DE2712455C2 - Einrichtung zur induktiven Abschreckhärtung von Lagerflächen einer Kurbelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur induktiven Abschreckhärtung der Lageriauffläche eines Hublagers einer Kurbelwelle mit einer in einem Maschinengestell angeordneten Einspannvorrichtung zur drehbaren Lagerung der Kurbelwelle um eine horizontal angeordnete Drehachse, einer oberhalb der Einspannvorrichtung angeordneten Vorrichtung zur beweglichen Lagerung eines auf der Lagerlauffläche in einer Heizposition anordnungsfähigen, mit einem elektrischen Wechselstrom speisbaren Induktor zur induktiven Erhitzung der Lageriauffläche und einer mit der Lagervorrichtung des Induktors verbundenen Brausevorrichtung zur Zuführung eines fluiden Kühlmittels zur Abschreckung der erhitzten Lageriauffläche, bei der die Induktorvorrichtung in einer quer zur Drehachse der Einspannvorrichtung gelegenen Ebene in zwei Richtungen beweglich derart pendelnd gelagert ist, daß bei Drehung des exzentrischen Hublagers der Kurbelwelle der Induktor auf der Hublagerfläche umläuft, und bei der unterhalb der Einspannvorrichtung eine Transportvorrichtung zur horizontal liegenden Zuführung der Kurbelwelle in eine Einspannposition, in der die Welle in die Einspannvorrichtung einspannbar ist, vorgesehen ist

Bekannte Maschinen dieser Art zeichnen sich dadurch aus, daß die mittels eines Hubbalkenförderers in eine Ausgangsposition geförderte Kurbelwelle in dieser Ausgangsposition zwischen Körnerspitzen eines Pinolenpaars aufgenommen und dabei angehoben und eingespannt wird, worauf die oberhalb dieser Einspannvorrichtung angeordnete Induktorvorrichtung auf die Oberfläche des Hublagers der Kurbelwelle abgesenkt wird. Bei rotierender Kurbelwelle wird der hubbewegliche Induktor hubbeweglich und pendelnd mitbewegt und das Hublager induktiv erhitzt und schließlich nach dem Erhitzen durch Aufspritzen einer Abschreckflüssigkeit unter Martensitbildung bei rotierender Welle abgeschreckt. Derartige Anordnungen weisen den Nachteil auf, daß die Welle durch eine besondere Ausbildung der Einspannvorrichtung von dem Hubbalkenförderer abgehoben und die Induktorvorrichtung zwecks Ermöglichung ihrer Absenkbarkeit auf die zu erhitzende Lagerfläche auf einem gesonderten Schlitten in senkrecht verlaufender Richtung höhenbeweglich gelagert werden muß. Dadurch wird eine relativ genaue Positionierung der Kurbelwelle in der Einspannposition und ein extrem langer Hubweg der Induktorvorrichtung erforderlich, wodurch nicht nur die Bauhöhe der Maschine vergrößert sondern auch die flexiblen elektrischen Zuleitungen für den mittelfrequenten elektrischen Wechselstrom zum Induktor bzw. zu zugehörigen Bauteilen in nachteiliger Weise verlängert werden müssen.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung von Maschinen der eingangs näher bezeichneten Art in der Weise, daß die quer zur Drehachse der Kurbelwelle verlaufende Beweglichkeit der Induktorvorrichtung auf das durch die Ausladung bzw. den Hub des Hublagers in der Kurbelwelle vorgegebene Maß zuzüglich seiner ggf. bestehenden thermischen Veränderlichkeit beschränkt

bleibt. Die flexiblen elektrischen Zuleitungen zum Induktor können deshalb entsprechend gekürzt und der Wirkungsgrad der Einrichtungen verbessert werden. Gleichzeitig soll der Lagerungsaufwand für die Induktoren reduziert und die Funktion der Maschinen vereinfacht werden.

