-
Vorrichtung zum Wärmebehandeln von Werkstücken in Serienfertigung
Beim Wärmebehandeln von Werkstücken ist es vielfach erforderlich, zur Serienfertigung
überzugehen und die einzelnen Werkstücke nacheinander einer Heizeinrichtung zuzuführen.
Im allgemeinen ist es hierbei auch erforderlich, daß die Aufheizzeiten und die Zeiten
für weitere Behandlungen genau eingehalten werden, und zwar gilt dies insbesondere
dann, wenn es sich um eine Serienhärtung handelt, sei es nun, daß .die Werkstücke
an der Oberfläche oder durchgehärtet werden müssen.
-
Bisher ist man zu diesem Zweck im allgemeinen so verfahren, daß ein
Drehtisch vorgesehen wurde, auf den die Werkstücke aufgelegt und dem sie nach einer
Umdrehung fertig behandelt wieder entnommen- wurden. Solche Drehtische haben Nachteile
insofern, als die Werkstücke an derselben Stelle aufgelegt und abgenommen werden
müssen. Außerdem sind die Einrichtungen zur Steuerung der einzelnen Behandlungsstufen
und der Bewegung des Drehtisches sowie der Bewegung der Heizeinrichtungen verhältnismäßig
verwickelt. Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für das Wärmoobehandeln
in Serie und insbesondere für das Serienhärten anzugeben, bei der diese Schwierigkeiten
vermieden sind.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung für den genannten Zweck ist gekennzeichnet
durch zwei getrennte parallele Fördereinrichtungen und eine derart zwischen diesen
Fördereinrichtungen angeordnete Kippbrücke, daß durch Hin- und Herkippen dieser
Brücke abwechselnd die eine oder die andere Färdereinrichtung
bzw.
das durch sie in Behandlungsstellung gebrachte Werkstück erwärmt wird. Die Kippbrücke
selbst wird gebildet aus den Heizmittelzuleitungen zu den an den Brückenenden sitzenden
Heizgeräten.
-
Eine Vorrichtung dieser Art hat den Vorteil, daß die Steuerurig und
der Antrieb der Kippbewegung durch eine i\Tocken-oder Exzenterwelle erfolgen kann,
die gleichzeitig mittels Zahnradsegmenten den Antrieb und die Steuerung der Fördereinrichtung
besorgt. Eine einzige Antriebswelle besorgt mithin nicht nur die erforderlichen
Bewegungen an sich, sondern steuert sie auch gleichzeitig derart, daß die erforderlichen
Behandlungszeiten für die Werkstücke genau eingehalten werden 1z8nnen. Die Abänderung
der Behandhingsdauer erfolgt dadurch, daß die Welle niit ihren Nocken oder
Exzentern mit größerer oder geringerer Geschwindigkeit in Umlauf gesetzt wird. Damit
auch die Fördergeschwindigkeit und die Stillstandzeiten der Fördereinrichtung geregelt
werden können, sind auf der Xocken- oder Exzenterwelle jeweils nebeneinander und
zueinander verstellbar mehrere Zahnradsegmente angeordnet, so daß die Eingriffsdauer
der "Zahnradsegmente auf jede Fördereinrichtung verlängert oder verkürzt werden
kann. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist sowohl für den De trieb mit Brennern
als auch für den Betrieb mit elektroinduktiven Heizgeräten verwendbar. Mit elektroinduktiven
Heizgeräten ausgerüstet ergeben sich besondere Vorteile bezüglich der Anordnung
der erforderlichen Einzelteile zueinander, und es ist beispielsweise möglich, den
Transformator mittels der Stromzuleitungen starr mit der Kippbrücke zu verbinden,
so daß der unmittelbar über oder unter dem Drehpunkt der Kippbrücke angeordnete
Transformator die Kippbewegungen mitmacht. Man gelangt auf diese Weise zu einer
besonders rauansparenden Anordnung unter Vermeidung von längeren Zuleitungen, die
Induktionsverluste mit sich bringen würden. Es ist aber andererseits auch möglich,
den Transformator oder, sofern ein solcher nicht benutzt wird, die Energiequelle,
wie beispielsweise einen Röhrensender, Frequenzwan(ller o. dgl., ruhen zu lassen
und die Verbindung mit der Kippbrücke über kurze bewegliche Leitungsbänder herzustellen.
Die Kippbetvegung kann ferner zum zeitgerechten Ein-und Ausschalten der einzelnen
abwechselnd in Tätigkeit tretenden Heizgeräte ausgenutzt «-erden.
