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Vorrichtung zum Reihenhärten Sofern elektroinduktiv eine fließende
Fertigung durchgeführt werden soll, erbeben sich stets Schwierigkeiten infolge des
Erfordernisses, die Werkstücke genau zentriert eingespannt in den Induktor einzubringen
und in we@it.er.er Folge hiervon. Totzeiten für den Induktor. Die Totz..iten für
den Induktor sind deshalb unerwünscht, da es sich nicht lohnt, während dieser Zeit
die elektrische Erzeugeranlage stillzusetzen, bzw. wenn man sich trotzdem zu einem
Stillsetzen entschließt, Schwierigkeiten auftreten., die mit der großen Schalthäufigkeit
großer Energien zusammenhängen.
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Um die Totzeiten für den Generator möglichst gering zu halten oder
ganz zu vermeiden, ist schon vorgeschlagen worden, im wechselnden Arbeitsspiel mehrere
Induktoren an eine Erz.eugeranlage anzuschalten.
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung dieser Art, mit der
das Reihenbärten von langgestreckten Werkstücken im fortschreitenden Verfahren durchgeführt
wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Anordnung
mindestens zweier Härtestellen, bestehend aus je einem Induktor und einer Abschreckeinrichtung
und dazugehöriger Vorschubeinrichtung. Von einstellbaren Schaltgliedern aus wird
zwangsläufig eine gegenseitig abhängige Umschaltung der Heizenergie und Umsteuerung
der Vorschubbewegung derart vorgenommen, daß jeweils eine Härtestelle im Vorschub
und unter Anschluß des Induktors an die Energiequelle härtet, während die andere
bei
stromlosem Induktor nach Einhalten: einer Stillstandzeit eine
beschleunigte Rückbewegung durchführt. Die Stillstandzeit wird dazu ausgenutzt,
den Werkstückwechsel der betreffenden Härteeinrichtung durchzuführen. Es ist aber
auch möglich, die Rückbewegung mit der gleichen Geschwindigkeit vor sich gehen zu
lassen wie den Härtevorschub; wobei dann das Auswechseln des Werkstückes während
dieser Bewegung erfolgt.
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Durch eine Vorrichtung dieser Art werden Leer-Laufzeiten für den Generator
vermieden und ein Abschalten des Generators überflüssig. Da das Arbeitsspiel selbsttätig
steuerbar ist, arbeitet die Vorrichtung zum Reihenhärten voll selbsttätig, und die
Bedienung braucht lediglich für das Auswechseln der Werkstücke zu sorgen.
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Im nachfolgenden wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele, bei denen
der Antrieb des Vorschubs elektromechanisch bzw. hydraulisch erfolgt, die Erfindung
näher erläutert. Außerdem werden einige weitere Einzelheiten der Erfindung beschrieben.
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In Abb. i ist eine Vorrichtung mit zwei Härtestellen gezeigt, die
in einem kastenförmigen Rahmen i untergebracht sind: Der Rahmen i ist zur Veranschaulichung
- der Einzelteile teilweise aufgeschnitten: Die Vorrichtung ist gedacht zum Behandeln
von Bolzen 2 mit Bohrungen von der Art der Kolbenbolzen od. dgl. An der Rückwand
der Vorrichtung sind die beiden Induktoren 3' und 3" angeordnet. Unmittelbar hinter
den Induktoren. liegt der gemeinsame Transformator.
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Die Werkstücke, im vorliegenden Fall die Kolbenbolzen 2, werden auf
Dorne 4 bzw. 4" aufgesetzt. Die Dorne sind mittels der Spindeln und 5" auf- und
abwärts bewegbar. Ihren Antrieb erhalten sie über die Schneckenräder 6', 6" durch
Vermittlung des Zahnrades 7. Eine Manschette ä' bzw. 8", die sich. mit dem Spindelkopf
hebt und: senkt, verhindert ein Eindringen des Abschreckwassers in den Getriebekasten
g der Vorrichtung. Die Spindeln selbst senken sich in. ihrer Endstellung in Töpfe
rö , io" hinein, die mit Öl gefüllt sind und von wo aus die Spindeln Öl zur Schmierung
aufnehmen.
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Die Spindeln arbeiten im Gegentakt. Die Steuerung dieses Arbeitsspiels
erfolgt voll selbsttätig über einstellbare Endschalter z i und., 12 in: Verbindung,
mit einer diese Schalter betätigenden Scheibe 13, die auf einer der Spindeln angebracht
ist und deren Aufundabbewegung mitmacht.