Erfindungsgemäß wird dazu eine Einrichtung der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung an dem Maschinengestell an einem Hebelarm um eine Drehachse schwenkbeweglich zwischen der im Transportweg der Transportvorrichtung angeordneten Einspannposition und der unterhalb der Induktorvorrichtung angeordneten Heizposition angeordnet ist

Diese Ausbildung weist den Vorzug auf, daß die mittels der Maschine zu bearbeitende Kurbelwelle mit der Transportvorrichtung in eine ortsfeste Einspannposition transportierbar, dort mittels der Einspannvorrichtung einspannbar durch Drehung eine ihre horizontal angeordnete Drehachse in eine durch die Induktorlage vorgegebene Lage bringbar und durch Anheben der Einspannvorrichtung in eine Arbeitsposition überführbar ist, in der die Induktorvorrichtung auf der Lagerfläche des Hublagers in einer niedrig gelegenen Position dieses Hublagers aufliegt und daß bei Drehung der Kurbelwelle um ihre Längsachse die Induktorvorrichtung lediglich um den Hub, der dem Hub des Hublagers der Kurbelwelle entspricht, angehoben werden muß.

Die Anordnung kann dabei zweckmäßig in Ausgestaltung derart getroffen sein, daß die Transportvorrichtung in an sich bekannter Weise als Hubbalkenförderer mit einem Fest- und einem Transportbalkensystem ausgebildet ist, dessen Festbalkensystem mit einer Lagerstelle die Einspannposition der Einspannvorrichtung bildet.

Die Anordnung kann weiterhin derart getroffen sein, daß das Maschinengestell zur Lagerung zweier am Weg der Transportvorrichtung angeordneter Vorrichtungen zur induktiven Erhitzung und anschließenden Abschrekkung von Lagerlaufflächen der Kurbelwelle aufweist, von denen die eine Vorrichtung zur Härtung der Hublager und die andere Vorrichtung zur Härtung der Hauptlager der Welle dient. In der Härtestation für die Hauptlager der Welle ist die Höhenbeweglichkeit des Induktors nur noch dem maximalen Wärmeverzug der Kurbelwelle anzupassen, wodurch die elektrischen flexiblen Zuleitungen besonders kurz gehalten werden können.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

F i g. 1 zeigt eine der Erfindung entsprechende Maschine in einer Seitenansicht.

F i g. 2 zeigt die Maschine in einer Seitenansicht in Richtung H-II der F i g. 1.

In F i g. 1 bezeichnet 1 den auf einem Fundament aufgestellten Grundrahmen der Maschine, der zur Lagerung eines portalartigen Ständers 2 mit einer darüber angeordneten Abdeckung 3 dient.

Der Grundrahmen 1 dient zur Lagerung einer Transportvorrichtung nach Art eines Hubbalkenförderers bestehend aus einem ortsfest angeordneten Festbalkensystem 4 mit einem zugeordneten Hubbalkensystem 5. Das Festbalkensystem 4 (vgl. auch F Ί g. 2) besteht aus zwei parallel angeordneten Balken 4 und 4A die mit entlang ihrer Längserstreckung im Abstand voneinander angeordneten Lagerstellen 6 versehen sind. Eine am Eingang des Hubbalkenförderers angeordnete Lagerstelle 6/4 dient zur Aufnahme einer horizontal angeordneten Kurbelwelle, die in den einander zugeordneten Lagerstellen der beiden Festbalken 4 und AA eingelegt wird. Aus dieser Eingangslagerstelle 6A wird die Kurbelwelle schrittweise durch entsprechende Transportbewegiingen des Hubbalkensystems 5, das aus zwei parallel angeordneten Balken besteht, angehoben und in die nächstfolgende Lagerstelle 6 (Pfeilrichtung 7) transportiert Das Hubbalkensystem 5 wird dazu über ein entsprechendes mechanisches Getriebe mittels hydraulischer Kolbenmotoren 8 und 9 in bekannter Weise senkrecht zur Ebene des Festbalkensystems 4, 4/4 und parallel dazu auf einer geschlossenen Transportbewegungsbahn bewegt Nach mehreren Transportschritten gelangt die Kurbelwelle K von der Eingangsposition 6Λ in eine auf dem Festbalkensystem angeordnete Einspannposition 6B, in der die Kurbelweile abgelegt wird

