DE2332832C2 - Vorrichtung zum induktiven Härten von um eine Drehachse drehbaren Werkstükken - Google Patents
Vorrichtung zum induktiven Härten von um eine Drehachse drehbaren WerkstükkenInfo
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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- C21D1/63—Quenching devices for bath quenching
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, mi. 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-Leistungstransformatcr,
der an den Induktor sekundärseitig sowohl elektrisch als auch mechanisch starr, jedoch lösbar, angeschlossen ist und mit diesem
eine Baueinheit bildet, ist über s< ine 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.
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 gebrach wird. Danach kann in derselben Stellung des Härtewa
gens auf analoge Weise die Härtung des entsprechen den Lagers der sich nun in der Aufheizstation befindii
chen Kurbelwelle vorgenommen werden. Der Vorganj wiederholt sich, bis die dieser Härtewagenstellung ent
sprechenden Lager sämtlicher eingespannten Kurbel wellen gehärtet sind.
Kann der eingespannte Induktor zur Härtung mehre
rer Lager an der Kurbelwelle benutzt werden, wird ir den diesen Lagern entsprechenden Stellungen des Här
tewagens der eben geschilderte Vorgang wiederholt Dasselbe erfolgt jeweils mit einem oder mehreren anderen
Induktoren, bis alle Kurbelwellenlager gehärtei 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
magazin, in dem die unterschiedlichen Induktoren ne- Ordnung des Induktormagazins als zweites Ausfiih-
beneinander entlang einer der Drehachse des Werk- rungsbeispiel;
Stücks parallelen Richtung abstellbar sind, eine automa- F i g. 3 zeigt eine Variante der Anordnung nach
lisch betätigte Kupplung zur Befestigung des Induktors F i g. 2 als drittes Ausführungsbeispiel;
an der Transformatorplatte und zur Herstellung der 5 F i g. 4 erläutert eine vorteilhafte Abwandlung der
elektrischen Verbindung des Induktors mit den Sekun- Ausführung gemäß F i g. 2;
däranschlüssen des Transformators und eine Pro- F i g. 5 erläutert schließlich schematisch und teilweise
grammsteuervorrichtung zum Verfahren des Härtewa- im Schnitt eine Abwandlung der Ausführung gemäß
gens und der Transformator-Induktoreinheit in Ar- F i g. 4.
beits- und Wechselpositionen sowie zur Einleitung und 10 Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung 1 weist ein
Beendigung der einzelnen Arbeitsabläufe. Härtebecken 2 zur Aufnahme eines flüssigen Ab-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die er- Schreckmittels auf, in dem in horizontaler Lage eine
finderische Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß Trägerwelle 4 angeordnet ist, deren vier Spannkopf-
das Induktormagazin außerhalb des axialen Bereiches paare 5 (in F i g. 1 zwei Paare zu erkennen) mit Hilfe
der Werkstück-Einspannvorrichtung angeordnet ist t5 von Pinolen 6 Kurbelwellen 7 zwischen ihren Spitzen
und daß als Einrichtung zur Erzeugung der axialen Re- einspannen. Von den von der Trägerwelle 4 getragenen
lativbewegung zwischen Induktormagazin und Härte- Kurbelwellen ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur
igen die Einrichtung zum Verfahren des Härtewa- jene Kurbelwelle dargestellt, die sich gerade in Aufgens
dient. Dabei wird die Einrichtung zur Erzeugung heizposition außerhalb des Abschreckmittelbades beeiner
Relativbewegung quer zur Werkstückeinspann- 20 findet. Zum Antrieb einer Durchteildrehung der
achse zwischen einen Induktor und der Transformator- Trägerwelle 4 sowie der Drehung der Kurbelwellen 7
platte vorteilhaft durch eine an sich bekannte Einrich- mittels der dargestellten Pinolen 6 dienen Getriebe, die
tung zum vertikalen Bewegen des die Transformator- im Gehäuse 8 untergebracht sind,
platte mit dem Härtewagen verbindenden Gestänges An der Vorrichtung ist ferner am hinteren Beckengebildet. 25 rand eine Rampe mit Schienen 9 angeordnet, auf der —