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Die Schaltung der Induktoren in Verbindung mit der Steuerschaltung
ist in Abb.2 dargestellt. Vom speisenden Drehstromnetz 14 wird der Strom über Sicherungen
15 und ein Umschaltschütz 16 dem Vorschubmotor 17 zugeleitet. Der Vorschubmotor
17 arbeitet auf das in Abb. i dargestellte Zahnrad 'der Schnecken`velle, die das
Heben und Senken der Spindeln q.' und 4" bewirkt. Der Transformator jeder Härtestelle
der eigentlichen Härteanlage oder der beiden Härtestiften gemeinsame Transformator
wird vom Hoch- oder Mittelfrequenzerzeuger 18 gespeist. Die beiden Heizgerate 3'
und 3" sind über den Transformator ig angeschlossen. Um das Umschalten der Heizenergie
vom einen Heizgerät auf das andere durchführen zu können, sind die Schalter 2o und
21 vorgesehen: Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß das jeweils außer Betrieb
zu setzende Heizgerät erst dann kurzgeschlossen wird, nachdem das erneut in. Betrieb
zu nehmende Heizgerät bereits angeschlossen ist. Diese Schaltung besorgen die Endschalter
ii und 12 über geeignete Erregerspulen 22 und 23. Gleichzeitig bewirken die Endschalter
auch. die Umpolung des Antriebsmotors 17 für die Bewegung der Spindeln, wobei dieses
Umpolen durch das Umschaltschütz 16 mit den Erregerspulen 24 vor sich geht. Die
Endschalter ii. und 12 selbst werden durch die sich auf und ab bewegende Scheibe
13 (Abb. i) betätigt. Die eigentliehe Steuerleitung für die Betätigung der Schütze
und Relais ist zwischen 0 und T angeschlossen. Durch Veränderung. der Höhenlage
der Endschalter ii und 12 kann die Umkehr der Bewegungsrichtung sowie das Einleiten
und Beenden der Heizwirkung an den Induktoren beliebig eingestellt werden.
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Das Arbeitsspiel geht so vor sich, daß. in der obersten Lage einer
Spindel; beispielsweise der in Abb. i dargestellten Lage der Spindel q.", ein zu
härtender Bolzen auf den Aufnahmedorn aufgesetzt wird. Bei der Abwärtsbewegung,
der Spindel wird der dazugehörige Induktor eingeschaltet und gleichzeitig die Abschreckvorrichtung
in Tätigkeit gesetzt, @so daß der Bolzen im fortschreitenden Verfahren auf seiner
ganzen Länge gehärtet worden ist, wenn die. Spindel die Lage der linksseitig dargestellten
Spindel 4! erreicht hat. Da die beiden Spindeln im Gegentakt arbeiten, hat sich
inzwischen die andere Spindel wieder in die rechtsseitig dargestellte Lage gehoben,
und das Werkstück kann gegen ein neues Werkstück ausgewechselt werden. Praktisch
hat das Auswechseln des Werkstückes bereits zu erfolgen, während sich das -gehärtete
Werkstück durch den nunmehr ausgeschalteten Induktor hindurch nach oben bewegt,
damit ein neues unbehandeltes Werkstück sich bereits in Behandlungslage. auf dem
Dorn befindet, wenn die betreffende Spindel sich wieder abwärts zu bewegen beginnt.
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Bei Werkstücken geringer Abmessung und solchen, die keine Ansätze
aufweisen, d. h. also solchen Werkstücken, die ohne Schwierigkeiten beim Auswechseln
durch den Induktor hindurchgezogen werden können, läßt sich das Auswechseln auf
diese Weise ohne weiteres durchführen. Bei Werkstücken großer Abmessung und solchen,
bei denen das Werkstück irgendwelche Ansätze aufweist, wie Flansche, Köpfe od. dgl.,
läßt sich das Auswechseln. durch Hindurchziehen durch den Induktor nicht mehr bewerkstelligen.
In diesem Falle ist es zweckmäßig, nicht die Werkstücke auf und ab zu bewegen, sondern
die Induktoren, und zwar derart, daß jeweils in das Arbeitsspiel jedes Induktors
eine Stillstandzeit eingeschaltet ist, während welcher das Auswechseln des Werkstückes
durchgeführt wird.
In Abb. 3 ist eine solche Vorrichtung in Seitenansicht
dargestellt, wobei der das Getriebe umschließende Kasten aufgeschnitten ist. Ab:b.
4 zeigt einen Schnitt in Richtung der Linie A-A der Abb.3.
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Außerhalb des Kastens 25 ist je ein Aufnahmefutter 26 bzw. 27 für
das Werkstück 28 vorgesehen. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Vorrichtung,
bei der zwei Härtestellen vorgesehen sind, so daß die in Abb. 3 sichtbaren Teile
jeweils noch einmal in spiegelbildlicher Anordnung vorhanden sind, wie aus Abb.
