DE2332832B1 - Vorrichtung zum induktiven Härten von um eine Drehachse drehbaren Werkstükken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum induktiven Härten von um eine Drehachse drehbaren Werkstücken, insbesondere der Lager an Kurbelwellen, im Umlaufverfahren, bei dem verschiedene Teile der Oberfläche der Werkstücke mittels unterschiedlich geformter Induktoren erwärmt werden, und bei der das Werkstück horizontal eingespannt wird, mit einem parallel zur Werkstückdrehachse verfahrbaren, in den einzelnen Arbeitspositionen lagefixierbaren Härtewagen, einer an dem Härtewagen höhenverschiebbar und über ein Gestänge schwenkbar angeordneten Transformatorplatte zur Lagerung eines Transformators, der über flexible Primärzuleitungen mit einer Mittelfrequenzstromquelle verbunden ist, und einem an der Transformatorplatte befestigten, die zu härtende Oberfläche nur teilweise umfassenden Induktor.

Eine halbautomatische Vorrichtung dieser Art ist unter anderem aus der DT-PS 865 321 bekannt. Die Vorrichtung enthält in ihrem Maschinengestell ein Becken zur Aufnahme des flüssigen Abschreckmittels, eine über diesem Becken mit horizontaler Achse angeordnete Trägerwelle, an der — azimutal gegeneinander versetzt — vier Spannkopfpaare mit Einspannelementen zur Aufnahme von Kurbelwellen u. dgl. angeordnet sind. Die Trägerwelle ist mit einem Getriebe verbunden, das einerseits zur Ausführung von Durchteil-Drehungen der Trägerwelle, die die in den Einspannelementen der Spannköpfe gehalterten Werkstücke jeweils von einer dem Bedienungsmann zugänglichen Einspannstation, in der gleichzeitig die induktive Härtung erfolgt, schrittweise über drei sich im Abschreckmittelbad befindliche Stationen zurück zur Einspannstation verbringt, und andererseits zur Drehung der Werkstücke und ihrer Längsachsen selbst dient.

Zur induktiven Erhitzung der Lagerflächen-Oberflächenbereiche ist ein Härtewagen vorgesehen, der auf Trägerschienen am Rande des Abschreckmittelbeckens in Richtung parallel zur Trägerwellenachse verfahrbar ist. Ein über flexible Zuleitungen gespeister Mittelfrequenz-Leistungstransformator, der an den Induktor sekundärseitig sowohl elektrisch als auch mechanisch starr, jedoch lösbar, angeschlossen ist und mit diesem eine Baueinheit bildet, ist über seine Trägerplatte (Transformatorplatte) und ein doppeltes Gestänge nach Art eines Pantographen beweglich mit dem Härtewagen verbunden. Das Gewicht der Transformator-Induktoreinheit und der Trägerplatte samt dem Gestänge ist zum größten Teil durch Gegengewichte ausgeglichen, so daß der gesamte Induktorblock während der induktiven Erhitzung mit einer relativ geringen Kraft auf dem zu härtenden Lager aufsitzt.
Im Betrieb werden jeweils vier Kurbelwellen von Hand aus durch den Bedienungsmann zwischen die vier Spannkopfpaare der Trägerwelle eingespannt. Danach verschiebt der Bedienungsmann den Härtewagen, bis die axiale Lage des Induktors mit der des zu härtenden Lagers der sich in Einspann- und Erhitzungsstation befindlichen Kurbelwelle übereinstimmt, worauf er den Induktor von Hand aus auf das zu härtende Lager der inzwischen in Rotation versetzten Kurbelwelle aufsetzt und die induktive Erhitzung des Lagers durch Einschalten des Induktorstromes einleitet.

Die Abschaltung des Induktorstromes erfolgt dann bei vollendeter Aufheizung mittels eines Zeitschalters. Der Induktor hebt darauf automatisch ab, und es startet eine Durchteil-Drehung der Trägerwelle, wodurch die Kurbelwelle mit dem eben aufgeheizten Lager zwecks Abschreckung in das Abschreckmittelbad überführt und die nächste Welle in Aufheizposition gebracht wird. Danach kann in derselben Stellung des Härtewagens auf analoge Weise die Härtung des entsprechenden Lagers der sich nun in der Aufheizstation befindlichen Kurbelwelle vorgenommen werden. Der Vorgang wiederholt sich, bis die dieser Härtewagenstellung entsprechenden Lager sämtlicher eingespannten Kurbelwellen gehärtet sind.

Kann der eingespannte Induktor zur Härtung mehrerer Lager an der Kurbelwelle benutzt werden, wird in den diesen Lagern entsprechenden Stellungen des Härtewagens der eben geschilderte Vorgang wiederholt. Dasselbe erfolgt jeweils mit einem oder mehreren anderen Induktoren, bis alle Kurbelwellenlager gehärtet sind.

