DE4021025C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Härten der Oberfläche von in bezug auf Länge und/oder Durchmesser unterschiedlich dimensionierten Werkstücken mit zwei Spannköpfen und einem Drehantrieb zum Einspannen und Drehen des zu härtenden Werkstücks, mit Induktoren zum elektroinduktiven Erhitzen der Werkstückoberfläche und mit einer Abschreckbrause, bei der mindestens zwei Induktoren mit jeweils zwei parallelen Leiterabschnitten und mit rechtwinklig abgewinkelten Endabschnitten, von denen jeweils ein Endabschnitt bogenförmig oder polygonal, insbesondere rechteckig, über das Werkstück geführt ist, zur Anpassung an die jeweilige Werkstücklänge relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind.

Bei diesen elektroinduktiven Härtevorrichtungen treten Probleme dann auf, wenn nacheinander Werkstücke unterschiedlicher Länge und unterschiedlichen Durchmessers mit derselben Vorrichtung gehärtet werden sollen. Häufig sollen nämlich die Kanten der Werkstücke ungehärtet bleiben, um die Gefahr von Kantenausbrüchen zu verringern. Dazu müssen bislang die Induktoren gewechselt werden, damit immer solche der jeweils gewünschten Länge zum Einsatz kommen. Dies erfordert einmal eine entsprechend große Vorratshaltung für eine Vielzahl von Induktoren und ferner lange Umrüstzeiten, die als Totzeiten von der Produktionszeit abgeht und Betriebspersonal für das Umrüsten bindet.

Ziel der Erfindung ist, bei einem gattungsgemäßen Induktor zum elektroinduktiven Erwärmen von metallenen Werkstücken eine scharfe Trennung des zu erwärmenden Abschnitts von den Nachbarabschnitten, die nicht miterwärmt werden sollen, und ein Härten von Werkstücken unterschiedlicher Länge und/oder Durchmesser ohne Induktorwechsel zu ermöglichen.

Mit der Induktions-Härtevorrichtung nach der DE-PS 38 43 457 ist es zwar möglich, unterschiedlich lange Werkstücke zu härten, jedoch ist bei diesem Induktor der infolge Spannungabfall an den Zuleitungen auftretende Stromverlust noch verhältnismäßig hoch. Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Induktors, der eine geringere Induktivität, und damit geringeren Spannungsabfall und Stromverlust hat wie der gemäß der DE-PS 38 43 457.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Anschlußenden der beiden Induktoren nach Maßgabe der Anordnung gemäß Anspruch 1 im Einwirkungsbereich der in entgegengesetzter Richtung stromdurchflossenen axial gegenüberliegenden Ästen der Schleifen zwischen Wirkleiter und Rückleiter eines Induktors gelegt sind, und zwar derart, daß die Anschlußenden jeweils gegensinnig zu den Ästen der Schleife liegen. Bei einer derartigen Ausbildung der Induktoren im Bereich ihrer Anschlußenden ist unabhängig von der Einstellung in Längsrichtung des Werkstücks eine Minimierung des Spannungsabfalls sichergestellt, indem sich die magnetischen Streufelder der gegensinnig durchflossenen Schleifenäste gegenseitig aufheben, so daß sie nach außen und zum Werkstück hin nicht wirksam werden.

Die gegensinnig durchflossenen Rückleiter der Induktoren liegen bevorzugt so nahe neben- oder übereinander, daß auch hier eine Kompensation der Magnetfelder um die Leiter eintritt und nach außen kein Magnetfeld wirksam wird. Wenn die Rückleiter in radialer Richtung des Werkstücks übereinander liegen, ist es ferner möglich, durch einen Schwenkmechanismus die Wirkleiter der Induktoren gegeneinander zu bewegen, um eine Anpassung an Werkstücke unterschiedlichen Durchmessers vornehmen zu können. Damit ist dann nicht nur eine Anpassung an unterschiedliche Längen, sondern auch an unterschiedliche Durchmesser von zu härtenden Werkstücken durchführbar.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht der Induktions-Härtevorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie C-D aus Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie E-F auf Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt ähnlich dem gemäß A-B aus Fig. 1, aber mit übereinander statt nebeneinander liegenden Rückleitern,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Ausführung und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer abgewandelten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils an ihrem einen Endabschnitt.

Gleiche Teile sind in den verschiedenen Abbildungen mit folgenden gleichen Bezugszeichen versehen:

1, 10 - Induktor
1a, 10a - Wirkleiter
2a, 2b - Rückleiter
3 - Längsachse
4 - Werkstück
5, 50 - Endabschnitt
6, 60 - Schleife
6′, 6′′, 60′, 60′′ - Äste
7, 70 - Umführungsleiter
8, 80 - Transformator
9, 90 - Stromquelle
11 - Blechpaket

Die erfindungsgemäße Induktions-Härtevorrichtung umfaßt zwei separate Induktoren 1, 10, die gemäß Fig. 1 identisch ausgebildet, entgegengesetzt zueinander angeordnet und an getrennte Stromversorgungen, bestehend aus Transformator 8, 80 und Stromquelle 9, 90, angeschlossen sind. Jeder Induktor 1, 10 hat einen Wirkleiter 1a, 10a als Hinleiter, der längs einer Mantellinie des Werkstücks 4 parallel zu dessen Längsachse 3 angeordnet ist und das Werkstück während der Drehung um seine Längsachse 3 auf elektroinduktivem Weg erhitzt.