-
Im nachfolgenden werden an Hand der Abbildungen mehrere Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. In den Beispielen sind Anordnungen gewählt, die elektroinduktiv
betrieben werden. Es ist aber genau so gut möglich, die Heizgeräte als Brenner auszubilden,
wobei dann die Kippbrückenteile aus den Zuleitungen für Gas und Sauerstoff gebildet
werden.
-
Die Abb. r bis 6 beziehen sich auf die e:geritliche Heizeinrichtung
und zeigen auch atideutttngsweise die Fördereinrichtungen für die '\@'erlcstücke.
Die Abb. 7 bis 9 dagegen beziehen sich auf den mechanischen Antrieb, der
gleich7eitig der Steuerung der Anlahe dient.
-
Mit den Vorrichtungen nach Abb. i bis q. sollen Triebzähne für Kettenglieder
von Traktoren elektroinduktiv gehärtet werden. Es ist selbstverständlich, daß an
Stelle der Kettenglieder auch andere Werkstücke entsprechend behandelt werden könnten.
In dem Maschinenkörper i (Abb. i) laufen endlose Förderbänder, beispielsweise in
der Form von Kettenbändern 2' und 2" bzw. 3' und 3". Die beiden Fördereinrichtungen
sind parallel zueinander angeordnet und besitzen geeignete Vorrichtungen, die die
Werkstucke 4' bzw. 4' aufnehmen. Zwischen den beiden parallel angeordneten Förderbändern
ist die Kippbrücke angeordnet, und zwar verschwenkbar uni den Drehpunkt 7. Der Bolzen
dieses Drehpunktes wird gehalten von dem Blocklager B. Die Kippbrücke ist gebildet
aus den Zuleitungen 6' und 6" für die an den Enden sitzenden Heizgeräte 5' und 5".
Unmittelbar unter dem Drehpunkt 7 der Brücke ist der Speisetransformator 9 mit seinem
Eisenkern io vorgesehen und durch die Zuleitung i i starr mit der Kippbrücke verbunden.
Die Kippbewegung (Pfeil 13) der Brücke wird daher von dem Transformator mitgemacht.
-
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: In dem in Abb.
i dargestellten Augenblick steht die Fördereinrichtung 3'(3" still. Das Heizgerät
5" befindet :ich in Heizstellung zur Behandlung des Werkstückes 4'. Die andere Fördereinrichtung
2',/2" befindet sich in Bewegung und befördert das Werkstück d' zur Abschreckbrause,
wndurcli gleichzeitig ein neues Werkstück in Behandlungsstellung für den Induktor
5' gelangt. Ist die Behandlung des Werkstückes .I " durch den Induktor 5" beendet,
so kippt die Brücke und bringt den Induktor >' zur Einwirkung auf das neue Werkstück
4. Dieses Arbeitsspiel wiederholt sich ständig. Das Ein- und Ausschalten der Induktoren
wird zweckmäßigerweise von der Kippbewegung abgeleitet, und die Schaltung kann ohne
weiteres so getroffen werden, daß für die Energiequelle Leerlaufzeiteti überhaupt
nicht entstehen. Insbesondere ist es möglich, nach einem nicht vorbekannten Schaltungsschema
zu arbeiten, wenn die Heizgeräte in Reihenschaltung liegen.
Es kann
dann nämlich durch das Verschwenken der Brücke das Kurzschließen des eine Behandlung
gerade beendenden Heizgerätes erfolgen, nachdem kurz vorher das die Behandlung beginnende
Heizgerät eingeschaltet worden ist. Bei Parallelschaltung der beiden Heizgeräte
kann ebenfalls die Kippbewegung der Brücke für das Schalten ausgenutzt werden.
-
Abb.2 zeigt eine insofern andersgeartete Anordnung, als der Transformator
9f io nicht starr mit der Kippbrücke verbunden ist. Er besitzt vielmehr an seinen
Anschlußklemmen i i' und i i" ,bewegliche Leitungsbänder 12, die die Verbindung
mit der Kippbrücke herstellen. Die Kippbrücke kippt von oben auf die .auf den Fördereinrichtungen
liegenden Werkstücke auf. Im übrigen ist dieWirkungsweise praktisch die gleiche
wie bei der Vorrichtung nach Abb. i. Die ruhende Anordnung des Transformators hat
den Vorzug, daß seine Masse nicht mitbewegt werden muß. Für unmittelbar an die Heizgeräte
angeschlossene Erzeugeranlagen, wie Röhrensender o. dgl., ist eine ortsfeste Anordnung
unbedingt erforderlich, so daß sich in diesen Fällen eine Vorrichtung nach A.bb.2
empfiehlt. Selbstverständlich muß ein gewisser Verschleiß der Leitungsbänder 12
in Kauf genommen werden, die durch die ständige Beivegung einer erheblichen Beanspruchung
unterliegen.
