DE3101351C2 - Vorrichtung zum Härten von metallischen Werkstücken mit einer evakuierbaren Kammer - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil (32,33; 44) elektrisch von den anderen Metallteilen, insbesondere von den übrigen, außerhalb des Ofens (20) befindlichen Teilen (z. B. 29, 30, 41, 42) der Fördereinrichtung (31) isoliert ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ofen (20) befindliche Tragteil (32, 33; 44) mit einer Zuleitung (27, 39) einer Elektrode (z. B. 26), vorzugsweise mit der Kathode, verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil (32, 33; 44) Öffnungen (47) aufweist, die sich bei im Ofen (20) befindlichem Tragteil (32, 39; 44) oberhalb einer Hubvorrichtung befinden, deren Hubteller mit der Zuleitung (27,39) einer Elektrode, vorzugsweise der Kathode, verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubteller (46) elektrisch von den weiteren, vorzugsweise den außerhalb des Ofens (20) befindlichen Teilen der Hubeinrichtung isoliert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil eine metallische Palette aufweist, auf die das zu behandelnde Werkstück auflegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil (32,33; 44) elektrisch mit den gegebenenfalls weiteren, im Ofen (20) befindlichen Teilen (z.B. Achse (43)) der Fördereinrichtung (31) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Tragteil (32, 33; 44) von den übrigen, außerhalb des Ofens (20) befindlichen Teilen (z. B. 29, 30, 40, 41, 42) der Fördereinrichtung (31) trennenden Isolationskörper (35) außerhalb des Ofeninnenraums, vorzugsweise im Bereich der Ofenwand angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (31) Schienen (40,41) aufweist, die sich außerhalb des Ofens (20) befinden und auf denen ein Wagen (42—44) verfahrbar ist, dessen Oberseite als Tragteil (44) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil als Rost (32,33) ausgebildet ist der in seiner Position im Ofen (20) mittels Gestellteilen (29, 30) durch die Ofenwand, vorzugsweise die Ofentür (21) gehalten ist und von diesen Gestellteilen (29, 30) über Isolierkörper (35) getrennt ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Zuleitung (39) der Kathode in einem gewichts- oder federbelasteten Kontakt (Gelenkarm 38) endet der am Tragteil (44) aufliegt wenn sich der Wagen (42—44) im Ofen (20) befindet

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß ein freies Ende eines Zinkens (32) eine Auflaufschräge (37) aufweist die in ein Plateau übergeht und mit dem Gelenkarm (38) zusammenwirkt

IZ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet daß im Ofen (20) eine mit einer Vakuumpumpe verbundene Saugleitung mündet

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet daß im Ofen (20) eine Zuleitung für ein Behandlungsgas mündet

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet daß die Anode (26) als Faradaykäfig ausgebildet ist und die kathodisch geschalteten Teile weitgehend umschließt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Härten von metallischen Werkstücken mit einer evakuierbaren Kammer, in der sich neben einer Eingabe- und Ausgabestation und gegebenenfalls weiteren Stationen (wie z. B. ein Ölbad) eine in einem Ofen untergebrachte Vorrichtung zur Glimmbehandlung, insbesondere zum Plasmakarburieren, befindet, deren Elektroden im Ofeninneren herausgeführte und elektricch von den anderen Teilen der Vorrichtung getrennte Zuleitung angeschlossen sind und in der eine den Transport des zu behandelnden Werkstücks in der KammRr zwischen den einzelnen Stationen und dem Ofen der Station für Glimmbehandlung ermöglichende Fördereinrichtung vorgesehen ist, die ein Tragteil aufweist, auf der das zu behandelnde Werkstück aufliegt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das zu behandelnde Werkstück bei belüftetem Rezipienten durch eine vakuumdichte Tür in den Rezipienten eingegeben. Dabei befindet sich das Werkstück auf einem Tragteil, das von der Eingabestation im Laufe der Behandlung zunächst mittels der Fördereinrichtung in den Ofen transportiert wird. Der Ofen, der sich vollständig innerhalb des Rezipienten befindet hat eine Tür, durch die er beschickt werden kann. Mittels der Fördereinrichtung werden der Tragteil und damit das zu behandelnde Werkstück in den Ofen transportiert und dort auf einer Elektrodenzuleitung abgesetzt Die weiteren Teile der Fördereinrichtung werden sodann wieder aus dem Ofen herausgenommen. Die Ofentür wird nun geschlossen. Unter Vakuum werden das Werkstück und der darunter befindliche Tragteil im Ofen auf die gewünschte Behandlungstemperatur gebracht anschließend wird eine Glimmbehandlung, z. B. Ionkarburieren, lonnitrieren o. dgl. im selben Ofen ausgeführt. Das noch heiße Werkstück wird später zusammen mit dem Tragteil wieder von den weiteren