platte mit dem Härtewagen verbindenden Gestänges An der Vorrichtung ist ferner am hinteren Beckengebildet. 25 rand eine Rampe mit Schienen 9 angeordnet, auf der —
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die mittels eines Getriebemotors 10 und einer Spindel 11
erfinderische Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß angetrieben — ein Härtewagen 12 in Richtung parallel
zum Transport eines Induktors zwischen einer Induk- zur Kurbelwelleneinspannachse zwischen mehreren
tormagazinaufnahme in einer von der Vertikalen ab- vorgegebenen axialen Positionen verfahrbar ist. An
weichenden Richtung quer zur Werkstückeinspannach- 30 dem Härtewagen 12 ist vertikal in Führungen verse,
vorzugsweise in einer horizontalen und senkrecht schiebbar ein Schlitten 13 gelagert, an dem über ein
zur Werkstückeinspannachse verlaufenden Richtung, pendelndes, auslenkbares Parallelogrammgestänge 14
am Härtewagen eine mit einem Kupplungskopf zum eine Transformatorplatte 15 aufgehängt ist, die mit HiI-Ankuppeln
an einem Induktor versehene Transfervor- fe des Gestänges 14 in einer Ebene mit einer Normalen
richtung angeo.dnet ist. 35 parallel zur Kurbelwelleneinspannachse verschwenk-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist bar ist Die Transformatorplatte 15 trägt einen Mitteldie
erfinderische Vorrichtung ferner dadurch gekenn- frequenz-Leistungstransformator 16, der primärseitig
zeichnet, daß die Transfervorrichtung einen zur Aus- über flexible Zuleitungen 17 mit den im Härtewagen 12
führung einer linearen Bewegung quer zur Werkstück- angeordneten Schwingkreiskondensatoren bzw. mit
einspannachse geeigneten, an dem Härtewagen geführ- 40 einem Mittelfrequenzgenerator verbunden ist Sekunten
und zur Ausführung dieser Bewegung angetriebe- därseitig ist der Transformator elektrisch sowie mechanen,
vorzugsweise als Trägerstange ausgebildeten nisch starr, jedoch lösbar, an die Anschlüsse eines mit
Trägerkörper aufweist, der an einem Ende den Kupp- 18 angedeuteten sogenannten Halbschaleninduktors
lungskopf trägt Dabei können die Induktoren vorteil- angeschlossen, der mittels Gleitschuhen während des
haft Führungselemente aufweisen, die zu ihrer Führung 45 Betriebes auf dem induktiv zu erhitzenden Lager aufan
in jeder Induktorablage des Induktormagazins sowie sitzt. Das Gewicht des Schlittens 13, des Gestänges 14
an der Transformatorplatte angeordneten, jeweils in und der Transformatorplatte 15 mit der Transformator-Richtung
der Bewegung des Trägerkörpers verlaufen- Induktoreinheit 16, 18 ist durch einen im Härtewagen
den Führungsschienen dienen, und mit einer Einrich- 12 untergebrachten Gewichtsausgleich zum größten
tung zur Verriegelung der Transformatorplatte in einer 50 Teil kompensiert
Position versehen sein, in der ihre Führungsschienen Zum Ankuppeln des Induktors 18 an die Transforma-
mit den Führungsschienen des Induktormagazins fluch- torsekundäranschlüsse dienen zwei beiderseits des
ten. Transformators 16 an der Transfonnatorplatte 15 vor-
Gemäß einer anderen weiteren vorteilhaften Ausge- gesehene, gegen Federkraft mittels pneumatischer Ver-
staltung der Erfindung ist das Induktormagazin relativ 55 steHzylinder lösbare Kupplungselemente 19, von denen
zur Werkstückeinspanneinrichtung verschiebbar an- in der Darstellung nur eines zu erkennen ist
geordnet wobei die Verschiebung vorteilhaft in emer Seitlich am Rande des Maschmengesteils neben dem
Führung am Härtewagen erfolgt Abschreckmittelbecken und außerhalb des axialen Be-
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand mehrerer reiches der durch die Trägerwelle 4 mit den Spannvorteilhafter
Ausfühnmgsbeispiele näher erläutert 60 kopfpaaren 5 und dem Getriebe 8 gebüdeten Emspann-
F i g. 1 zeigt in schematischer perspektivischer Teil- vorrichtung ist ein Induktormagazin 20 angeordnet, das
darstellung die für den Erfindungsgegenstand wesentli- aus einer Abstellplatte besteht, auf der vier faduktor-
chen Teile einer bis auf den Vorgang des Beladens und aufnahmen mittete Führungsstfften 21 abgegrenzt sind.