Zur Erhöhung des Kurbelwellendurchsatzes ist dabei eine Variante dieser Vorrichtung bekannt, bei der nebeneinander zwei Härtebecken angeordnet sind, die jeweils eine Trägerwelle mit Spannköpfen zum Einspannen der Kurbelwellen aufweisen und die gemeinsam vom entlang beider Härtebecken verfahrbaren Härtewagen bedient werden. Dieses weist den Vorteil auf, daß, wenn an einem der beiden Härtebecken die Be- bzw. Entladung von Kurbelwellen erfolgt, an dem anderen Härtebecken gehärtet werden kann und umgekehrt.

Bei diesen halbautomatischen Vorrichtungen sind jedoch ständig eine Bedienung bzw. mindestens zwei Bedienungsleute erforderlich.

Zur Härtung von Kurbelwellen mit großen Durchsatzzahlen pro Stunde sind außerdem — z. B. aus der deutschen Patentschrift 1 209 137 — selbsttätig arbeitende Vorrichtungen zum induktiven Härten von Kurbelwellen bekannt, bei welchen die Kurbelwellen mittels einer Transporteinrichtung in Richtung senkrecht zu ihren Achsen nacheinander zwei Härtestationen zugeführt werden, in denen sie jeweils eingespannt, mehrere ihrer Lager dann gleichzeitig in Eingriff mit jeweils einer zugehörigen Transformator-Induktoreinheit gebracht werden. Bei rotierender Kurbelwelle werden danach die Lager mittels der auf ihnen aufsitzenden Induktoren induktiv erhitzt, wonach die Abschreckung mit Hilfe von mit diesen Induktoren verbundenen Abschreckbrausen erfolgt. Danach wird die Kurbelwelle in ihrer Drehung angehalten, ausgespannt und weitertransportiert.

Diese bekannte selbsttätig arbeitende Vorrichtung zum induktiven Härten von Kurbelwellen stellt für sich und in Verbindung mit dem für die gleichzeitige Härtung mehrerer Lager erforderlichen erhöhten Leistungsbedarf einen hohen technischen Aufwand dar, der sich nur bei sehr großen Durchsatzzahlen der Werkstücke rechtfertigt.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine Vorrichtung für das zumindest bis auf den Ein- und Ausspannvorgang selbsttätige induktive Härten von Oberflächenbereichen von eine Drehachse aufweisenden Werkstücken, insbesondere der Lager von Kurbelwellen, anzugeben, die einen nur wenig höheren Aufwand als die genannte halbautomatische Vorrichtung darstellt, jeweils eine einfache und rasche Umrüstung auf einen anderen Wellentyp erlaubt und wesentlich weniger aufwendig ist als die genannte selbsttätig arbeitende Kurbelwellenhärtevorrichtung.

Diese Aufgabe wird an Vorrichtungen der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß durch eine Ausbildung gelöst, die gekennzeichnet ist durch ein im Fahrbereich des Härtewagens angeordnetes Induktor-

magazin, in dem die unterschiedlichen Induktoren nebeneinander entlang einer der Drehachse des Werkstücks parallelen Richtung abstellbar sind, eine automatisch betätigte Kupplung zur Befestigung des Induktors an der Transformatorplatte und zur Herstellung der elektrischen Verbindung des Induktors mit den Sekundäranschlüssen des Transformators und eine Programmsteuervorrichtung zum Verfahren des Härtewagens und der Transformator-Induktoreinheit in Arbeits- und Wechselpositionen sowie zur Einleitung und Beendigung der einzelnen Arbeitsabläufe.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erfinderische Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Induktormagazin außerhalb des axialen Bereiches der Werkstück-Einspannvorrichtung angeordnet ist und daß als Einrichtung zur Erzeugung der axialen Relativbewegung zwischen Induktormagazin und Härtewagen die Einrichtung zum Verfahren des Härtewagens dient. Dabei wird die Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung quer zur Werkstückeinspannachse zwischen einen Induktor und der Transformatorplatte vorteilhaft durch eine an sich bekannte Einrichtung zum vertikalen Bewegen des die Transformatorplatte mit dem Härtewagen verbindenden Gestänges gebildet.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die erfinderische Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß zum Transport eines Induktors zwischen einer Induktormagazinaufnahme in einer von der Vertikalen abweichenden Richtung quer zur Werkstückeinspannachse, vorzugsweise in einer horizontalen und senkrecht zur Werkstückeinspannachse verlaufenden Richtung, am Härtewagen eine mit einem Kupplungskopf zum Ankuppeln an einem Induktor versehene Transfervorrichtung angeordnet ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erfinderische Vorrichtung ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Transfervorrichtung einen zur Ausführung einer linearen Bewegung quer zur Werkstückeinspannachse geeigneten, an dem Härtewagen geführten und zur Ausführung dieser Bewegung angetriebenen, vorzugsweise als Trägerstange ausgebildeten Trägerkörper aufweist, der an einem Ende den Kupplungskopf trägt. Dabei können die Induktoren vorteilhaft Führungselemente aufweisen, die zu ihrer Führung an in jeder Induktorablage des Induktormagazins sowie an der Transformatorplatte angeordneten, jeweils in Richtung der Bewegung des Trägerkörpers verlaufenden Führungsschienen dienen, und mit einer Einrichtung zur Verriegelung der Transformatorplatte in einer Position versehen sein, in der ihre Führungsschienen mit den Führungsschienen des Induktormagazins fluchten.