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Teilen der Fördereinrichtung aufgenommen. Das Werkstück wird unter vorgegebenen Betriebsbedingungen in ein ölbad gegeben und kann anschließend über die auch als Ausgabestation wirkende Eingabestation entnommen werdea

Die Technik des lonkarburierens selbst ist seit langem bekannt und beispielsweise bereits in der DE-PS 6 68 639 ausführlich beschrieben. Um eine stabile Glimmentladung für diese Behandlung im Ofen zu sichern, sind die beiden Elektroden (Anode und ι ο Kathode) elektrisch von den übrigen Teilen der Vorrichtung isoliert angeordnet Dies macht es jedoch erforderlich, daß während der Glimmbehandlung der Tragteil von den übrigen Teilen der Fördereinrichtung gelrennt ist Bei der bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art wird dies dadurch erreicht daß mittels der Fördereinrichtung der Tragteil zusammen mit dem darauf befindlichen Werkstück auf einen Chargierteller gelegt wird, daß anschließend die Fördereinrichtung so weit zurückgefahren wird, bis die Ofentür geschlossen werden und danach der normale Glimmbehandlungsprozeß ablaufen kann. Nach Abschluß der Plasmabehandlung nimmt die Fördereinrichtung den Tragteil wieder auf und befördert damit das auf dem Tragteil befindliche Werkstück zu einer anderen Station der Vorrichtung.

Diese einzelnen Funktionsschritte der Fördereinrichtung machen eine komplizierte Steuer- und Regeleinrichtung notwendig. Die Bewegungen erfordern viel Zeit. Dabei muß die Absetzbewegung des Tragteils und die anschließende Wiederaufnahme so erfolgen, daß ein manueller Eingriff — der stets lange Betriebspausen erzwingt — auch in Extremfällen nicht notwendig ist. Da sich alle Bewegungsvorgänge der Fördereinrichtung im Vakuum abspielen, muß eine möglichst hohe Betriebs- und Funktionssicherheit der Fördereinrichtung angestrebt werden. Dies führt zu einer aufwendigen Konstruktion. Die Fördereinrichtung weist, um die einzelnen Bewegungsvorgänge ausführen zu können, relativ viele bewegliche Teile auf, die voneinander unabhängige Bewegungen ausführen. Schließlich ist ein rasches Abschrecken des Werkstücks nach öffnen des Ofens nur bedingt realisierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Härtevorrichtung zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie bei einfacheren Bewegungsabläufen mechanisch unkomplizierter gestaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß der Tragteil der Fördereinrichtung während der Glimmbehandlung im Ofen bleiben kann, ohne daß sich hierdurch störende Einwirkungen für die Glimmbehandlung ergeben. Insgesamt werden dadurch die Bewegungsabläufe der Fördereinrichtung entscheidend vereinfacht. Weiterhin entfallen alle Fehlerquellen, die durch Probleme beim Absetzen und Wegbewegen der Fördereinrichtung und den umgekehrten Vorgängen beim Wiederaufnehmen auftreten können.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist der Tragteil mit keiner Zuleitung, weder für eine Elektrode noch für die Heizelemente verbunden. Die elektrische Verbindung des Werkstücks mit einer Elektrode erfolgt dadurch, daß der Tragteil Öffnungen aufweist, durch die bei im Ofen befindlichem Tragteil berührungsfrei der Hubteller einer Hubeinrichtung geführt werden kann, der das Werkstück vom Tragteil abhebt. Der Hubteller ist dabei mit der Zuleitung einer Elektrode, vorzugsweise der Kathode, verbunden.

Vorzugsweise hat der Tragteil dieser Ausführung eine metallische Palette, auf die das zu behandelnde Werkstück aufgelegt wird und die mittels der Hubeinrichtung vom Tragteil abgehoben werden kann.