Entladens der zu härtenden Werkstücke selbsttätig ar- Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zur Härtung
behenden Kurbehvellenhärtevorrichtung nach der Er- 6S sämtlicher Lager der Kurbelwelle seien z. B. vier tmter-
findung als erstes Ausfahrungsbeispiel; schiedlich ausgebildete Induktoren erforderlich. Es sei
Fig.2 zeigt eine der Anordnung nach Fig. 1 ent- angenommen, der Härtewagen 12 befinde sich m der
sprechende Vorrichtung mit einer abgewandelten An- dargestellten Position mit dem Schotten 13 in seiner
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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 Transform^- torplatte 15 auf diesen nächsten Induktor aufsetzt und
mit diesem kuppelt. Nach einem erneuten Hochverfahren des Schlittens 13 in seine höchste Stellung ist dann
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 H arte vorgängen, 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
DurchteHdrehung 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 umge- *5
kehrter 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
Μ auf, in dem eine Einspannvorrichtung \AA
für vier Kurbelwellen mit Trägerwelle 4/4 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 7/4 angedeutet. Ähnlich wie bei der Variante gemäß F i g. 1 ist am hinteren Beckenrand
eine Rampe 23,4 mit Schienen 9Λ 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
20Λ 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 Kupplang versehener
Getriebemotor angetrieben ist, weist an ihrem induk torseitigen Ende einen als Kupplungsschlüssel 32 aus
gebildeten Kupplungskopf auf, der geeignet ist, durch zunächst eine kombinierte Vorwärts- und dann eine
Drehbewegung in eine entsprechend ausgebildete, in Induktorgehäuse angeordnete Ausnehmung 33 etnzu
greifen und damit die Transferstange 30 an dem Induk tor anzukuppeln. Der Schaft des Kupplungsschlüssel:
32 (nicht dargestellt) ist in einer Axialbohrung de Transferstange 30 geführt and mit einem Antriebsor
gan 34 am anderen Ende der Transferstange 30 verbun den, die zur Erzeugung emer Linear- und Drehbewe
509635/25:
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 Induktorauf
nähme 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 ent- ao sprechende Ausnehmung im Incluktorgehäuse 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 Oberführen eines Induktors 18 von dem Induktormagazin 20/4 auf die
Transformatorplatte 15 in der Weise vorgenommen wird, daß d>e Vorgänge nun in umgekehrter Richtung
und Reihenfolge ablaufen, wie bei der vorstehend beschriebenen Überführung eines Induktors von der so
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 Hälteposition verfahren, womit der selbsttätige Härtevorgang for 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 schemattscher Darstellung die Vorrichtung gemäß F i g. 2 mit einer vorteilhaften Anordnung der Induktoren im Induktormagazin. Bei dieser Anordnung fluchtet, wie durch die LJ-nien 35 angedeutet — zumindest für einige dieser In-
dokteren —, jeweils die Position des Induktors im Induktormagazin längs der Kurbelwelleneinspannachse
mit der axialen Arbeitsposition der Transformatorplatte für die Härtung eines mittels dieses Induktors zu här
tenden Lagers. Dies hat den Vorteil, daß nach erfolg
tem Induktorwechsel sich der Härtewagen bereits ir der zur Einleitung des ersten Härtevorganges mit den
neueingespannten Induktor richtigen axialen Positior befindet und dadurch ein Schritt des Arbeitsverfahren!
erspart bzw. der Zeitaufwand für den Gesamthärtevor gang verringert wird.
In Fig.4 ist ein Ausschnitt einer Vorrichtungsva
riante dargestellt, weiche eine vorteilhafte Abwandlung der Ausführung gemäß F i g. 2 bildet.