-
Während nach Abb. i und 2 die Transforrnatoren bzw. .die Energiequelle
unmittelbar unter dem Drehpunkt der Kippbrücke angeordnet sind, liegen sie nach
Abb. 3 und 4 über dem Drehpunkt. Abb. 3 zeigt eine starre Verbindung des Transformators
9 mit der Kippbrücke, während Abb. 4 eine bewegliche Verbindung zeigt, bei welcher
der Transformator ruht.
-
In Abb. 5 ist eine ;bezüglich der Anordnung der Induktoren abgewandelte
Ausführungsform dargestellt. Die beiden Induktoren 31'
und 31" sind am Ende
der Brücke32 angeordnet, die jedoch die Form eines Pendels erhalten hat. Die Brücke
pendelt in Richtung. der Pfeile 36' und 36" hin und her und ist ber die Zuleitungen
33 mit dein Transformator 34/35 elastisch verbunden. Durch die Pendelbewegung können
die Induktoren abwechselnd zur Einwirkung auf die Werkstücke 3ö und 30" gebracht
werden, die im gewählten Beispiel die Form eines Wellenzapfens besitzen und, wie
durch Schraffur angedeutet, an der Oberfläche gehärtet werden sollen. Die Förderung
der Werkstücke wird durch geeignete Bänder, gelochte Teller o. dgl. besorgt.
-
Nach Abb. 6 macht bei einer pendelartigen Ausbildung der Kippbrücke
42 der Transformator 44/45 die Pendelbewegung in Richtung der Pfeile 46'46"
um den Drehpunkt 48 nicht mit. Am Ende des Pendels ist ein einziges spulenförmiges
Heizgerät 41 vorgesehen, das abwechselnd auf die Werkstücke 40' und 4ö' zur Einwirkung
gelangt. Es handelt sich in dieseln Beispiel um die Behandlung von Gelenkkugeln,
die, wie durch Schraffur angedeutet ist, an der Oberfläche erhitzt und durch ein
späteres Abschrecken gehärtet werden sollen.
-
Im allgemeinen wird die Vorrichtung in ihren einzelnen Abwandlungsformen
so betrieben, daß das Werkstück zum Zwecke des Abschreckens, d. h. also für die
zweite Behandlungsstufe, einer Spritzbrause o. dgl. zugeführt wird, die in den Abbildungen
der Übersicht halber fortgelassen ist. Es kann aber auch so verfahren werden, daß
die Induktoren jeweils mit einer Wasserzuführung versehen sind. Dieses als Abschreckmittel
dienende Wasser wird aus Spritzöffnungen, die sich in der Umgebung des Induktors
befinden, in dem Augenblick auf das Werkstück ausgespritzt, in dein die Wärmebehandlung
abgeschlossen ist und der betreffende Induk@ tor sich durch Kippen aus der Behandlungsstellung
herausbewegt. Das Öffnen und Schließen der Ventile für die Abschreckmittelzufuhr
kann durch die Kippbewegung gesteuert werden.
-
Für den Antrieb und für die Steuerung sowohl der Kippbewegung als
auch der Transportbewegung kann gemäß der- Erfindung vorteilhafterweise ein gemeinsamer
Antrieb verwendet werden. Dieser treibt über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe
eine Welle, die mit Nocken oder Exzentern versehen ist und auf der gleichzeitig
auch Zahnradsegmente vorgesehen sind.