Gemäß einer anderen weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Induktormagazin relativ zur Werkstückeinspanneinrichtung verschiebbar angeordnet, wobei die Verschiebung vorteilhaft in einer Führung am Härtewagen erfolgt.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand mehrerer vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer perspektivischer Teildarstellung die für den Erfindungsgegenstand wesentlichen Teile einer bis auf den Vorgang des Beladens und Entladens der zu härtenden Werkstücke selbsttätig arbeitenden Kurbelwellenhärtevorrichtung nach der Erfindung als erstes Ausführungsbeispiel;

F i g. 2 zeigt eine der Anordnung nach F i g. 1 entsprechende Vorrichtung mit einer abgewandelten Anordnung des Induktormagazins als zweites Ausführungsbeispiel,·

F i g. 3 zeigt eine Variante der Anordnung nach F i g. 2 als drittes Ausführungsbeispiel;

F i g. 4 erläutert eine vorteilhafte Abwandlung der Ausführung gemäß F i g. 2;

F i g. 5 erläutert schließlich schematisch und teilweise im Schnitt eine Abwandlung der Ausführung gemäß F ig. 4.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung 1 weist ein Härtebecken 2 zur Aufnahme eines flüssigen Abschreckmittels auf, in dem in horizontaler Lage eine Trägerwelle 4 angeordnet ist, deren vier Spannkopfpaare 5 (in F i g. 1 zwei Paare zu erkennen) mit Hilfe von Pinolen 6 Kurbelwellen 7 zwischen ihren Spitzen einspannen. Von den von der Trägerwelle 4 getragenen Kurbelwellen ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur jene Kurbelwelle dargestellt, die sich gerade in Aufheizposition außerhalb des Abschreckmittelbades befindet. Zum Antrieb einer Durchteildrehung der Trägerwelle 4 sowie der Drehung der Kurbelwellen 7 mittels der dargestellten Pinolen 6 dienen Getriebe, die im Gehäuse 8 untergebracht sind.

An der Vorrichtung ist ferner am hinteren Beckenrand eine Rampe mit Schienen 9 angeordnet, auf der — mittels eines Getriebemotors 10 und einer Spindel 11 angetrieben — ein Härtewagen 12 in Richtung parallel zur Kurbelwelleneinspannachse zwischen mehreren vorgegebenen axialen Positionen verfahrbar ist. An dem Härtewagen 12 ist vertikal in Führungen verschiebbar ein Schlitten 13 gelagert, an dem über ein pendelndes, auslenkbares Parallelogrammgestänge 14 eine Transformatorplatte 15 aufgehängt ist, die mit Hilfe des Gestänges 14 in einer Ebene mit einer Normalen parallel zur Kurbelwelleneinspannachse verschwenkbar ist. Die Transformatorplatte 15 trägt einen Mittelfrequenz-Leistungstransformator 16, der primärseitig über flexible Zuleitungen 17 mit den im Härtewagen 12 angeordneten Schwingkreiskondensatoren bzw. mit einem Mittelfrequenzgenerator verbunden ist. Sekundärseitig ist der Transformator elektrisch sowie mechanisch starr, jedoch lösbar, an die Anschlüsse eines mit 18 angedeuteten sogenannten Halbschaleninduktors angeschlossen, der mittels Gleitschuhen während des Betriebes auf dem induktiv zu erhitzenden Lager aufsitzt. Das Gewicht des Schlittens 13, des Gestänges 14 und der Transformatorplatte 15 mit der Transformator-Induktoreinheit 16, 18 ist durch einen im Härtewagen 12 untergebrachten Gewichtsausgleich zum größten Teil kompensiert.

Zum Ankuppeln des Induktors 18 an die Transformatorsekundäranschlüsse dienen zwei beiderseits des Transformators 16 an der Transformatorplatte 15 vorgesehene, gegen Federkraft mittels pneumatischer Verstellzylinder lösbare Kupplungselemente 19, von denen in der Darstellung nur eines zu erkennen ist.

Seitlich am Rande des Maschinengestells neben dem Abschreckmittelbecken und außerhalb des axialen Bereiches der durch die Trägerwelle 4 mit den Spannkopfpaaren 5 und dem Getriebe 8 gebildeten Einspannvorrichtung ist ein Induktormagazin 20 angeordnet, das aus einer Abstellplatte besteht, auf der vier Induktoraufnahmen mittels Führungsstiften 21 abgegrenzt sind.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zur Härtung sämtlicher Lager der Kurbelwelle seien z. B. vier unterschiedlich ausgebildete Induktoren erforderlich. Es sei angenommen, der Härtewagen 12 befinde sich in der dargestellten Position mit dem Schlitten 13 in seiner