,4 ersichtlich.
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Der Härtung dient der Induktor 29, der zusammen mit seinem Transformator
3o, an den er angeschlossen ist, an Führungssäulen 31 auf- und abwärts bewegbar
ist. Das Heben und Senken erfolgt mittels einer Kette 32, die zum Ausgleich des
Transformatorgewichtes mit einem Gegengewicht 33 versehen ist. Die Kette läuft über
Kettenräder 34. Die Kette wird in Bewegung gesetzt von einem Antriebsmotor 35, und
zwar durch Vermittlung einer Freilaufkupplung 36 und einer Reihe von Wechselrädern
37 und 38, welch letztere der Regelung der Vorschubgeschwindigkeit dienen.
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Der Motor 35 kann gleichzeitig über ein Untersetzungsgetriebe 39 und
Kettenräder den axialen Umlauf des Aufnahmefutters 27 und damit des Werkstückes
herbeiführen, obwohl ein: solcher Umlauf nicht für jede Härtungsoperation unbedingt
erforderlich. ist.
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Um zu verhindern, daß das aus dem als Härtekopf ausgebildeten Induktor
ausströmende Abschreckmittel, vorzugsweise Wasser, in den: Getriebekasten eindringt,
ist der Schlitz, durch den der Anschluß zwischen Induktor und Transformator hindurchragt,
mit einem Gummiband 4o abgedichtet. Das Gummiband ist an dem Anschlußstück zwischen
Induktor und Transformator befestigt und rollt sich bei der Auf- und Abwärtsbewegung
auf den Rollen 4z bzw. 42 auf und ab-. Um das Abschreckmittel aufzufangen, ist das
Aufnahmefutter 27 von einer Wanne 43 umgeben.
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Das Arbeitsspiel der beiden Härtestellen erfolgt im Gegentakt und
wird mittels Endschalter selbsttätig gesteuert. Einer der Endschalter 44 ist mit
der dazugehörigen Trägersäule 45 dargestellt, auf der die Endschalter einstellbar
befestigt sind. Die übrigen noch erforderlichen Endschalter sind der Übersicht halber
fortgelassen. Die Endschalter werden von einer Schaltscheibe 46 betätigt, die am
Transformator vorgesehen ist und sich mit diesem auf- und abwärts bewegt.
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Es sei angenommen, es befinde sich der eine Transformator mit dem
dazugehörigen Härtegerät in der untersten Stellung. Es wird nunmehr die Aufwärtsbewegung
dieses Transformators eingeleitet. Zu dieser Zeit befindet sich das andere Härtegerät
mit seinem Transformator in der obersten Stellung, und zwar in Ruhe. Hat der Transformator
auf seinem Wege aufwärts, während welchem das angeschlossene Härtegerät das Aufheizen
und Abschrecken des Werkstückes im fortschreitenden Verfahren durchführt, die halbe
Hubhöhe erreicht, so betätigt er den Endschalter 4.I. Dieser Endschalter setzt das
zweite Härtegerät in Bewegung. Die Geschwindigkeiten der Auf- und Abwärtsbewegung
sind so aufeinander abgestellt, daß die Abwärtsbewegung mit doppelter Geschwindigkeit
vor sich .geht wie die Aufwärtsbewegung. Wenn daher das sich aufwärts bewegende
Härtegerät die oberste Stellung erreicht hat, hat auch das zweite in Abwärtsbewegung
versetzte Härtegerät seine unterste Stellung erreicht. Durch Endschalter wird in
diesem Augenblick sowohl die Auf- und Abwärtsbewegung stillgesetzt als auch das
Ausschalten des in Betrieb befindlich gewesenen Induktors herbeigeführt, nachdem
einen kurzen Augenblick zuvor der bisher stromlos gewesene Induktor unter Spannung
gesetzt wird. Außerdem wird die Aufwärtsbewegung des in unterster Stellung befindlichen
Härtegerätes eingeleitet. Das Härtegerät, das gerade seine Aufwärtsbewegung beendet
hatte, bleibt in Ruhe. Diese Stillstandzeit wird benutzt, um das Werkstück gegen.
ein unbehandeltes Werkstück auszuwechseln. Sobald der sich nunmehr aufwärts bewegende
Induktor die halbe Hubhöhe erreicht hat, wird erneut das bereits beschriebene Arbeitsspiel
mit rascher Abwärtsbewegung des anderen Härtegerätes eingeleitet.