Bei dieser Vorrichtung gemäß F i g. 4 sind die Induk
toren zu beiden Seiten des Induktorgehäuses und naht dessen Oberkanten mit als Führungselemente dienen
den Gleitschienen 36 versehen, mit welchen sie an Füh rungsschienen 37, 38, die sowohl in den Induktorauf
nahmen eines Induktormagazins, das die Form eine; Gehäuses mit mehreren Fächern aufweist, als auch ar
der Transformatorplatte 15 angebracht sind, senkrechi zur Kurbelwelleneinspannachse verschiebbar geführi
oder gehaltert werden können.
Zur Arretierung der Trarisformatorplatte 15 in ihrei
Übergabeposition ist am Härtewagen 12 eine mit Füh rungsschienen 39 versehene, durch eine hydraulische
Verstelleinrichtung 40 betätigbare Brücke 41 klappbai angelenkt, die, an ihrem freien Ende mit Führungszapfen
42 versehen, geeignet ist, mit diesen in entsprechende Zapfenbohrungen der Transformatorplatte 15 der
art einzurasten, daß dabei ihre Führungsschienen 3S mit den Schienen 37 und 38 der Induktoraufnahme unc
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 Übergabepositi'on allein
durch Hochklappen und Zurückklappen der Brücke 41 erfolgt, ist die Konstruktion der Transfervorrichtung
gemäß Fig.4 sowie ihr Arbeitsablauf analog zu dem
der Variante gemäß F i g. 2. Die Transfervorrichtung gemäß F i g. 4 kann aber mechanisch wesentlich leichter
gebaut werden, da sie nunmehr zur Ankupplung mil 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 Fig.4 darstellt ist in F i g. 5 schema tisch, teilweise im Schnitt gezeigt.
Bei dieser Variante ist die Maschine mit Härtebek ken 1 samt Einspannvorrichtung 4, 5, 6, der auf einei
Rampe am hinteren Rand des Beckens 2 verfahrbare Härtewagen 12 mit dem vertikal verfahrbaren Schütter
13. an dem Ober ein Parallelogrammgestänge 14 unc der Transformatorplatte 15 die Transformator-Induk
toreinheit 16,18 aufgehängt ist sowie die Transfervor
richtung 28 am Boden des Härtewagens 12 ähnlich wie bei der Variante gemäß F i g. 4 ausgebildet Das Induk
tormagazin 20 hingegen ist in einer Fährung an dei Unterseite des Härtewagens 12 in Richtung parallel zui
Kurbelwelleneinspannachse verschiebbar angeordnet Die Verschiebung des Induktormagazins erfolgt mii
Hilfe eines Zahnstangengetriebes, bei dem die Zahnstange 44 mit dem Magazin und das Ritzel 45 mit einen
im Härtewagen 12 untergebrachten Getriebemotoi (nicht dargestellt) verbunden ist Das Induktormagazir
20 weist ähnlich wie bei der Ausführung nach F i g. 3
für jede Induktoraufnahme ein Paar hiener 37 auf, an denen die Induktoren 18 mit raren 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 Transformatorplaüe
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-
xo ken, gleichzeitig ein Signal zur Einleitung des programmiert
darauf folgenden Arbeilsschrittes 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)
1. Vorrichtung zum induktiven Härten von um eine Drehachse drehbaren Werkstücken, insbesondere
der Lager an Kurbelwellen, im Umiaufverfahren,
bei dem verschiedene TeDe 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 eiues Transformators,
der über flexible Primärzuleitungen mit der Mittelfrequenzstromquelle verbunden ist, und
einem an der Transfonnatorplatte 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) umi der Transformator-In
duktoreinheit (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.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper durch eine
Trägerstange (32) gebildet wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche A bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungskopl
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 Bewegu%
des Trägerkörpers verlaufenden Führungsschienen (37,38), und daß eine Einrichtung zur Verriegelung
der Transfonnatorplatte (15) in einer Position vorgesehen ist, in der ihre Führungsschienen
(38) mit den Führungsschienen (37) des Induktormagazins fluchten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, 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 mil axialen Arbeitspositionen der Transformatorplatte
(15) fluchten.
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