Parallel zu dem Wirkleiter 1a, 10a ist der jeweilige Rückleiter 2a, 2b ebenfalls parallel zur Längsachse 3 des Werkstücks 4 und damit parallel zu den Wirkleitern 1a, 10a angeordnet. Dabei sind die Rückleiter 2a, 2b im gegenseitigen Einwirkungsbereich angeordnet und gegensinnig in Pfeilrichtung stromdurchflossen, so daß sich die Magnetfelder um die Rückleiter 2a, 2b gegenseitig aufheben.

Wirkleiter 1a, 10a und Rückleiter 2a, 2b sind jeweils über einen Umführungsleiter 7, 70, der sich quer zur Längsachse 3 des Werkstücks 4 und damit quer zu den Wirk- und Rückleitern erstreckt, und eine mit Parallelabschnitten 6′, 6′′, 60′, 60′′ parallel zu den gegensinnig durchflossenen Endabschnitten 5, 50 gelegten Leiterschleife 6, 60 miteinander verbunden. Die Umführungsleiter 7, 70 verlaufen im Abstand bogenförmig oder polygonal über das Werkstück 4 bzw. über dessen Hüllkreis, sofern sie in Längsrichtung außerhalb des Werkstücks 4 gelegen sind. Da wie gesagt die parallelen Äste 6′, 6′′, 60′, 60′′ der Leiterschleifen 6, 60 gegensinnig zu den Endabschnitten 5, 50 der Induktoren 1, 10 stromdurchflossen sind, heben sich auch hier die um die Leiter sich bildenden Magnetfelder gegeneinander auf, so daß nach außen hin kein Magnetfeld wirksam wird.

Die Fig. 2 bis 5 verdeutlichen jeweils im Querschnitt die Lage der Wirk- und Rückleiter, wobei die Rückleiter 2a, 2b entweder gemäß den Fig. 2 bis 4 nebeneinander oder gemäß Fig. 5 übereinander liegen können. Im letzteren Fall wird es konstruktiv ermöglicht, die Induktoren gegeneinander verschwenkbar auszuführen, um auch Werkstücke unterschiedlichen Durchmessers mit derselben Induktions-Härtevorrichtung härten zu können. Um auch unterschiedlich lange Werkstücke 4 härten zu können, sind die Induktoren 1, 10 in Richtung der Längsachse 3 des Werkstücks 4 relativ zueinander verschiebbar.

Die Fig. 6 und 7 verdeutlichen in perspektivischer Darstellung die Lage der Leiterabschnitte der Induktoren. Durch Pfeilrichtung ist jeweils die Stromrichtung angedeutet. Die Wirkleiter können auf voller Länge mit Blechpakten 11 besetzt sein, die das auf das zu härtende Werkstück einwirkende Magnetfeld fokussieren.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Härten der Oberfläche von in bezug auf Länge und/oder Durchmesser unterschiedlich dimensionierten Werkstücken mit zwei Spannköpfen und einem Drehantrieb zum Einspannen und Drehen des zu härtenden Werkstücks, mit Induktoren zum elektroinduktiven Erhitzen der Werkstückoberfläche und mit einer Abschreckbrause, bei der mindestens zwei Induktoren mit jeweils zwei parallelen Leiterabschnitten und mit rechtwinklig abgewinkelten Endabschnitten, von denen jeweils ein Endabschnitt bogenförmig oder polygonal über das Werkstück geführt ist und die beiden parallelen Leiterabschnitte miteinander verbindet, zur Anpassung an die jeweilige Werkstücklänge relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoren (1, 10) in Richtung der Längserstreckung ihrer Wirkleiter (1a, 10a) verlaufende Endabschnitte (5, 50) besitzen, die parallel verlaufen zu den parallelen Ästen (6′, 6′′, 60′, 60′′) einer Schleife (6, 60) zwischen jeweils einem Wirkleiter (1a, 10a) und dem zugehörigen Rückleiter (2a, 2b) der Induktoren (1, 10).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoren (1, 10) zur Anpassung an den Durchmesser des Werkstücks (4) relativ zueinander quer zu ihrer Längserstreckung verdrehbar, verschwenkbar oder verschiebbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegensinnig stromdurchflossenen Rückleiter (2a, 2b) derart parallel benachbart über- oder nebeneinander liegen, daß sich die um sie bildenden Magnetfelder aufheben.