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Die hierzu erforderliche Schaltung ergibt sich aus der Abb. 5. Die
beiden Motoren 3-5, die jeweils der Bewegung eines Härtegerätes dienen, sind in
ihrer Drehrichtung umschaltbar. Durch das bereits erwähnte Freilaufzwischengetriebe36
(Abb.3 und4) ist dafür gesorgt, daß beim Umlauf in :der einen Richtung auf der Triebseite
die doppelte Drehzahl abgenommen werden kann als beim Umlauf in umgekehrter Richtung.
Zu jedem Motor gehört ein. Endschalter 44, der jeweils in der Mitte der Endschaltersäule
angebracht ist. Auf jeder Säule ist ferner jeweils zu einem Motor gehörig in der
obersten, Lage ein. Endschalter 46 und in der untersten Lage ein Endschalter 47
vorgesehen. Hat nun, ein Motor sein im Härtebetrieb befindliches Härtegerät bis
in die Mittelstellung aufwärts bewegt, so wird der Endschalter 44 betätigt. Dieser
Endschalter bewirkt über das dazugehörige Doppelschütz 48 die Einleitung der Bewegung
des Motors für das andere Härtegerät, wobei gleichzeitig ein Umpolen stattfindet,
so daß das hierzu gehörige Härtegerät sich mit doppelter Geschwindigkeit abwärts
bewegt. Hat nun das in Betrieb befindliche Härtegerät die oberste Stellung erreicht,
so wird über den Endschalter 46 das Dopp-elschütz 48 des zu diesem Gerät gehörigen
Motors abgeschaltet. Gleichzeitig erfolgt durch den Endschalter ein Ab-
schalten
des Leistungsschützes 49, das zwischen der Heizstromquelle 5o und dem Transformator
30 Eingeschaltet ist. Im gleichen. Augenblick hat das sich mit doppelter
Geschwindigkeit leer abwärts bewegende Härtegerät seine Endstellung erreicht und
betätigt seinen unteren Endschalter 47. Dieser untere Endschalter veranlaßt das
Umschalten des Doppelschützes 48 des dazugehörigen Motors, so daß nunmehr die Drehrichtung
umgekehrt ist und sich dieses Härtegerät mit der halben bisherigen Geschwindigkeit
aufwärts bewegt. Einen kurzen
Augenblick vor dieser SSäaltoperation
ist durch Betätigung des Endschalters in der oberen Lage das Umschalten der Heizenergie
von, einem Transformator auf den anderen, erfolgt. Das Arbeitsspiel wiederholt sich
im gleichen Rhythmus.
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In die Steuerleitung sind Druckknopfschalter 51
und 52 eingebaut,
die dazu dienen, das Arbeitsspiel der beiden Härtestellen erstmalig einzuleiten
und die Gesamtanlage bei Störungen oder bei Betriebsschluß auszuschalten.
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Wie aus den Abb. q. und 5 ersichtlich; ist für die beiden Härtestellen
jede Vorrichtung in einmaliger Ausführung vorhanden, so daß im Gesamtgerät jede
Einrichtung zweimal vorhanden ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Einrichtung
gemäß der Erfindung so zu treffen, daß drei oder mehr Härtestellen vorhanden sind.
Je nach den betrieblichen Erfordernissen kann bei solchen Einrichtungen entweder,
wie dies in Verbindung mit Abb. r und 2 beschrieben wurde, ohne Stillstandzeit der
einzelnen Härtestellen gearbeitet werden oder aber, wie in Verbindung mit Abb. 3
bis 5; unter Zwischenschaltung einer Stillstandszeit. Es ist auch nicht notwendig,
die Abwärtsbewegung gerade mit der doppelten Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung
durchzuführen, vielmehr kann, auch die Abwärtsbewegung mit noch größerer Geschwindigkeit
durchgeführt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine entsprechend längere Stillstandzeit,
die der zur Verfügung stehenden Zeit für das Auswechseln der Werkstücke zugute kommt.
Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn es sieh um verhältnismäßig große
oder schwere Werkstücke handelt.
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Bei mehr als zwei Härtestellen wird die Vor-und Rückbewegung für die
Vorschubeinrichtungen so zu steuern sein, daß für den gerade angeschlossenen und
härtenden Induktor die Bewegung in Härterichtung erfolgt, während das nächste Härtegerät
seine Stillstandzeit hat oder sich im Rücklauf befindet und das dritte seinen Rücklauf
oder seinen Stillstand durchführt.