Mit 10 ist eine an einem Hebelarm 11 um eine Drehachse 12 schwenkbar gelagerte Spannvorrichtung bezeichnet die um die Lagerstellen 13 und 14 im Gestell 2 um den Schwenk winkel a drehbar gelagert ist.

Die Spannvorrichtung 10 besteht aus einem Spannfutter 20, dessen Spannbacken hydraulisch mittels eines hydraulischen Kolbenmotors 21 geöffnet und geschlossen werden können. Dem Spannfutter 20 gegenüber steht eine Hülse 22, die mittels eines hydraulischen Kolbenmotors 23 in Richtung auf das Spannfutter 20 verschoben werden kann. Die Spannvorrichtung 10 selbst kann mittels des hydraulischen Kolbenmotors 24 um die Drehachse 12 geschwenkt und in eine Einspannposition gedreht werden, in der das Spannfutter 20 und die Hülse 22 die in der Einspannposition 6ß gelegene Kurbelwelle K beiderseits der Wellenstümpfe einschließen. Durch Betätigung des Kolbenmotors 23 kann die Welle K in das Spannfutter 20 eingeschoben und danach durch Betätigung des Kolbenmotors 21 in der Spannbackenvorrichtung 20 festgeklemmt werden. Danach wird die einseitig eingespannte Kurbelwelle durch Betätigung des Motors 23 vom Druck der Spannhülse 22 entlastet, so daß die Welle einseitig eingespannt ist. In dieser Betriebsphase wird die Kurbelwelle K um ihre Drehachse gedreht und mit ihrem zu härtenden Hublager derart ausgerichtet, daß das Lager eine passende Ausgangslage für den Bearbeitungsvorgang mittels des Induktors einnimmt.

Durch Betätigung des Motors 24 wird schließlich die Spannvorrichtung 10 aus ihrer Einspannposition in ihre Betriebsposition angehoben, wozu die Spannvorrichtung 10 um ihre Drehachse 12 um den Winkel a gedreht wird.

Mit 30 ist ein um die senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verlaufende Drehachse 31 pendelnd gelagertes Gehänge bezeichnet, das an einem einarmigen Hebel 32 angelenkt ist. Der Hebel 32 ist seinerseits um die senkrecht zur Darstellungsebene verlaufende Drehachse 33 am Gestell 2 drehbeweglich befestigt. Der Hebelarm 32 liegt auf einem höhenjustierbaren Anschlag 34 auf.

Das Gehänge 30 dient zur Lagerung eines Mittelfrequenztransformators 35 und einer Induktorvorrichtung 36, die die Form eines Halbschaleninduktors aufweist. Die Primärwicklung des Transformators 35 ist über eine flexible elektrische Zuleitung 37, zugehörige Schaltschütze 38 und Kondensatoren 39 mit einer Mittelfrequenzstromquelle (nicht dargestellt) verbunden.

In der Betriebsposition der Einspannvorrichtung 10 dreht ein Elektromotor 25 das Spannfutter 2!0 um die

Längsachse der Kurbelwelle, wodurch diese um ihre Längsachse gedreht wird und die Induktorvorrichtung das Hublager induktiv erhitzt.

Die Darstellung der Fig. 2 zeigt, daß neben dem Transformator 35 und dem fest mit dem Transformator verbundenen Induktor 36 drei weitere Transformatoren und Induktoren angeordnet sind, die ebenfalls gesonderte Baueinheiten bildend zur Erwärmung von weiteren Hublagerstellen der Kurbelwelle vorgesehen sind.