In anderer, bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist der im Ofen befindliche Tragteil mit einer Zuleitung einer Elektrode, vorzugsweise mit der Kathode, verbunden. Eine Hubeinrichtung ist in diesem Fall nicht notwendig.

Vorteilhafterweise sind alle innerhalb des Ofens befindlichen Teile der Fördereinrichtung mit dem Tragteil elektrisch verbunden und mit diesen zusammen von den übrigen Teilen der Fördereinrichtung durch Isolationskörper elektrisch getrennt Obwohl Anode und Kathode gegenüber diesen Teilen isoliert sind, können sich doch an derartigen metallischen Teilen Übergangsstrecken bilden, die die Stabilität der Glimmentladung beeinträchtigen.

Die Isolationskörper sind vorzugsweise im Bereich der Ofenwand angeordnet und ragen aus dieser nach außen vor. Damit entspricht die elektrische Trennung auch der thermischen Trennung, die nach außen überstehenden Teile der Isolationskörper sind nicht mehr der vollen Ofentemperatur ausgesetzt und haben dadurch ausreichend gute Isolationseigenschaften. Zugleich wird durch diese Isolationskörper eine metallische Wärmeleitung aus dem Ofeninneren in den Außenbereich verhindert, die Isolatoren bewirken somit auch eine thermische Trennung.

In bevorzugter Ausführung hat die Fördereinrichtung Schienen, die sich seitlich außerhalb des Ofens befinden und auf denen ein Wagen abrollt, dessen Oberseite als Tragteil ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung geben die Schienen dem Stützteil einen sehr guten Halt und übertragen das Gewicht auch schwerer Werkstücke vorteilhaft auf die Einrichtung. Bei einem derart auf Schienen verfahrbaren Wagen ist zudem die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Zuleitung der zugehörigen Elektrode, zumeist also der Kathode und dem Stützteil besonders einfach, da aufgrund der Schienenführung die Position des Wagens exakt festliegt. Ebenfalls ergeben sich bei dieser Ausführung Vorteile für die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Hubeinrichtung, da die Position der Öffnungen präzise gegenüber der Hubeinrichtung eingestellt werden kann.

Die elektrische Verbindung des Werkstücks mit einer Zuleitung einer Elektrode ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Hubeinrichtung problemlos auszuführen, da der Hubteller ständig mit der Zuleitung verbunden sein kann. Bei kathodisch (oder anodisch) geschaltetem Tragteil erfolgt die Verbindung zweckmäßig über einen Berührungskontakt, der sich selbsttätig beim vollen Einschieben des Tragteils in den Ofen schließt Bei einer Fördereinrichtung mit Wagen ist eine Auflaufschräge mit anschließendem Plateau als Kontakt am Wagen vorteilhaft, diese wirki mit einem gewichtsbelasteten, angelenkten Kontaktarm zusammen, der ständig an die Zuleitung der Kathode angeschlossen ist.

In geänderter Ausführung ist der Tragteil als Gabel ausgebildet. Bei dieser Ausführung hat die Fördereinrichtung eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Gabelstapler. Erfindungsgemäß kann das zu behandelnde Werkstück auf dem Zinken einer derartigen Gabel auch während der Glimmbehandlung bleiben, ohne daß eine Absetz- und Wiederaufnahmebewegung notwendig ist.

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In der Ofentür sind Einschnitte dergestalt vorgesehen, daß die Schließbewegung der Ofentür durch die Fördereinrichtung nicht behindert wird.

Bei Härtevorrichtungen der hier zur Rede stehenden Gattung werden häufig innerhalb des Rezipienten Ölbäder vorgesehen, in die das aus dem Ofen kommende, noch heiße Werkstück eingegeben wird. Dabei wird jedoch das Vakuum innerhalb des Rezipienten verschlechtert. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dem Ofen eine eigene Absaugleitung zuzuordnen, so daß der Druck im Ofen geringer gehalten werden kann als der Vakuumdruck der Umgebung innerhalb des Rezipienten. Diese Maßnahme fördert einen kontinuierlichen Betrieb, da es möglich ist, ein Werkstück im Ofen zu beglimmen und gleichzeitig ein anderes Werkstück im Ofen abzuschrekken.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen und der folgenden Zeichnungsbeschreibung.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Ofen mit darin befindlichem gabelartigem Stützteil, Schnittlinie entsprechend I-I in F i g. 2,

Fig.2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IMI im Ausfühningsbeispiel gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einem als Oberseite eines Wagens ausgebildeten Stützteil, teilweise aufgeschnitten,

F i g. 4 ein Schnittbild entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,

Fig.5 eine Darstellung entsprechend Fig. 1, jedoch für eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zusätzlicher Hubeinrichtung, und

F i g. 6 eine Darstellung entsprechend F i g. 2 für die Ausführung entsprechend F i g. 5.