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Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung dienen Elektromotoren
der Vorschubbewegung, und dementsprechend erfolgt die selbsttätige Steuerung des
Arbeitsspieles im Gegentakt durch elektrische Mittel. Da für die Zwecke des Abschreckens-im
allgemeinen Wässer benutzt wird und das Gerät daher an eine Wasserleitung angeschlossen
werden muß, kann es vorteilhaft sein, auf einen elektrischen Antrieb. zugunsten
eines Druckmittelantrieb:es zu verzichten, der an die ohnehin erforderliche Druckwasserleitung
oder an eine entsprechende Ölleitung angeschlossen werden kann.
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Im nachfolgenden wird eine derartige Vorrichtung näher erläutert.
Rein äußerlich ähnelt die in Abb. 6 dargestellte, mit hydraulischem Antrieb für
den Vorschub versehene Einrichtung der Anordnung nach Abb. 3 und q.. Das Werkstück
53 ist eingespannt zwischen zwei Aufnahmefutter 54 und 55. Das Aufnahmefutter kann,
wenn es erforderlich sein sollte, in axiale Drehbewegung versetzt werden. Der Induktor
56 und der dazugehörige Transformator 57 ist an der Führungssäule 58 auf-und
abwärts bewegbar, wobei die Abdichtung des Kasteninnerns mittels eines in Verbindung
mit Abb. 3 beschriebenen Gummibandes 59 erfolgt.
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Die Auf- und Abwärtsbewegung des Transformators und des dazugehörigen.
Härteinduktors erfolgt mittels eines Plunschers 6o, an welchem der Transformator
mittels einer besonderen Vorrichtung 6r aufgehängt ist. Die besondere Ausbildung
der Aufhängevorrichtung 6r hat den Zweck, die Höhe der Gesamteinrichtung zu vermindern.
Eine besondere Druckmittelpumpe 62 ist vorgesehen, die für jede Einrichtung den
nötigen Wasser- oder Öldruck erzeugt. Der Antriebsmotor dieser Pumpe kann gleichzeitig
auch dem Antrieb für den axialen. Umlauf des Futters 55 bzw. des Werkstückes dienen.
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Die Vorrichtung gemäß Abb. 6 soll zwei nebeneinanderliegendve Härtestellen
aufweisen, und dementsprechend ist der hydraulische Schaltplan gemäß Abb. 7 ausgelegt.
Es können selbstverständlich, aber auch sinngemäß mehr als zwei solcher Härtestellen
nebeneinander vorgesehen werden. Aus dem Druckmittelbehälter 63 wird über die Leitung
64 das Druckmittel von einer regelbaren Pumpe 62 angesaugt und dem Schaltzylinder
65 zugeführt. Von dort aus wird in der gezeichneten. Stellung das Druckmittel dem
linksseitigen Zylinder 6o' zugeführt und so die Aufwärtsbewegung des dazugehörigen
Induktors, herbeigeführt. Hat der linksseitige Plunscher seine oberste Stellung
erreicht, so wird der Hebel 66 betätigt und damit der Steuerschieber 67 derart
verschoben, da3der zugeführte Druck den Schaltzylinder 65 in seine andere Steuerstellung
verschiebt, so daß nunmehr dem rechtsseitigen Zylinder 6o' Druck für eine Aufwärtsbewegung
zugeführt wird.
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In der Mittelstellung hat der Plunscher bei seiner Aufwärtsbewegung.
den Hebel 68 betätigt, so daß über einen Steuerschieber 69 eine Beaufschdagung
des Steuerzylinders 70 ermöglicht wird. Die Verschiebung dieses Steuerzylinders
hat zur Folge, daß die Kanäle zu den Entleerungsschiebern 71 in der Weise freigegeben
werden, daß der rechtsseitige Plunscher 6o sich entleeren kann. Dieser kann somit
seine Abwärtsbewegung ungehindert durchführen, wobei es außerdem möglich ist, diese
Abwärtsbewegung, die im wesentlichen unter der Eigenschwere erfolgt, mit gewählter
Geschwindigkeit durchführen zu lassen, indem geeignete Leitungsquerschnitte- vorgesehen
oder aber in die Leitungen Drosseln eingeschaltet werden.
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Der Steuerzylinder 7o ist mit Federn 72 versehen, die ihn stets wieder
in eine Mittelstellung einspielen lassen, so daß sich jedes Arbeitsspiel nach Erreichen
der Endstellungen erneut einleiten läßt.
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Da bei dieser Steuereinrichtung wie bei den zuvor beschriebenen elektrischen
Steuereinrichtungen zwei Induktoren vorgesehen sind, sind auch jeweils die einzelnen
Steuerorgane doppelt vorhanden. Bei Anordnung von mehr als zwei Härtestellen
sind
die einzelnen Organe sinngemäß in drei-und mehrfacher Anordnung vorzusehen.