-
Der in Abb.7 dargestellte Antrieb ist gedacht für eine Vorrichtung
nach Abb. i. Der Motor 5o wirkt auf ein Regelgetriebe 5z ein ,Lind ist über die
Kupplung 52 mit der Welle 53 verbunden. Auf dieser Welle 53 sind, zueinander um
entsprechende Winkel versetzt, die Nocken oder Exzenter 54 und 54" vorgesehen, die
das Verschwenken der Brücke herbeiführen. Mittels des Regelgetriebes 51 kann die
Umlaufgeschwindigkeit der Welle 53 verändert werden, wodurch die zeitliche Aufeinanderfolge
der einzelnen Kippbewegungen veränderlich gestaltet wird. Es wird daher, je nachdem
ob die einzelnen Werkstücke länger oder kürzer erhitzt werden müssen, die Welle
53 langsamer oder schneller in Umlauf versetzt. Um den Transport der Werkstücke
auf den Förderbändern auf die Behandlungszeiten abzustimmen, dient die Welle 53
gleichzeitig auch als Antrieb für die Fördereinrichtungen, und zwar über die Zahnradsegmente
55'
und 55" bzw. 55"' und 55"". Es handelt sich dabei um Zahnräder, die nur auf einem
Teil ihres Umfanges mit Zähnen versehen sind. Es sind mindestens je zwei solcher
Zahnradsegmente nebeneinander angeordnet, also beispielsweise 55' und 55", die,
wie aus Abb. 8 und 9 ersichtlich, mittels Schrauben und Schlitzen 61(6a in verschiedenen
Stellungen aneinander befestigt werden können. Der wirksame Zahnkranz kann auf diese
Weise verlänert oder verkürzt werden.
-
Die' Zahnradsegmentpaare 55'(55" einer-
seits und 55"'155""
andererseits sind gegeneinander versetzt, so daß das eine Zahnradseg mentpaar wirksam
ist, während das andere eine Transportbewegung der entsprechenden Transporteinrichtung
nicht hervorruft. In Abb. 7 ist eine Stellung der Zahnradsegmente gewählt, bei der
gerade die Segmente 55"'(55"" über das Zahnrad 56" mit dem Zahnrad 57" im Eingriff
sind. Über die Welle 58" werden die Kettenräder 59' des Förderbandes 6o" in Bewegung
versetzt. Das Zahnradsegmentpaar 55,/55@@ befindet sich gerade nicht im Eingriff,
so daß die Zahnräder 56' und 57' stillstehen und infolgedessen die Welle 58' mit
ihren Kettenrädern 59' sich nicht bewegt. Dadurch steht auch die Fördereinrichtung
6o' still, und das auf dieser liegende Werkstück befindet sich in Behandlung, während
das auf der Fördereinrichtung 6ö' befindliche Werkstück einer nächsten Behandlungsstufe
zugeführt oder aus dem Bereich der Vorrichtung herausgetragen wird.
-
Die zeitliche Steuerung der Transportbewegung erfolgt, wie bereits
erwähnt, durch die Einstellung der Zahnradsegmente. Es kann durch Verdrehung der
Zahnradsegmente sowohl der Zeitpunkt der Einleitung der Transportbewegung verschoben
als auch die Dauer der Transportbewegung verändert werden. indem die Länge des wirksamen
Zahnhranzes verändert wird, wie dies in Verbindung mit den Abb. 8 und 9 geschildert
wurde. Diese Veränderung ist auch dann notwendig, wenn die Umlaufzahl der Welle
verändert worden ist, um die zeitliche Aufeinanderfolge der Kippbewegungen zti steuern.
-
Iiu dargestellten Beisp:el sind jeweils zwei Zahnradsegmente nebeneinander
angeordnet. Der Vorschubwe- läßt sich finit zwei solchen Zahnradsegmenten im Verhältnis
i ::2 bei beliebig vielen Zwischenstufen einregeln. Verwendet man drei Zahnradsegmente
nebeneinander. so kann der Vorschubweg im Verhältnis i : 3 mit Zwischenstufen verändert
werden. Sinngemäß ist auch die Anordnung noch weiterer Segmente nebeneinander möglich.
Bei der Einstellung der Segmente zu:inatider ist darauf zu achten, daß die Ziiliiie
der einzelnen Segmente fluchten. Durch die Vorrichtung gemäß Abb. 7 bis 9 in Verbindung
mit den Kippbrücken nach Abb. i bis 6 ist sichergestellt, daß für jede Serienbehandlung
von Werkstücken die Behandlungsdauer und die Schaltbewegung zur nächsten Behandlungsstufe
zeitlich genau begrenzt und auf die betreffende Werkstücksart eingestellt werden
können. Der Antrieb für die Kipp- und die Transportbewegung, der gleichzeitig die
Steuerung vornimmt, stellt sich als besonders einfache Lösung der durchzuführenden
Aufgabe dar. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Kippbrücken erni
) Abb. i bis 6 und die dafür benötigten g ä? Fördereinrichtungen getrennt
voneinander anzutreiben, wobei eine gewisse Synchronisierung der beiden getrennten
Antriebe erforderlich ist. Die Verwendung der Kippbrücken ist auch nicht gebunden
an eine Fördervorrichtung, die mit endlosen Ketten oder Bändern arbeitet. Es können
vielmehr auch andersgeartete Fördereinrichtungen benutzt werden.