höchsten Stellung. In dieser Phase des Arbeitsablaufes sei z. B. die Härtung aller mittels des angekuppelten Induktors härtbaren Lager abgeschlossen. Dieser Zustand löst nun ein Startsignal für den Induktorwechsel aus, der mit dem Verfahren des Härtewagens 12 in die Stelle der freien Induktoraufnahme am Induktormagazin 20 eingeleitet wird. Darauf wird der Schlitten 13 automatisch abgesenkt, so daß der Induktor 18 in seiner bisher freien Aufnahme im Induktormagazin 20 zu ruhen kommt, wobei durch Betätigung eines Annäherungsschalters die Lösung der Induktorkupplung bewirkt und der Induktor auf diese Weise in der Induktoraufnahme abgestellt wird. Hiernach verfährt der Schlitten 13 wieder in seine höchste Stellung, der Härtewagen 12 darauf in seine zur Aufnahme des nächsten Induktors vorgegebene axiale Position, wonach durch ein erneutes Absenken des Schlittens 13 die Transformatorplatte 15 auf diesen nächsten Induktor aufsetzt und mit diesem kuppelt. Nach einem erneuten Hochverfahren des Schlittens 13 in seine höchste Stellung ist dann so der selbsttätige Induktorwechsel beendet, und der Härtewagen 12 wird nun in seine zu diesem Induktor gehörige erste axiale Härteposition verfahren, wodurch der selbsttätige Härtevorgang aller zu diesem nun neu angekuppelten Induktor gehörigen Lager eingeleitet ist. »5

Dieser Härtevorgang besteht für jede zu diesem Induktor zwecks Härtung einzunehmende axiale Position des Härtewagens 12 aus vier aufeinanderfolgenden Härtevorgängen, wobei die Beendigung eines Härtevorganges die Einleitung des jeweils nächsten auslöst und das Ende des jeweils letzten, vierten Härtevorganges das Verfahren des Härtewagens 12 in seine zum angekuppelten Induktor gehörige, nächste axiale Position bewirkt, in der dann erneut die vier zugehörigen Härtevorgänge ausgelöst werden usw., bis alle zu dem eingespannten Induktor gehörigen Lager gehärtet sind und automatisch der nächste Induktorwechselvorgang erfolgt. Dies wird so lange fortgesetzt, bis alle Lager der eingespannten Wellen gehärtet sind und der Arbeitsablauf zum Entladen der fertig gehärteten Kurbelwellen bzw. zum Beladen mit neuen Kurbelwellen angehalten wird.

Jeder der erwähnten Härtevorgänge besteht aus dem Aufsetzen des Induktors auf das zu härtende Lager durch Absenken des Schlittens 13 und Trennung des Schlittens von seiner Hebevorrichtung in einer Weise, wie es z.B. aus der deutschen Patentschrift 1 209 137 für automatische Kurbenwellenhärtevorrichtungen bekannt ist, dem Starten der Drehbewegung der Welle und Einschalten des Induktorstromes, dem Abschalten 5" des Induktorstromes mittels eines Zeitschalters, dem Hochfahren des Schlittens 13 und schließlich der Durchteildrehung der Trägerwelle 4, wodurch die Kurbelwelle mit dem eben induktiv erhitzten Lager in das Abschreckmittelbad abgesenkt und eine andere Welle in die Aufheizposition verbracht wird. Das Ende des Härtevorganges leitet darauf den nachfolgenden Härtevorgang mit dem Absenken des Schlittens 13 bzw. dem Aufsetzen des Induktors auf das nun zu härtende Lager der in azimutal vorgegebener Position angehaltenen nächsten Kurbelwelle ein.

Um pro Härteperiode, welche jeweils die Härtung der vier der eingespannten Kurbelwellen umfaßt, jeweils einen Induktorwechsel einzusparen, werden in jeder Härteperiode die Induktoren vorteilhaft in umgekehrter Reihenfolge an den Transformator angeschlossen, als dies bei der unmittelbar vorangehenden Härteperiode der Fall war. Sind also z. B. in der ersten Periode die Induktoren in der Reihenfolge A-B-C-D gewechselt worden, so erfolgt der induktorwechsel in der zweiten Periode in der Reihenfolge D-C-B-A und in der dritten Periode wieder in der Reihenfolge A-B-C-D usw. Diese Arbeitsweise ist jedoch nur dann möglich, wenn keine technologisch vorbestimmte Reihenfolge bei der Härtung eingehalten werden muß.

Statt mit einem Härtebecken kann — in einer bevorzugten Abwandlung der an Hand von F i g. 1 beschriebenen Ausführung — die Vorrichtung mit zwei Härtebecken ausgerüstet sein, die jeweils eine Trägerwelle mit Spannköpfen zum Einspannen der Kurbelwellen aufweisen. Bei einer so abgewandelten Vorrichtung wird, wenn an einem Härtebecken die Be- bzw. Entladung erfolgt, an dem anderen Becken gehärtet (bzw. umgekehrt) und auf diese Weise ein erhöhter Kurbelwellendurchsatz erzielt.