Von der an sich bekannten Vorrichtung zum Härten ist in den Figuren lediglich die Glimmbehandlungsstation einschließlich eines Teils der Fördereinrichtung gezeigt Die Anordnung der weiteren Stationen, die Ausführung des Rezipienten usw. erfolgt in konventioneller Weise.

Im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 ist ein Ofen 20 gezeigt, dessen Ofeninnenraum über eine, in F i g. 1 links befindliche Ofentür 21 zugänglich ist Diese Ofentür ist wie F i g. 1 zeigt als Klappe ausgebildet und oben über ein Scharnier 22 am Körper 23 des Ofens 20 angelenkt Ein Pfeil verdeutlicht die Aufschwingbewegung der Ofentür 21.

Im Hohlraum des Ofens 20 sind in bekannter Weise Heizelemente 24 angeordnet und über isolierte Zuleitungen 25 mit einer (nicht dargestellten) Spannungsquelle verbunden. Dadurch bleibt die Spannungsdifferenz zwischen den Heizelementen 24, den Elektroden und der Ofenwandung unterhalb der Zündspannung der Glimmentladung.

Innerhalb des von den Heizelementen 24 begrenzten Raums befindet sich eine becherförmige Anode 26, die nach links, zur Seite der Ofentür 21 hin offen ist Sie ist mittels einer Zuleitung 27 isoliert durch die Rückwand des Ofenkörpers 23 nach rechts herausgeführt und steht elektrisch nicht mit den übrigen Teilen der Vorrichtung in Verbindung.

In die Ofentür 21 sind zwei nach unten offene Schlitze eingearbeitet, durch die zwei dreieckförmige Gestellteile 29, 30 einer, in den Figuren nicht weiter dargestellten Fördereinrichtung 31 greifen. Die Gestellteile 29,30 gehen nach rechts (Fig. 1) in zwei Zinken 32 über, die über Querstreben 33 miteinander verbunden sind, so daß ein Rost gebildet wird. Auf diesen Rost 32, 33 ist ein zu behandelndes Werkstück 34 aufgelegt. Der Rost 32, 33 ist elektrisch von den Gestellteilen 29, 30 durch Isolierkörper 35 isoliert, die sich in Höhe der Wandung der Ofentür 21 bei geschlossenem Zustand dieser Tür 21 befinden. Diese Isolierkörper 35 sind Keramikhülsen, die in entsprechende Bohrungen in den Gestellteilen 29, 30 eingesteckt sind und die innen zapfenartige Verlängerungen der Zinken 32 aufnehmen. Diese Ausbildung der Isolierkörper 35 gewährleistet einen mechanischen Halt auch dann noch, wenn die Isolierkörper 35 gebrochen sind. Die Konstruktion im Bereich der Isolierkörper 35 — wie auch der anderen Teile des Ofens 20 und der zugehörigen Fördereinrichtung 31 — ist so ausgeführt, daß der sich aufgrund der Ofentemperatur ergebende Wärmeausdehnung Rechnung getragen ist.

Die Schlitze 28 sind durch Schilder 36 aus Isoliermaterial innen abgedeckt, um die Temperaturverluste durch Strahlung zu verringern.

Das vordere Ende einer Zinke 32 ist als Auflaufschräge 37 ausgebildet. Sie wirkt mit einem gewichtsbelasteten Gelenkarm 38 zusammen, der mit einer Zuleitung 39 für die Kathode verbunden ist. Beim Einschieben der Zinken 32 mittels der Fördereinrichtung 31 in den Ofen 20 drückt die Auflaufschräge 37 das Gewicht am Gelenkarm 38 nach oben, aufgrund des Gewichts wird ein gewisser Auflagedruck erzielt, der für eine sichere Kontaktgabe zwischen dem als Tragteil dienenden Rost 32, 33 und dem Gelenkarm 38 ermöglicht. Dadurch ist erfindungsgemäß der Tragteil 32, 33 als Kathode geschaltet. Wie F i g. 1 zeigt ist auch die Zuleitung 39 der Kathode elektrisch gegenüber den anderen Teilen der Vorrichtung isoliert

