades 14 erfolgt, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 15.

Der Behälter 12 für das Abschreckbad 14 ist nach außen hin vollständig abgeschlossen und an den Ofenauslauf 18 der vorge­ ordneten Wärmebehandlungsstation 17 gasdicht angeschlossen. Auf der dem Ofenauslauf 18 abgewandten Seite wird die mit dem Ofen­ auslauf 18 in Verbindung stehende Atmosphäre durch eine Schott­ wand 16, die in das Abschreckbad 14 nach unten hinein vorsteht, gegenüber der Umgebung abgedichtet.

Während in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 lediglich die vier entlang des Umfangs winkelmäßig um jeweils 90° zueinander versetzten Aufnahmeplätze P₁₁, P₂₁, P₃₁ und P_i1 dargestellt sind, weist, wie bereits erwähnt, die Preßeinrichtung 20 insgesamt i × j Aufnahmeplätze P_ij auf, wobei die übrigen Aufnahmeplätze P_ij in Längsrichtung der Preßeinrichtung 20 nebeneinander angeord­ net sind, wie aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ersichtlich ist. Im dargestellten Fall sind insgesamt j = 5 Aufnahmeplätze neben­ einander angeordnet. Insgesamt umfaßt die Preßeinrichtung 20 somit zwanzig Aufnahmeplätze.

Es versteht sich, daß die Anzahl i der in Umfangsrichtung hin­ tereinander angeordneten Aufnahmeplätze A_ij als auch die Anzahl j der in Längsrichtung nebeneinander angeordneten Aufnahmeplät­ ze A_ij den jeweiligen Bedingungen entsprechend angepaßt werden kann.

In Fig. 2 wurde aus Vereinfachungsgründen auf die Darstellung der Rollen 24, sowie der jedem Aufnahmeplatz A_ij zugeordneten Schwenkarme SA_j nebst Zylindern Z_j und Hebeln H_j verzichtet.

Um Teile 36, die von der Förderbahn 23 aus dem Ofenauslauf 18 herangeführt werden, zu vereinzeln und jeweils einem Aufnahme­ platz in geeigneter Weise gesondert zuführen zu können, sind Führungselemente vorgesehen, die in Fig. 2 schematisch mit 43 bis 47 bezeichnet sind. Jedes Führungselement weist zwei be­ nachbarte Seitenwände 48, 49; 50, 51; 52, 53; 54, 55; 56, 57 auf, die konisch in Richtung auf den jeweiligen Aufnahmeplatz A₁₁ bis A_1j hin zulaufen, wobei zwischen benachbarten Seitenwän­ den 49, 50; 51, 52; 53, 54; 55, 56 spitzenförmige Abschnitte gebildet sind, durch die die Teile 36 vereinzelt und in die einzelnen Führungselemente hineingelenkt werden.

Insgesamt wird auf diese Weise eine lagekorrekte Zuleitung der Teile 36 zu den einzelnen Aufnahmeplätzen A₁₁ bis A_1j hin ge­ währleistet.

Da die mit dem Ofenauslauf 18 in Verbindung stehende Atmosphäre durch die Schottwand 16 vollständig nach außen hin abgedichtet ist, kann der gesamte Härtevorgang innerhalb einer Schutzgas­ atmosphäre erfolgen, so daß das Entstehen von Anlaßfarben und sonstigen nachteiligen Einflüssen oxidierender Atmosphäre auch während des Härtevorgangs vermieden wird.

Gemäß einer Variante der Erfindung könnte es vorgesehen sein, die Preßeinrichtung auf einem etwas höheren Niveau derart anzu­ ordnen, daß sich die Aufnahmeplätze A₁₁ bis A_1j noch außerhalb des Flüssigkeitsbades befinden und die hierin aufgenommenen Teile 36 erst durch das Verdrehen der Preßeinrichtung 20 in das Abschreckbad 14 eingetaucht werden.

Dies hätte den Vorteil, daß die lagekorrekte Aufnahme der Teile in der Aufnahmeposition besser kontrolliert werden könnte und daß die Teile während des gesamten Abschreckvorgangs vollstän­ dig eingespannt sind, was tendenziell die Verzugsgefahr weiter reduziert.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Härten von Teilen (36) mit einem Abschreckbad (14), mit einer um eine horizontale Achse (42) drehbaren Halteeinrichtung, die zumindest teilweise in das Abschreckbad (14) eintaucht und die eine Presseinrichtung (20) aufweist, wobei die Presseinrichtung (20) entlang des Umfanges der Halteeinrichtung und in Längsrichtung eine Mehrzahl von Aufnahmeplätzen (P_ij) aufweist und wobei in den Aufnahmeplätzen (P_ij) jeweils eines der Teile (36) zum Härten lagekorrekt einspannbar ist, mit einer der Presseinrichtung (20) zugeordneten Förderbahn (23), um die Teile (36) von einer vorgeordneten Wärmebehandlungsstation zu übernehmen und der Presseinrichtung (20) zuzuführen, und mit Führungselementen (43, 44, 45, 46, 47) zur Vereinzelung und zur zentrierten Zuführung der Teile (36) zu jeweils einem der Aufnahmeplätze (P_ij).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (43-47) zu den einzelnen Aufnahme­ plätzen (P₁₁ - P_j1) hin konisch zulaufende Abschnitte (48, 49; 50, 51; 52, 53; 54, 55; 56, 57) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jedem der in Längsrichtung nebeneinander angeord­ neten Aufnahmeplätze (P₁₁ - P_j1) eine Sensoreinrichtung (SA_j) zur Kontrolle der korrekten Lage in der Aufnahme­ position (21) zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung als Schwenkarm (SA_j) ausgebildet ist, der zur Lagekontrolle in die Aufnahmeposition (21) eines Teiles (36) am jeweiligen Aufnahmeplatz (P_j1) ver­ schwenkbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß jedem Aufnahmeplatz (P_ij) ein Spreizdorn (S_ij) mit einem Innenkonus (I_ij) und einem Außenkonus (A_ij) zugeordnet ist, die zum Einspannen des Teils (36) relativ zueinander beweglich sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Fördereinrichtung (38) vor­ gesehen ist, der eine Führungseinrichtung (40) zugeordnet ist, um in einer Ausgabeposition (22) der Preßeinrichtung (20) freigegebene Teile (36) zu übernehmen und aus dem Ab­ schreckbad (14) auszutragen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Förderbahn (23) ein Sensor (34) zu­ geordnet ist, über den eine Schalteinrichtung (32) zur Um­ schaltung der Förderbahn (23) in einen Schnellgang steuer­ bar ist, wenn Teile (36) aus der vorgeordneten Wärme­ behandlungsstation (17) auf die Förderbahn (23) gelangen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre oberhalb des Ab­ schreckbades (14) lediglich durch einen Ofenauslauf (18) mit der vorgeordneten Wärmebehandlungsstation (17) in Verbindung steht und nach außen hin gasdicht abgeschlossen ist.