Die Vorrichtungsvariante nach F i g. 2 weist wie die Ausführung nach F i g. 1 im Maschinengestell ein Härtebecken IA auf, in dem eine Einspannvorrichtung \AA für vier Kurbelwellen mit Trägerwelle AA und vier Pinolen aufweisende Spannkopfpaare vorgesehen sind. In F i g. 2 ist wieder nur die sich gerade in Aufheizposition außerhalb des Abschreckmittelbades 22 befindliche Kurbelwelle mit 7A angedeutet. Ähnlich wie bei der Variante gemäß F i g. 1 ist am hinteren Beckenrand eine Rampe 23/4 mit Schienen 9A angeordnet, auf der ein Härtewagen 12 parallel zur Kurbelwelleneinspannachse verfahrbar ist, der einen vertikal verfahrbaren Schlitten 13 mit einer über ein verschwenkbares Parallelogrammgestänge 14 aufgehängten Transformatorplatte 15 mit einem Transformator 16 und angeschlossenem Induktor 18 aufweist.

Zum Unterschied gegenüber der Variante nach F i g. 1 ist bei dieser weiteren Variante das Induktormagazin 20/4 aus einer zwischen der Bahn des Härtewagens 12 und dem Härtebecken 2 liegenden Leiste 24 der Rampe 23/4 gebildet, an der die Induktoraufnahmen durch Führungsstücke 25 abgegrenzt sind. Die bei dieser Variante erforderliche Arretierung der Transformatorplatte 15 in einer Induktorübergabeposition erfolgt durch einen sowohl am Schlitten 13 des Härtewagens 12 als auch am Gestänge 14 der Transformatorplatte 15 angelenkten hydraulischen Klemmzylinder 26. Neben den wie in der Variante nach F i g. 1 ausgeführten bzw. angeordneten Kupplungselementen 19 weist die Transformatorplatte 15 einen Anschlag 27 für den Induktor 18 auf.

Zum Transport des Induktors 18 vom Induktormagazin 20/4 zur Transformatorplatte 15 und umgekehrt dient eine am Boden des Härtewagens 12 angebrachte Transfervorrichtung 28, die in einer Führung 29 gleitend eine Transferstange 30 aufweist. Die Transferstange 30, deren axiale Verschiebung mit Hilfe eines Zahnstangengetriebes 31 erfolgt, dessen Ritzel über einen (nicht dargestellten) mit einer Kupplung versehenen Getriebemotor angetrieben ist, weist an ihrem induktorseitigen Ende einen als Kupplungsschlüssel 32 ausgebildeten Kupplungskopf auf, der geeignet ist, durch zunächst eine kombinierte Vorwärts- und dann eine Drehbewegung in eine entsprechend ausgebildete, im Induktorgehäuse angeordnete Ausnehmung 33 einzugreifen und damit die Transferstange 30 an dem Induktor anzukuppeln. Der Schaft des Kupplungsschlüssels 32 (nicht dargestellt) ist in einer Axialbohrung der Transferstange 30 geführt und mit einem Antriebsorgan 34 am anderen Ende der Transferstange 30 verbunden, die zur Erzeugung einer Linear- und Drehbewe-

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gung des Kupplungsschlüssels 32 dienen.

Diese Vorrichtung gemäß F i g. 2 funktioniert auf folgende Weise: Der Schlitten 13 befindet sich bei Beendigung der Härtung aller mittels des angeschlossenen Induktors zu härtenden Lager der vier eingespannten Kurbelwellen in seiner höchsten Stellung und der Härtewagen 12 in der der Härtung des letzten dieser Lager entsprechenden axialen Position. Das Erreichen dieses Zustandes löst nun wieder das Startsignal für den Induktorwechsel aus, der mit der Klemmung der Transformatorplatte 15 mittels des Klemmzylinders 26 in der in F i g. 2 gezeigten Lage und mit dem Verfahren des Härtewagens 12 in die Stelle der freien Induktoraufnahme eingeleitet wird. Dazu wird zunächst die sich in zurückgezogener Ruhestellung (wie in F i g. 2 dargestellt) befindliche Transferstange 30 durch Starten des Zahnstangengetriebes 31 gegen den auszukuppelnden Induktor 18 bis in ihre äußerste Stellung vorgeschoben, in der das Transferstangenende den Induktor 18 gerade berührt, während der Kupplungsschlüssel 32 in die entsprechende Ausnehmung im Induktorgehäuse eingeführt ist. Vermöge einer darauffolgenden Drehung des Kupplungsschlüssels 32 mittels des Antriebsorgans 34 wird der Induktor 18 mit dem Ende der Transferstange fest verriegelt. Die Beendigung dieses Vorganges leitet die Freigabe des Induktors 18 von der Transformatorplatte durch Lösung der Kupplungselemente 19 ein, wonach die Transferstange 30 in entgegengesetzter Richtung bis in eine Stellung bewegt wird, in der der angekuppelte Induktor 18 die in F i g. 2 dargestellte Position 18 erreicht hat, wo sie, durch ein entsprechendes Signalglied gesteuert, angehalten wird. Danach erfolgt die Lösung der Kupplung durch eine entsprechend entgegengesetzte Drehung des Kupplungsschlüssels 32 und schließlich die weitere Rückführung der Transferstange 30 in ihre in F i g. 2 dargestellte zurückgezogene Stellung. Damit ist der Vorgang zur Überführung des Induktors 18 von der Transformatorplatte 15 in seine Position 18 in der zugehörigen Aufnahme des Induktormagazins 20 abgeschlossen.