Jede der Induktorbaueinheiten ist um eine zugehörige Lagerstange 32 von einem zugehörigen Anschlag 34 abhebbar drehbeweglich gelagert, wobei das Gewicht des zugehörigen Gehänges 30 über einen Seilzug 40, der über eine Rolle 41 an die Lagerstange 32 angreift, durch Gegengewichte od. dgl. gewichtsentlastet sind.

Die Induktoren 36 sind in an sich bekannter Weise noch mit Brausevorrichtungen versehen, die über zugehörige flexible Leitungen 50 mit einer Abschreckflüssigkeit speisbar sind.

Mit 51 und 52 sind flexible Kühlwasserleitungen bezeichnet, die die Wicklungen der Transformatoren und die Windungen der Induktorvorrichtungen mit Kühlwasser speisen, so daß die entstehende Verlustwärme aus diesen Bauteilen abgeführt wird.

Die bis hierhin beschriebene Maschine arbeitet wie folgt: Eine in die Eingangslagervorrichtung 6A z. B. von Hand eingelegte Kurbelwelle wird mittels des Hubbalkenförderers 4, 5 in die Einspannposition 6ß transportiert. Danach wird die Einspannvorrichtung 10 auf die Einspannposition abgesenkt und das in der Einspannposition befindliche Werkstück K wird mittels der Spannvorrichtung eingespannt Danach wird die Kurbelwelle in ihre erste Betriebsposition gedreht und die Einspannvorrichtung 10 um die Drehachse 12 in die zugehörige Arbeitsposition transportiert, in der die Induktoren 36 auf den zugehörigen Hublagern der Kurbelwelle aufliegen. Danach wird der Motor 25 erneut betätigt, der die Kurbelwelle K um ihre Längsachse dreht, wobei die Induktoren 36 die zugehörigen Drehbewegungen auf den Hublagerflächen mitmachen, indem das Gehänge 30 um die Drehachse 31 pendelt. Gleichzeitig ist das Gehäuse 30 in der Lage, durch Abheben des Hebelarms 32 vom Anschlag 34 die zugehörige Hubbewegung mitzumachen. Diese Hubbewegung erfolgt frei von dem vom Gewicht der Transformatoren und der Induktoren bzw. des Gehänges 30 herrührenden Gewichtskräfte, die über die Gewichtsentlastung 40, 41 aufgenommen werden.

Während der Drehung der Kurbelwelle um ihre Längsachse werden die Induktoren mit einem Mittelfrequenzstrom gespeist, der die Laufflächen der Lager der Kurbelwelle induktiv erhitzt. Nach ausreichender Erhitzung werden die Lagerlaufflächen durch Betätigung der zugehörigen Brausevorrichtiingen abgeschreckt, und die abgeschreckte Kurbelwelle wird durch Absenken der Einspannvorrichtung 10 in die Einspannposition 6ßund Ausspannen des Werkstücks wieder auf die Transportvorrichtung 4, 5 übergeführt, die das Werkstück in eine zweite Einspannposition 6C überführt, der in analoger Weise — wie beschrieben — eine Einspann-, Induktionserhitzungs- und Abschreckvorrichtung zugeordnet sind. Die zugehörige Einspannvorrichtung 10/4 ist wiederum in einer Drehachse 124 schwenkbar gelagert und befördert das in der Einspannposition 6C befindliche Werkstück in eine Arbeitsposition, in der zugehörige Induktoren die Hauptlagerflächen des Werkstücks erhitzen und zugehörige Brausevorrichtungen anschließend die erhitzten Lagerlaufflächen abschrecken. Danach wird das Werkstück wieder in die Einspannposition SC zurückbefördert und mittels der auf dem Gestellrahmen 1 angeordneten Transportvorrichtung und einei weiteren (nicht dargestellten) aus dem Maschinenbereich gesonderten Transportvorrichtung befördert.