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.3 und 4 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 durch eine andere Ausbildung der Fördereinrichtung 31. Sie hat zwei ortsfeste, seitlich des Ofens 20 und etwa in Höhe des Ofenbodens verlaufende Schienen 40, 41 auf denen Räder 42 abrollen. Gegenüberliegende Räder 42 sind jeweils durch eine Achse 43 miteinander verbunden. Die im Ausfühningsbeispiel gezeigten, insgesamt vier Achsen tragen ein plattenförmiges Tragteil 44, auf den ein Werkstück 34 gelegt ist Erfindungsgemäß sind Isolierkörper 35 innerhalb der Achsen 43 und im Bereich der Wand des Ofens 30 vorgesehen. Auch hierbei sind die Isolierkörper als lange Hülsen ausgebildet, die außen von rohrartigen Fortsätzen umgriffen werden, welche jeweils mit einem Rad 42 verbunden sind. Innen ist in die hülsenförmigen Isolierkörper 35 eine entsprechend dünne Stange eingesteckt, die jeweils quer durch den Ofenraum hindurchläuft und die Verbindung zwischen den so gehaltenen Rädern 42 herstellt Wie im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 sind damit die im Inneren des Ofens 20 befindlichen Teile der Fördereinrichtung 31 elektrisch von den übrigen Teilen dieser Fördereinrichtung 31 getrennt Dadurch kann erfindungsgemäß der im Ofen befindliche Teil der Fördereinrichtung, insbesondere das Tragteil 44 als Kathode geschaltet werden. Die elektrischen Teile im Ofen liegen entweder an der Heizungsspannung an (wie die Heizelemente 24) oder haben entweder Anodenpotential (Anode 2) oder Kathodenpotential, was insbesondere für den Tragteil 44 und das darauf befindliche

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Werkstück 34 zutrifft.

Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 5 und 6 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel durch eine zusätzliche Hubeinrichtung 45 mit einem Hubteller 46. Weiterhin entfällt der im ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Kontakt zwischen dem Tragteil 32, 33 und der Zuleitung 39. Der Tragteil 32, 33 bleibt ohne äußeren Anschluß, die Verbindung des Werkstücks 34 mit der Zuleitung 39 der Kathode erfolgt über die Hubeinrichtung 45. Diese befindet sich im eingezogenen Zustand unterhalb des Tragteils 32,33 so daß diese ungehindert in den Ofen 20 eingefahren und aus ihm entfernt werden kann. Die Hubeinrichtung 45 ist

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so bezüglich des (im Ofen 20 befindlichen) Tragteils angeordnet, daß sie durch eine Öffnung 47 des Tragteils 32, 33 hindurchgreifen kann und dadurch, ohne den Tragteil 32,33 zu berühren, daß Werkstück 34 von dem Tragteil 32,33 abheben kann. Die Hubeinrichtung 45 ist mit der Zuleitung 39 der Kathode verbunden, beim Anheben kommt zugleich das Werkstück 34 in Kontakt mit dieser Zuleitung 39, die das Werkstück auf Kathodenpotential legt. Im Unterschied zu der gezeichneten Ausbildung der Zuleitung 39 in F i g. 5 ist es auch möglich, die Zuleitung parallel zur Hubeinrichtung 45 anzuordnen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche: 31 Ol 351

1. Vorrichtung zum Härten von metallischen Werkstücken mit einer evakuierbaren Kammer,

— in der sich neben einer Eingabe- und Ausgabestation und gegebenenfalls weiteren Stationen (wie z. B. ein Ölbad) eine in einem Ofen untergebrachte Vorrichtung zur Glimmbehandlung, insbesondere zum Plasmakarburieren, befindet, deren Elektroden im Ofeninneren angeordnet und an jeweils eine aus dem Ofeninneren herausgeführte und elektrisch von den anderen Teilen der Vorrichtung getrennte Zuleitung angeschlossen sind

— und in der eine den Transport des zu behandelnden Werkstücks in der Kammer zwischen den einzelnen Stationen und dem Ofen der Station für Glimmbehandlung ermöglichende Fördereinrichtung vorgesehen ist, die ein Tragteil aufweist, auf der das zu behandelnde Werkstück aufliegt,