Nach Abschluß dieser Arbeitsphase wird nun der Härtewagen 12 in seine zur Aufnahme des nächsten anzukuppelnden Induktors vorgegebene axiale Position verfahren, in der nun als zweite und letzte Phase des Induktorwechsels der Vorgang zum Überführen eines Induktors 18 von dem Induktormagazin 2OA auf die Transformatorplatte 15 in der Weise vorgenommen wird, daß die Vorgänge nun in umgekehrter Richtung und Reihenfolge ablaufen, wie bei der vorstehend beschriebenen Überführung eines Induktors von der Transformatorplatte in eine Induktoraufnahme. Nach Beendigung dieses Induktorwechsels durch Lösung der durch den Kupplungszylinder 26 bewirkten Klemmung der Transformatorplatte wird der Härtewagen 12 in seine zu diesem neu angekuppelten Induktor gehörige erste axiale Härteposition verfahren, womit der selbsttätige Härtevorgang für alle zu diesem neu eingespannten Induktor gehörigen zu härtenden Lagerstellen eingeleitet ist. Der Härtevorgang erfolgt dann in gleicher Weise wie bei der VorrichtungsVariante gemäß F i g. 1.

F i g. 3 zeigt in perspektivischer schematischer Darstellung die Vorrichtung gemäß F i g. 2 mit einer vorteilhaften Anordnung der Induktoren im Induktormagazin. Bei dieser Anordnung fluchtet, wie durch die Linien 35 angedeutet — zumindest für einige dieser Induktoren —, jeweils die Position des Induktors im Induktormagazin längs der Kurbelwelleneinspannachse mit der axialen Arbeitsposition der Transformatorplatte für die Härtung eines mittels dieses Induktors zu härtenden Lagers. Dies hat den Vorteil, daß nach erfolgtem Induktorwechsel sich der Härtewagen bereits in der zur Einleitung des ersten Härtevorganges mit dem neueingespannten Induktor richtigen axialen Position befindet und dadurch ein Schritt des Arbeitsverfahrens erspart bzw. der Zeitaufwand für den Gesamthärtevorgang verringert wird.

In F i g. 4 ist ein Ausschnitt einer Vorrichtungsvariante dargestellt, welche eine vorteilhafte Abwandlung der Ausführung gemäß F i g. 2 bildet.

Bei dieser Vorrichtung gemäß F i g. 4 sind die Induktoren zu beiden Seiten des Induktorgehäuses und nahe dessen Oberkanten mit als Führungselemente dienenden Gleitschienen 36 versehen, mit welchen sie an Führungsschienen 37, 38, die sowohl in den Induktoraufnahmen eines Induktormagazins, das die Form eines Gehäuses mit mehreren Fächern aufweist, als auch an der Transformatorplatte 15 angebracht sind, senkrecht zur Kurbelwelleneinspannachse verschiebbar geführt oder gehaltert werden können.

Zur Arretierung der Transformatorplatte 15 in ihrer Übergabeposition ist am Härtewagen 12 eine mit Führungsschienen 39 versehene, durch eine hydraulische Verstelleinrichtung 40 betätigbare Brücke 41 klappbar angelenkt, die, an ihrem freien Ende mit Führungszapfen 42 versehen, geeignet ist, mit diesen in entsprechende Zapfenbohrungen der Transformatorplatte 15 derart einzurasten, daß dabei ihre Führungsschienen 39 mit den Schienen 37 und 38 der Induktoraufnahme und der Transformatorplatte 15 fluchten.

Abgesehen von der gegenüber der Variante nach F i g. 2 unterschiedlichen Arretierungseinrichtung, bei welcher jetzt die Arretierung bzw. Entarretierung der Transformatorplatte 15 in Übergabeposition allein durch Hochklappen und Zurückklappen der Brücke 41 erfolgt, ist die Konstruktion der Transfervorrichtung gemäß F i g. 4 sowie ihr Arbeitsablauf analog zu dem der Variante gemäß Fig.2. Die Transfervorrichtung gemäß F i g. 4 kann aber mechanisch wesentlich leichter gebaut werden, da sie nunmehr zur Ankupplung mit den Induktoren bzw. zu ihrem Verschieben zu dienen, die Induktoren aber nicht zu tragen hat.

Eine andere vorteilhafte Variante einer Vorrichtung zum induktiven Kurbelwellenhärten, die eine Abwandlung der Ausführung gemäß F i g. 4 darstellt, ist in F i g. 5 schematisch, teilweise im Schnitt, gezeigt.