Die Erfindung ist nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden. So können z. B. im Transportweg der Transportvorrichtung die Induktionshärtevorrichtungen für die Haupt- und die Hubiager der Kurbelwelle miteinander vertauscht werden. Auch sind die zum getakteten Betrieb der Maschine erforderlichen Steuer- und Stellvorrichtungen nicht näher dargestellt So gehört beispielsweise zur Einspannvorrichtung 10 der Maschine eine Steuervorrichtung, die es durch Endlagenschalter betätigt gestattet die Kurbelwelle K in bestimmten Einspannpositionen durch Betätigung des Motors 25, der das Werkstück in bestimmte Winkelpositionen transportiert festzuhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur induktiven Abschreckhärtung der Lagerlauffläche eines Hublagers einer Kurbelwelle mit einer in einem Maschinengestell angeord- neten Einspannvorrichtung zur drehbaren Lagerung der Kurbelwelle um eine horizontal angeordnete Drehachse, einer oberhalb der Einspannvorrichtung angeordneten Vorrichtung zur beweglichen Lagerung eines auf der Lagerlauffläche in einer ι ο Heizposition anordnungsfähigen, mit einem elektrischen Wechselstrom speisbaren Induktors zur induktiven Erhitzung der Lageriauffläche und einer mit der Lagervorrichtung des Induktors verbundenen Brausevorrichtung zur Zuführung eines fluiden is Kühlmittels zur Abschreckung der erhitzten Lageriauffläche, bei der die Induktorvorrichtung in einer quer zur Drehachse der Einspannvorrichtung gelegenen Ebene in zwei Richtungen beweglich derart pendelnd gelagert ist, daß bei Drehung des exzentrischen Hublagers der Kurbelwelle der Induktor auf der Hublagerfläche umläuft, und bei der unterhalb der Einspannvorrichtung eine Transportvorrichtung zur horizontal liegenden Zuführung der Kurbelwelle in eine Einspannposition, in der die Welle in die Einspannvorrichtung einspannbar ist, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung (10) an dem Maschinengestell (2) an einem Hebelarm (11) um eine Drehachse (12) schwenkbeweglich zwischen der im Transportweg der Transportvorrichtung (4, 5) angeordneten Einspannposition (SB) und der unterhalb der Induktorvorrichtung (36) angeordneten Heizposition angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktorvorrichtung (36) um eine Drehachse (31), die parallel zur Drehachse der eingespannter. Kurbelwelle (K) in der Einspannvorrichtung (10) verläuft, pendelnd gelagert und die Drehachse (31) am aufrecht stehenden Maschinengestell (2) an einem Hebelarm (32) um eine Kippachse (33) von einem unter dem Hebel angeordneten Anschlag (34) abhebbar angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktorvorrichtung an einem Gehänge (30) befestigt ist, das gleichzeitig zur Lagerung eines Transformators (35) und einer zugehörigen Brausevorrichtung dient.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Einspannvorrichtung (10) in an sich bekannter Weise eine Mehrzahl von Induktoren (36) zur gleichzeitigen Erwärmung mehrerer Hublagerflächen der Kurbelwelle (K) pendelnd gelagert sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (4, 5) in an sich bekannter Weise als Hubbalkenförderer mit einem Fest- und einem Hubbalkensystem ausgebildet ist und dadurch das Festbalkensystem (4, AA) mit einer Lagerstelle (6B) eine ortsfeste Einspannposition der Einspannvorrichtung (10) bildet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengestell (1, 2) zur Lagerung zweier am Weg der Transportvorrichtung angeordneter Vorrichtungen zur induktiven Erhitzung und anschließenden Abschreckung von Lagerlaufflächen der Kurbelwelle aufweist, von denen die eine eine Vorrichtung zur induktiven Härtung der Hublager und die andere Vorrichtung zur Härtung der Hauptlager der Kurbelwelle dient