Bei dieser Variante ist die Maschine mit Härtebekken 1 samt Einspannvorrichtung 4, 5, 6, der auf einer Rampe am hinteren Rand des Beckens 2 verfahrbare Härtewagen 12 mit dem vertikal verfahrbaren Schlitten 13, an dem über ein Parallelogrammgestänge 14 und der Transformatorplatte 15 die Transformator-Induktoreinheit 16,18 aufgehängt ist, sowie die Transfervorrichtung 28 am Boden des Härtewagens 12 ähnlich wie bei der Variante gemäß F i g. 4 ausgebildet. Das Induktormagazin 20 hingegen ist in einer Führung an der Unterseite des Härtewagens 12 in Richtung parallel zur Kurbelwelleneinspannachse verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung des Induktormagazins erfolgt mit Hilfe eines Zahnstangengetriebes, bei dem die Zahnstange 44 mit dem Magazin und das Ritzel 45 mit einem im Härtewagen 12 untergebrachten Getriebemotor (nicht dargestellt) verbunden ist. Das Induktormagazin 20 weist ähnlich wie bei der Ausführung nach F i g. 3 für jede Induktoraufnahme ein Paar Führungsschienen 37 auf, an denen die Induktoren 18 mit ihren Gleitschienen 36 geführt sind.

In Abweichung zur Ausführung nach F i g. 4 ist zur Arretierung der Transformatorplatte 15 ein Verstellzylinder 46 vorgesehen, der an seinen Enden am Gehäuse des Härtewagens 12 bzw. an der Transformatorplatte 15 angelenkt ist. Der Härtewagen 12 weist an seinem Gehäuse Führungszapfen 47 auf, die geeignet sind, in entsprechende Ausnehmungen 48 an der Transformatorplatte 15 einzugreifen.

Bei dieser Vorrichtungsvariante gemäß F i g. 5 steht bei Einleitung eines Induktorwechsels — vom vorhergehenden Induktorwechsel her — die gerade freie Induktoraufnahme relativ zur Transformatorplatte 15 in Übergabeposition, der Schlitten 13 wie in F i g. 5 dargestellt in seiner höchsten Stellung. Durch Betätigung des Verstellzylinders 46, der über ein Mittelstellungsventil gesteuert ist, wird nun die Transformatorplatte 15 im Sinne des Pfeiles 49 unter Verschwenkung des Gestänges 14 gegen den Härtewagen 12 gezogen und durch Einrasten der Führungszapfen 47 in die Ausnehmungen 48 an diesen angekuppelt. In dieser arretierten Stellung der Transformatorplatte 15 fluchten deren Führungsschienen 38 mit denen 37 der sich in Übergabeposition befindlichen Induktoraufnahme.

Nach einem wie gemäß der Variante nach F i g. 4 erfolgten weiteren Verlauf der Überführung des Induktors 18 in die zugehörige Aufnahme des Induktormagazins 20 wird dieses gegenüber dem Härtewagen in eine Position verschoben, in welcher der neu anzukuppelnde Induktor sich relativ zur Transformatorplatte 15 in Übergabeposition befindet. Danach erfolgt die Überführung des anzukuppelnden Induktors durch Ablauf der Vorgänge in umgekehrter Richtung und Reihenfolge wie bei der vorstehend beschriebenen Überführung eines Induktors von der Transformatorplatte in die zugehörige Induktoraufnahme.

Diese Vorrichtungsvariante hat unter anderem den Vorteil, daß ein Induktorwechsel gleichzeitig mit einem Verfahren des Härtewagens 12 in eine neue Position möglich ist, was eine nicht unbeträchtliche Zeitersparnis bedeutet. Während des Arbeitsablaufes kann nämlich, wenn die Härtung an dem letzten von dem angekuppelten Induktor zu härtenden Lager beendet ist, die Verschiebung des Härtewagens 12 in jene Position längs der Kurbelwelle, in der die erste Härtung mit

ίο dem neu anzukuppelnden Induktor erfolgen soll, bereits vorgenommen werden, währenddessen der Induktorwechsel stattfindet.

Zur Steuerung des selbsttätigen Arbeitsablaufes bei den beschriebenen Vorrichtungen dienen an sich bekannte Steuerelemente, wie End- und Näherungsschalter, die bei einer vorgegebenen Verstellung eines Vorrichtungsteiles oder Zeitschalters, wie z. B. bei der Einschaltperiode des Induktorstromes, die Beendigung des betreffenden Arbeitsschrittes der Vorrichtung bewir-

ao ken, gleichzeitig ein Signal zur Einleitung des programmiert darauf folgenden Arbeitsschrittes der Vorrichtung abgeben. Insbesondere ist z. B. zum Anhalten des Härtewagens in seinen Arbeits- bzw. Induktorwechselpositionen am Maschinengestell eine Nockenleiste mit längs der Härtewagenbahn verstellbaren Nocken vorgesehen, die den am Härtewagen angebrachten Endschalter betätigen. Eine Umrüstung der Vorrichtung auf einen anderen Kurbelwellentyp kann dabei bereits allein durch entsprechende Neubestückung des Induktormagazins mit zum neuen Kurbelwellentyp gehörigen Induktoren, einer entsprechenden Voreinstellung von Heizzeit, Heizleistung und Kompensationskondensatoren für jeden Induktor sowie einer Neueinstellung der Nocken der genannten Nockenleiste erfolgen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum induktiven Härten von um eine Drehachse drehbaren Werkstücken, insbesondere der Lager an Kurbelwellen, im Umiaufverfahren, bei dem verschiedene Teile der Oberfläche der Werkstücke mittels unterschiedlich geformter Induktoren erwärmt werden, und bei der das Werkstück horizontal eingespannt wird, mit einem paral-IeI zur Werkstückdrehachse verfahrbaren, in den einzelnen Arbeitspositionen lagefixierbaren Härtewagen, einer an dem Härtewagen höhenverschiebbar und über ein Gestänge schwenkbar angeordneten Transformatorplatte zur Lagerung eines Transformators, der über flexible Primärzuleitungen mit c'cr Mittelfrequenzstromquelle verbunden ist, und einem an der Transformatorplatte befestigten, die zu härtende Oberfläche nur teilweise umfassenden Induktor, gekennzeichnet durch ein im Fahrbereich des Härtewagens (12) angeordnetes Induktormagazin (20). in dem die unterschiedlichen Induktoren (18) nebeneinander entlang einer der Drehachse des Werkstückes (7) parallelen Richtung abstellbar sind, einer automatisch betätigten Kupplung (19) zur Befestigung des Induktors (18) an der Transformatorplatte (15) und zur Herstellung der elektrischen Verbindung des Induktors (18) mit den Sekundäranschlüssen des Transformators (16) und einer Programmsteuervorrichtung zum Verfahren des Härtewagens (12) und der Transformator-Induktoreinheit (15, 16, 18) in Arbeits- und Wechselpositionen sowie zur Einleitung und Beendigung der einzelnen Arbeitsabläufe.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktormagazin (20) in axialer Verlängerung der Einspannachsen der Werkstücke neben den Werkstücken (7) angeordnet ist und die Transformatorplatte (15) mit dem Härtewagen (12) in den Bereich des Induktormagazins verfahrbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatorplatte (15) mittels einer Verstelleinrichtung (13, 14) gegen die Induktoren (18) des Induktormagazins (20) höhenverstellbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Härtewagen eine mit einem Kupplungskopf zur Ankupplung an einen Induktor (18) versehene, zum Transport eines Induktors (18) zwisehen Induktormagazinaufnahme und Transformatorplatte in Richtung quer zur Werkstückeinspannachse, jedoch nicht in vertikaler Richtung, dienende Transfervorrichtung (28) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfervorrichtung (28) einen zur Ausführung einer linearen Bewegung quer zur Werkstückeinspannachse geeigneten, an dem Härtewagen (12) geführten und zur Ausführung dieser Bewegung angetriebenen Trägerkörper aufweist, der an einem Ende den Kupplungskopf trägt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Bewegung des Trägerkörpers horizontal und senkrecht zur Werkstückeinspannachse verläuft. ⁶S

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper durch eine Trägerstange (32) gebildet wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis T,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungskopf einen in eine Kupplungsausnehmung (33) des Induktorgehäuses mittels einer Linear- und Drehbewegung eingreifenden Kupplungsschlüssel (32) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoren mit Führungselementen (36) versehen sind, zu ihrer Führung an in jeder Induktorablage des Induktormagazins (20) sowie an der Transformatorplatte (15) angeordneten, jeweils in Richtung der Bewegung des Trägerkörpers verlaufenden Führungsschienen (37, 38), und daß eine Einrichtung zur Verriegelung der Transformatorplatte (15) in einer Position vorgesehen ist, in der ihre Führungsschienen (38) mit den Führungsschienen (37) des Induktormagazins fluchten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verriegelung der Transformatorplatte (15) am Härtewagen (12) eine mit Führungsschienen (39) versehene und durch eine Verstellvorrichtung (40) bewegbare klappbare Brücke (41) angeordnet ist, geeignet, um an ihrem freien Ende mit Führungszapfen (42) in Zapfenbohrungen der Transformatorplatte (15) einzurasten, um so mit ihren Führungsschienen (39) die Führungsschienen (38) der Transformatorplatte (15) mit Führungsschienen (37) des Induktormagazins zu verbinden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Härtewagen (12) und der Transformatorplatte (15) wirkende Vorrichtung (46, 47, 48) zum Heranführen der Transformatorplatte unter Verschwenkung ihres Tragegestänges (14) an eine Induktoraufnahme des Induktormagazins bzw. zu ihrer Arretierung in einer vorgegebenen Position, in der jeweils die Führungsschienen (37) dieser Induktoraufnahme mit denen (38) der Transformatorplatte (15) fluchten, vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Arretierung der Transformatorplatte (15) in der vorgegebenen Position zum Eingriff in Ausnehmungen (48) der Transformatorplatte (15) eingreifende Führungszapfen (47) vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktormagazin (20) relativ zur Werkstückeinspannvorrichtung (4,5,6) verschiebbar angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktormagazin (20) in einer Führung am Härtewagen (12) durch eine Verstellvorrichtung (43) verschiebbar angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungszapfen (47) am Gehäuse des Härtewagens (12) angebracht sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoraufnahmen eines relativ zur Werkstückeinspannvorrichtung (4, 5, 6) stationären Induktormagazins (20) in Richtung quer zur Werkstückeinspannachse mit axialen Arbeitspositionen der Transformatorplatte (15) fluchten.